Determinación de metales por voltametría

Análisis de Iones Metálicos por Voltametría.
(Divulgativo)
Por: José G. Contreras V.
Laboratorio Incoquim S.R.L.
Caracas, Venezuela.
1. Introducción
El análisis de iones metálicos es cada día más importante. Tradicionalmente se sabía que la materia, los
alimentos, estaba formada por nitrógeno, hidrógeno, carbono, azufre, oxígeno y ceniza. El desarrollo
tecnológico ha venido a descubrir que en estas cenizas, se encuentra un cúmulo de información en los
iones metálicos que contienen. Como dijo Carl Sagan "somos el resultado de las cenizas del universo".
Desde el punto de vista clínico el análisis de iones metálicos es clave para la detección de
intoxicaciones (Saturnismo), deficiencias de hierro y cobalto, el cobre está muy relacionado con la
transmisión de impulsos nerviosos, el zinc con la visión y problemas de ìndole sexual. El ión cadmio
como consecuencia de errores de transmisión de información a nivel celular, va substituyendo en el
transcurso de los años al ión calcio pues químicamente son bastante parecidos. Un análisis de dichos
iones en el cabello dá información valiosa sobre las condiciones de salud del individuo.
Desde el punto de vista del ecólogico, la presencia de ciertos iones cobre, mercurio, selenio en lagos y
rios es mortal para el crecimiento de los peces y es vital para conocer su grado de potabilidad. Sabemos
que las ostras y mejillones pueden almacenar grandes concentraciones de mercurio, las cuales pueden
ser pasadas a la siguiente especie de la cadena alimenticia: El homo sapiens entre otros.
En el campo de la ingenieria, le permite desarrollar nuevos semiconductores, aleaciones, herramientas,
motores, estructuras. Las plantas requieren micronutrientes metálicos para su normal desarrollo, por lo
que la agricultura también se ve favorecida por el desarrollo y cuatificación de los iones metálicos.
El presente artículo tiene por finalidad divulgar de una manera facil y muy general las bondades del
análisis electroquímico por voltametría, técnica de análisis para iones metálicos muy prometedora. Esta
técnica ha tenido un continuo y constante desarrollo. Un gran impulso fue la sustitución del electrodo
de goteo de mercurio por el de la gota suspendida de mercurio y posteriormente el electrodo de carbón.
Dentro de las razones de su amplia aceptación podemos citar siguientes:
1. Su altísima sensibilidad. Generalmente y sin mucho esfuerzo, se logran detectar niveles de iones
dentro del rango de ppb a ppm.
2. El error en las determinaciones es muy bajo. Compite en exactitud y límite de detección con el
horno de grafíto y plasma.
3. El costo y su tecnología facilmente accesible, aspecto sumamente importante, permite su facil
construcción en cualquier laboratorio. En el Laboratorio Incoquim construimos en 1986 (1), un
equipo de voltametría acoplado a un microcomputador y el costo del equipo se amortizó en pocos
meses.
4. Si comparamos el nivel de seguridad y de consumo de energía, no tiene rival: No hay llama, ni
altas temperaturas, ni gases inflamables ni peligro de explosión.
5. La posibilidad de analizar varios iones en pocos minutos. Se pueden detectar y cuantificar por
ejemplo; cinc, cadmio, plomo, cobre y mercurio en cosa de pocos minutos.

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6. Debido a su alta sensibilidad, la cantidad de materia a utilizar, disminuye enormemente. Una
muestra de unos 5 g, permite determinar rápidamente la cantidad de oro presente a nivel de 1
mg/tonelada. La cantidad de reactivos y de desechos, los cuales por lógica ... también disminuyen.
7. La muestra no se destruye, lo que permite ser utilizada para otros ensayos.
Principio
A través de un potencial controlado (potenciostato) , se electrodeposita sobre el electrodo de carbón
varios iónes en solución. En su variante más sencilla, una vez depositado durante un determinado
tiempo, se le aplica al electrodo un voltaje variable que generalmente va desde - 1500 mV a 2000 mV.
En el momento que el electrodo alcanza el potencial de oxidación (Nerst) del ión electrodepositado,
pasa en cuestión de segundos a solución, generandose en este instante un incremento de corriente, la
cual se cuantifica y por calibración se puede determinar la concentración en solución de los iones
oxidados.
Este proceso se conoce como voltametría anódica y la hemos aplicado en Incoquim para la
cuantificación de los siguientes iones: cinc, cadmio, indio, talio, plomo, estaño, cobre, bismuto,
mercurio, plata, oro, arsénico.
Una variación de esta técnica, consiste en invertir la pendiente de la rampa de voltaje: de potenciales
positivos a negativos. Esta técnica se conoce como voltametría catódica. Esto permitie ampliar el
campo de análisis a límites muchísimo más amplios: Los compuestos orgánicos.
Otra variación de la voltametría catodica consiste en hacer reaccionar el ión metálico con un complejo
específico que responde a los procesos de Ox-Red y en este caso se habla de voltametría catódica
adsortiva (VCAd).
Como ejemplo: el niquel se hace reaccionar con dimetilglioxima (DMG) y el complejo formado, se
comporta de manera análoga a los descritos en el proceso anódico. De esta manera, el análisis se hace
libre de interferencias ya que solamente el cobalto reacciona con la DMG con la ventaja que su señal
aparece a potenciales más negativos y en un solo voltamograma se puede cuantificar estos dos iones.
Como corolario, se puede cuantificar DMG usando niquel.
Otros iones que pueden analizarse con esta técnica son molibdeno, uranio, hierro, vanadio con
catecolamina, selenio con ácido tioglicólico.
Uno de los inconvenientes en el análisis de algunos iones es la formación de flóculos, los cuales al
producirse, disminuyen la concentración de complejos en solución, tal es el caso del dimetilglioximato
de niquel. La aplicación de ultrasonido a la celda de reacción, impide la formación de dichos flóculos
lo cual produce señales o "picos" más reproducibles y adicionalmente se aumenta el límite de
detección del niquel a 10-10 M. Esta técnica es conocida como sonovoltametría anódica o catódica,
según sea el caso.
Alcances
La tarea que tiene ahora el Científico, es encontrar el complejo apropiado para analizar por ejemplo
alumínio, o sodio o cualquier otro elemento de la tabla periódica. Ya se está aplicando esta técnica a la
determinación de compuestos organoclorados, análisis clínico, al análisis de esteroides en fin, sus
posibilidades son enormes.
En la medida de que el investigador va encontrando nuevas formas de estudiar la materia y estudiar sus
partes, esta le va revelando sus más escondidos secretos ... permitiendole comprender un poco más el
espacio que le rodea.
Agradecimiento
En especial a mi esposa Isabel por su constante colaboración y apoyo. A mi hermano Omar por su
ayuda en el diseño electrónico.

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Referencias
1. J.G. Contreras V. & O.A. Contreras V. Trabajo presentado en el Congreso de ASOVAC, Mérida,
Venezuela (1996)
2. Anodic Stripping Voltametry, Analitycal Chemistry, Pag. 1257 (1974).
3. Anodic Stripping Voltametry, Journal Chemical Education , Pag. A131 (1973)
4. Simultaneous Determination of Ni and Co by cathodic stripping voltammetry, Analytical Science,
Pag. 95 (1999).
5. Determination og Pb, Cd and Se by differential stripping voltammetry. Analytical Science, Pag.
493 (1999).
6. Determination of total sulphur in organic compunds by Raney nickel reduction with voltammetric
detection. Analytical Chemistry, Pag. 117 (1999).
incoquim@gmail.com

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