DETERMINACIÓN DE SULFITO EN VINO USANDO POLAROGRAFÍA DIFERENCIAL DE PULSO UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)

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1 DETERMINACIÓN DE SULFITO EN VINO USANDO POLAROGRAFÍA DIFERENCIAL DE PULSO UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA ANALÍTICA E INSTRUMENTAL LABORATORIO DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL I Profesora: Bravo Ayala, Martha Alumna: Jimenez Zarate, Angélica

2 FUNDAMENTO La polarografía es un método de análisis electroquímico (voltamperométrico), se basa en la corriente producida por una reacción electroquímica y consiste en el estudio de la onda de intensidad de corriente frente al voltaje aplicado Permite el análisis de trazas de elementos metálicos. La corriente que surge de estas oxidaciones o reducciones es una medida de la concentración de la traza de material presente. Mientras el voltaje se incrementa en forma lineal negativamente a través de los electrodos sumergidos, se reducen los iones metálicos en la solución, y no solo se restringe a iones metálicos. Los primeros resultados de estos hallazgos fueron publicados por J. Heyrovský en 1922, quien dio el nombre de Polarografía a la técnica [1]. Figura 2. Esquema de un polarógrafo

3 Los nombres de polarografía y polarograma se derivan del hecho de que el electrodo debe ser polarizado, mediante el potenciómetro, a un valor de potencial distinto de la del equilibrio. La Polarografía clásica fue la primera técnica no destructiva de análisis de trazas, aunque su límite de detección no llegaba más allá de 5 x 10 -6 M, por lo que es inoperante en la resolución de problemas en que la sustancia a determinar esté en menor concentración, como veremos posteriormente en las características del método. Figura 3. Polarización de un electrodo sobre potenciales asociados a densidades de corrientes altas.

4 Figura 4. Instrumento de polarografía que presenta un electrodo de trabajo de gota de mercurio El mercurio es usado es la práctica de la química electroanalítica tanto como electrodo de trabajo como electrodo de referencia. El mercurio permanece en estado líquido durante un amplio margen de temperaturas (- 38.9 °C hasta 356.9 °C a presión normal). La superficie de cada electrodo de mercurio es muy uniforme y reproducible si el mercurio es sustituido continuamente. Los tubos capilares son muy finos de un diámetro interior de unas 25 micras, y de una longitud de unos 20 centímetros. El dispositivo sostiene una gota de mercurio en la base del capilar. Después de medir la corriente y el voltaje se separa mecánicamente la gota. A continuación, se suspende una nueva gota y se hace la siguiente medida ELECTRODO GOTA DE MERCURIO

5 POLAROGRAMA Los polarogramas son gráficos donde se representa la variación de intensidad de corriente (i) al modificarse el potencial en el cátodo. Estos gráficos están constituidos por dientes de sierra, debido al tiempo de vida de la gota de mercurio: el tramo ascendente se debe a la formación y crecimiento de la gota, durante el cual se va cargando con los cationes del analito presentes en la disolución, hasta llegar al máximo, cuando la gota se desprende, depositándose sobre el fondo del recipiente (tramo descendente) Figura 5. Polarograma

6 ECUACIÓN DE LA ONDA POLAROGRÁFICA ECUACIÓN DE ILKOVIC Donde: D: coeficiente de difusión en cm 2 /seg. n: números de electrones transferidos m: flujo másico de mercurio en mg/seg.  : período de vida de la gota en seg. C: concentración de analito en mol/cm 3

7 TÉCNICAS POLAROGRÁFICAS Todas ellas se encargan de mejorar la relación corriente faradaica/corriente de carga, con tal de mejorar la sensibilidad. Polarografía de corriente continua: forma clásica de Polarografía en la que se aplica una rampa de voltaje lineal al electrodo de trabajo. Polarografía diferencial de impulsos: Se basa en la medida de la corriente al principio y al final del impulso de potencial, superpuesta a una onda ordinaria. Es más sensible que la polarografía ordinaria, y la señal se parece mucho a la derivada de una onda polarográficas. Polarografía normal de impulsos: basada en la aplicación de un impulso de voltaje a cada gota de mercurio en las proximidades del final de su vida. La corriente se mide durante un corto intervalo de tiempo hacia el final de cada impulso.. Figura 6. Comparación entre la NNP y la DPP

8 INSTRUMENTACIÓN Instrumento polarográfico Esquema para la obtención de polarogramas Condiciones: Vida útil 1s Velocidad de exploración mV.S -1 Amplitud de pulso 50 mV

9 APLICACIÓN DETERMINACIÓN DE SULFITO EN VINO USANDO POLAROGRAFÍA DIFERENCIAL DE PULSO 2 Determinación del sulfito total (libre y unido) en precio bajo en vino (A): ( a ) 9 mL Hac – NaAc (pH 4) + 1 mL vino de bajo precio (A); ( b ) a + 1,3 x 10 –3 M 0,1 ml de SO; ( c ) b + 1.3 × 10 –3 M 0.2 mL SO. La determinación de sulfito juega un papel importante, ya que se usa en algunos alimentos como agente protector. Es un hecho conocido que los valores más altos de sulfito en los alimentos crearán algunos problemas de salud. Por tanto, su precisión La determinación de la concentración tiene una importancia vital. En esta investigación un método polarográfico DP nuevo y sencillo se establece para la determinación de sulfito. El pico polarográfico de sulfito se utilizó para su determinación. Los polarogramas de sulfito se tomaron en varios electrolitos y valores de pH en presencia o ausencia de vino para encontrar las mejores condiciones de trabajo. Fue posible determinar sulfito 2 × 10 –6 M en pH 4. Electrolito Hac-NaAc. Este método se aplica a varios vinos y se pudo determinar la cantidad libre y sulfito unido. Los resultados obtenidos también se compararon con un método yodométrico

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11 Tabla 1. Comparación de las cantidades tóateles de sulfito por Yodimetria y DDP

12 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO Ventajas:  Se puede realizar simultáneamente un análisis cualitativo y cuantitativo.  Permite realizar análisis para soluciones comprendidas entre las concentraciones de 10 -2 a 10 -6  Se puede realizar análisis simultáneo para diferentes iones hasta un número de seis.  La muestra puede ser recuperada sin producir cambio alguno en su composición.  Área reproducible  La mayor exactitud del análisis está comprendida entre los 10 -3 a 10 -4 mol/l. Desventajas:  A elevadas concentraciones se produce pérdida de sensibilidad por caída de potencial.  El oxígeno del aire interfiere en algunas determinaciones  El mercurio es un veneno acumulativo  El mercurio se oxida a partir de unos potenciales determinados y produce una onda polarográfica que interfiere con el resultado

13 13 BIBLIOGRAFÍA 1.Skoog D, Holler F, Crouch S. Principios de análisis instrumental. 6th ed. México, DF. Cengage Learning Editores S.A. de C.V.; 2008, p. 652 - 730. 2.Güler Somer, Kalaycı, Ş., & Yılmaz, Ü. (2019). Determination of Sulfite in Wine Using Differential Pulse Polarography. Russian Journal of Electrochemistry, 55(12), 1360–1365. https://doi.org/10.1134/S1023193519020101 3.Martín Sánchez, M. (2010). Corazón oscilante de mercurio. Real Academia Española de Química, 106(4), 304–310. 4.Harris D. Análisis químico cuantitativo. 3rd ed. Barcelona: Reverté; 2007, 388-391.