La figura 2 presenta el espacio reservado para llevar a cabo los experimentos.

Transcripción

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2 Describir el procedimiento para el manejo adecuado del Electrodo de Ion Selectivo (EIS) a fluoruros del que se dispone en el laboratorio 230 del edificio 451 de la Universidad Nacional de Colombia. Este documento está dirigido a los estudiantes que estén cursando la asignatura Laboratorio de análisis químico instrumental del plan de estudios de Química en la Universidad Nacional de Colombia y al personal externo que esté interesado en utilizar dicho instrumento. A continuación, se presentará información sobre la preparación y operación del electrodo selectivo a iones fluoruro (ISE); además del procedimiento analítico para cuantificación de iones fluoruro en una muestra dada. El laboratorio dispone del electrodo Thermo Scientific Orion 9409BN presentado en la figura 1. dicho electrodo es capaz de detectar iones fluoruro libres en disolución acuosa de forma rápida, sencilla, precisa y económica. Figura 1. Electrodo de ion selectivo a floruros 9409BN de la marca Thermo Scientific Orion. La figura 2 presenta el espacio reservado para llevar a cabo los experimentos. Figura 2. Sitio disponible en el laboratorio para el trabajo con el electrodo de ion selectivo a fluoruros, incluyendo el EIS, el sistema de alta impedancia podvu de la marca edaq y la computadora para la captura de los datos experimentales.

3 Electrodo de referencia por separado. Medidor de ph / mv capaz de leer diferencia de potencial tan bajas como 0,1 mv o un medidor ISE. Agitación magnética. Recipientes contenedores de disoluciones de trabajo. Se recomienda usar material de plástico. Agua desionizada. Estándares de calibración de fluoruro. Pueden ser adquiridos en el mercado como Fluouro patrón, 1000 mg de fluoruros (KF en agua) Titrisol de la casa comercial Merk, en el caso de no estar disponible se pueden preparar disolviendo 3,0580 g de KF o 2,2101 g de NaF y completar hasta obtener 1 kg de disolución. TISAB (Total Ionic Strength Adjustment Buffer). Disolución que proporciona una fuerza iónica aproximadamente constante, descompone los iones fluoruro y ajusta el ph de la disolución. TISAB para bajas concentraciones (low level). Esta disolución se prepara cuando el contenido esperado de fluoruros en la muestra es menor a 0,4 mg/l (2 x 10-5 M) y no están presentes agentes formadores de complejos de flúor tales como como hierro o aluminio. Preparación: Coloque en 500 ml de agua destilada en un vaso de precipitados de 1 litro. Añadir 57 ml de ácido acético glacial y 58 g de de cloruro de sodio. Coloque el vaso de precipitados en un baño de agua para enfriar. Ajustar el ph entre 5,0 y 5,5 añadiendo lentamente NaOH 5 M. Enfriar la disolución a temperatura ambiente. Verter la disolución en un balón aforado de 1 litro y aforar con agua desionizada. Intente que los reactivos utilizados sean de grado analítico libre de fluoruros. TISAB IV: Sirve para acomplejar más de 100 mg/l de hierro o aluminio en presencia de 1 mg/l de fluoruro. Una medición de 1 mg/l de flúor tendrá un error de 5% en presencia de 200 mg/l de hierro o aluminio. Preparación: Colocar 500 ml de agua destilada en un matraz volumétrico de 1 litro. Añadir 84 ml de HCl concentrado (36 a 38%), 242 g de TRIS (hidroximetil) aminometano y 230 g de tartrato de sodio (Na2C4H4O6 2 H2O). Agitar para disolver los sólidos y enfriar la disolución a temperatura ambiente. Aforar con agua desionizada.

4 Al momento de realizar la curva de calibración llevar a peso los patrones y la muestra con el TISAB que corresponda según el contenido deseado de su analito. Conectar el monitor y la CPU de la computadora a la toma corriente. Encender la computadora. Hacer click en el ícono del programa Pod Vu presente en el escritorio, según se muestra en la figura 3. La interfaz del software es presentada en la figura 4. Como se observa el software inicia la lectura, pero no el registro de datos, por lo que se debe dejar estabilizar la señal. Figura 3. Posición del acceso directo al software usado para la toma de datos generados por el electrod de ino selectivo. Figura 4. Interfaz software edaq Pod Vu. Programar la duración del experimento y la frecuencia de toma de datos como se muestra en la figura 5. Se inicia la toma de datos con un click en el botón start, como se ve en la figura 6.

5 Cuando se inicia la toma de datos debe aparecer en la parte inferior izquierda de la pantalla una tabla cuyas columnas son tiempo y mv, según se muestra en la figura 7. Figura 5. Selección de la duración del tiempo para la toma de datos y del intervalo de captura de los mismos. Figura 6. Botón para iniciar el registro de los datos. Figura 7. Tabla en la que se registran los datos. Luego de que la señal se estabilice, se toman los datos requeridos y suficientes para poder tener una medida significativa. Entonces, es necesario volver a la zona donde estaba el botón Start en la figura 6 y dar click sobre el botón Stop. Para exportar los datos registrados se debe seguir la siguiente secuencia: Hacer click en File > Save as, luego, seleccionar la carpeta donde se desea guardar y seleccionar el formato. Esto se resume en la figura 8. Figura 8. Secuencia para exportar los datos

6 Continuar con las siguientes medidas, repitiendo los pasos 4 al 9 y, limpiando muy bien la celda y los electrodos antes de empezar con la toma de datos de una nueva disolución. En todo caso se debe empezar por el patrón más diluido y ascender secuencialmente hasta el patrón más concentrado. Luego de terminar con los experimentos: Lavar muy bien los electrodos con abundante agua desionizada. Guardar el electrodo de referencia en su disolución de almacenaje adecuada según el tipo de electrodo que se hubiese usado. El electrodo de ion selectivo a fluoruros, se almacena en disolución de NaF de concentración lo más alta posible. Cerrar el software, apagar la computadora y desconectarla de la corriente eléctrica. La mejor forma de validar el correcto funcionamiento del electrodo y todos los elementos del montaje experimental es verificando que la pendiente de la curva de calibración E (mv) vs log ([F]) sea cercana a 59 mv, por el ajuste a la ecuación de Nernst. Sin embargo, es posible estimar dicho comportamiento determinando el potencial en dos disoluciones cuyas concentraciones se relacionen por un factor de 10, así el cambio en la señal será cercano a la pendiente esperada. Conectar el electrodo al medidor. Ajustar el medidor en modo mv. Disponer 10 g de agua destilada y 10 g de TISAB II (Low level TISAB o TISAB IV) en la celda dispuesta para la medida potenciométrica. Enjuagar el electrodo con agua desionizada y sumergirlo junto con el electrodo de referencia en la disolución preparada en el paso 2, a una altura tal que no choque con el agitador magnético, pero interactúe lo suficiente con la disolución según se muestra en la figura 9. Adicionar al vaso de precipitados, del punto 2, 1 g de disolución estándar de fluoruro de sodio de 100 mg/kg, luego encender el agitador magnético e iniciar el registro de datos teniendo en cuenta todas las recomendaciones comentadas en el apartado anterior. Adicionar 10 g del estándar en el mismo vaso de precipitados manteniendo la agitación. Cuando la lectura sea estable, registre la diferencia de potencial del electrodo en milivoltios teniendo en cuenta todas las recomendaciones comentadas en el apartado anterior. Debe haber una diferencia de potencial de 54 a 60 mv entre las dos lecturas cuando la temperatura de la disolución esté entre 20 y 25 C. Si el potencial no se encuentra en dicho

7 intervalo se recomienda probar con otras disoluciones estándar y TISAB, además de corroborar el correcto funcionamiento del electrodo de referencia contra otro electrodo del que se tenga confianza. Finalmente, si el problema persiste consultar la guía de usuario del electrodo. Se describe a continuación, el procedimiento a seguir para la cuantificación de iones fluoruro libres en disolución por el método de patrón externo. Preparar 250 g de TISAB de bajas concentraciones (low-level), ver especificaciones en la página 2. A partir de una disolución estándar de mg/kg de Fluoruros preparar 20 g de una disolución de 50 mg/kg en TISAB. Tomar 10 g de dicha disolución y llevarlos a 20 g con TISAB, de tal manera que el factor de dilución de la nueva disolución es 2. Repetir el mismo procedimiento de dilución hasta que la disolución final tenga una concentración de 1,56 mg/kg y se disponga de 6 disoluciones. Analizar todas las disoluciones preparadas de la misma manera que se comenta en el apartado: Comprobación rápida del correcto funcionamiento del electrodo. Graficar el potencial estimado (E (mv)) contra el logaritmo en base 10 de la concentración de [F ] para cada una de las disoluciones. Calcular los parámetros de la curva de calibración Pesar aproximadamente 1 g de la muestra. Disolver en aproximadamente 20 g de TISAB con agitación y calentamiento. Filtrar al vacío y adicionar 10 g de disolución amortiguadora de citratos. Llevar a 100 g en un balón aforado con TISAB. Analizar de la misma manera que se comenta en el apartado: Comprobación rápida del correcto funcionamiento del electrodo. Estimar la concentración a partir del potencial observado con la curva de calibración obtenida en el apartado Curva de calibración. 1. Thermo Fisher Scientific Inc. Fluoride Ion Selective Electrode User Guide Skoog et al, principios de análisis instrumental, capitulo 23, sexta edición, cengage learning, 2006.