Determinación de nitratos en fertilizantes

DETERMINACIÓN DE NITRATOS EN FERTILIZANTES

1.1 Problema analítico

-Certificar el contenido de nitratos en un fertilizante de uso comercial.

1.INTRODUCCIÓN

1.2 Importancia de su eliminación

               Acumulación de nitrato en el subsuelo

lixiviación

contaminación de las aguas subterráneas

salud (síndrome del bebé azul o metahemoglobinemia)

eutrofización

del medio

Importancia de su eliminación

• Principales fuentes de producción de nitratos en aguas subterráneas:

fertilizantes

Estiércol y abonos sistemas

sépticos

1.3 Métodos Alternativos

• Cromatografía iónica saliva humana

• HPLC materia biológica y alimentación

• Espectrofotometría visible agua potable

• Biosensor amperométrico agua

• Espectrofotometría VIS-UV agua uso agrícola

bajabajaaltacoste

AltaMediaAltaAltaSelectividad

Muestra certificada

__________Adiciones estándarMétodo fotométrico

Método de validación

3.4%__________R.D.S. < 3%BuenaPrecisión

RápidoRápidoRápidoRápidot de análisis

Cl-,c.orgánicosC.coloreadosNo hay________Interferencias

0,05-10 mM300- 4000 µM50 µg/L- 400 µg/mL>35 µMIntervalo lineal

53,4 mV/década__________alta13,8 mA/Mcm2Sensibilidad

__________20 µM33,5 µg/L0,4 µML.D.

Potenciometría electrodo selectivo

Espectrofotometría visible

Cromatografía iónica

Biosensor amperométrico de nitrato

1.4 Comparación de métodos

1.5 Método Seleccionado

•Análisis potenciométrico con electrodos selectivos de iones

-Un electrodo selectivo de iones es una membrana que responde más o menos selectivamente a un ión determinado.

-El método potenciométrico, consiste en la medida de la actividad (o concentración) de una especie química,

midiendo directamente el potencial con el que está directamente relacionada, mediante una conocida función

logarítmica conocida como ecuación de Nikolskii.

E = L + ß(0,05916/zi)log[ai +Σj(kijpotajzizj)]

Respuesta lineal a Δlogai

-Una de las principales ventajas de este tipo de electrodos es que pueden construirse, en principio, para cualquier especie iónica.

-Constituyen una herramienta importante para la determinación de iones, debido a la capacidad que tienen para obtener selectiva y de forma continua la actividad de unión en disolución.

-se encuentra en contacto, por una parte, con la disolución del ión a determinar, y por otra, generalmente, con una disolución del mismo a una actividad fija, la cual está a su vez en contacto con un electrodo de referencia apropiado.

Ventajas Inconvenientes

-Electrodo de fácil fabricación.

-medida rápida

-Alta selectividad

-Instrumentación de bajo coste

-Sensibilidad adecuada a la muestra

-Presencia de interferentes

Cl - ; NO2-

2.Experimental2.1Material y

reactivos•Disolución Patrón de nitrato sódico 1,00M•Disolución de ajuste de la fuerza iónica sulfato potásico 0,1M•Disolución sulfato de plata 0,02M (muestra)•Carbón activo

2.2 Instrumentación

•Potenciómetro CRISOM MicropH 2002

•Electrodo selectivo de NO3-

•Electrodo de referencia Ag/AgCl/KCl(sat)K2SO4(sat)

2.3 Procedimiento

1.Medida del potencial de un volumen de disolución de sulfato potásico

2.Preparación de la disoluciones patrón de 1,00M y 0.05M.

3. Adición de volúmenes determinados de concentración entre 0,05mM y 10mM de la disolución patrón y medida del potencial tras cada adición

Calibrado

Preparación de la Muestra

1.Tratamiento de la muestra en relación 1:5 con la disolución de sulfato de plata

2.Calentamiento de la muestra a 80ºC durante 5 min.

-Objetivo: favorecer la precipitación total del AgCl

3.Enfriamiento de la muestra

-Objetivo: a menor temperatura mayor es la adsorción

4.Adición de Carbón activo y agitación para favorecer la adsorción

5.Filtrado y lavado del filtro con la disolución de sulfato potásico. Enrase con la disolución de sulfato potásico

6.Dilución en relación 5:50 con la disolución de sulfato potásico

7.Medida del potencial

8.Adiciones y medida del potencial tras cada adición

3.RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Calibrado NO3

140,0

160,0

180,0

200,0

220,0

240,0

260,0

280,0

­4,5 ­4 ­3,5 ­3 ­2,5 ­2

log [NO3]

E (m

V)

3.1.Calibrado -Medimos E para 0.05mM < [NO3

-] < 10mM

E = (41 ± 2) + (-53.4 ± 0.6) log [NO3] ; r = 0.999

3.2.Determinación de la concentración de nitrato

-Método de las adiciones estándar

( )( )

Mm

EE

SM

SSM

VVV

VCC

MS

−+= −

10

-Fórmula para el cálculo de las concentraciones

-Medida del potencial (E)

-Porcentaje de nitrógeno presente en la muestra

% nitrógeno nítrico = 2,3 ± 0,1 %

3.3.Problemas de matriz

Muestra 3

140,0

145,0

150,0

155,0

160,0

165,0

170,0

175,0

180,0

­2,52 ­2,42 ­2,32 ­2,22 ­2,12 ­2,02 ­1,92

log [NO3]

E (m

V)

E = (49.8 ± 0.9) + (-49.9 ± 0.4) log[NO3] ; r = 0,9998

•Matriz del fertilizante = Matriz del agua destilada

3.4.Cálculo iterativo

Se utiliza la pendiente de la recta de las adiciones estándar

- Concentración final en el fertilizante utilizando mad

% final de nitrógeno nítrico = 2,2 ± 0,1 %

- Concentración final en el fertilizante utilizando mcal

% final de nitrógeno nítrico = 2,3 ± 0,1 %

3.5.Coeficiente de selectividad (NO2-)

• Método de las disoluciones mezcladasGráfica

145,0

155,0

165,0

175,0

185,0

195,0

­5,1 ­4,6 ­4,1 ­3,6 ­3,1 ­2,6 ­2,1

log [NO3]

E (m

V)

La ecuación para la recta de regresión a bajas concentraciones de NO3

- :E = (191 ± 1) + (-1,9 ± 0,2) log[NO3]; R = 0.98

Mientras que para la recta a altas concentraciones de NO3-

es:

E = (95 ± 4) + (-30 ± 2) log[NO3]; R = 0.996

][][

2

3−

−

=NO

NOk Ppot

ij

•Valor del coeficiente de selectividad potenciométrico Coeficiente de selectividad = 0,011 ± 0,002

• El valor de la concentración de NO3 en el cual las dos rectas se igualan, es el que se utiliza para determinar el coeficiente de selectividad potenciométrico de la siguiente forma:

4.CONCLUSIONES• Método adecuado a la muestra problema

• Buen resultado                     Etiquetado comercial correcto

3%2,3%

%N (etiquetado)%N (muestra)

5.REFERENCIAS

- M.J. Moorcroft, J. Davis, R.G. Compton, Talanta 54 (2001) 785-803

- S.Cosnier, C. Innocent, Y. Jouanneau, Anal. Chem. 66 (1994) 3198-3201

- M.I.H. Helaleh, T. Korenaga, Journal of Chromatographic B 744 (2000) 433-437

- W. Xuejiang, S. V Dzyadevych, JM. Chovelon, N. J. Renault, C. Ling, X. Siqing, Z. Jianfu, Talanta 69 (2006) 450-455

- W. R. Melchert, F.R.P. Rocha, Talanta 65 (2005) 461-465

- V. Jedisklová, Z. Paluch, S. Aluzik, Journal of Chromatographic B 780,1 (2002) 193-197

- M. Siroky, Z. Stefanac, L.J. Maris, Microchemical Journal 20,4 (1975) 483-491

6.AGRADECIMIENTOS

•Arturo José Miranda Ordieres

• María Jesús Lobo Castañón