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Artculo 1 ESTUDIO DE REDUCCIN FOTOCATALIZADADE CROMO HEXAVALENTERESUMENSe propone una metodologa para disminuir la concentracin de Cr(VI) presente en efluentes de curtiembre sin tratamiento previo. La propuesta se basa en un proceso fotocataltico donde se irradia el efluente por un determinado tiempo con luz ultravioleta en presencia de xido de titanio como catalizador, empleando como agente reductor formaldehido. Se utiliz sistemas modelo de soluciones de Cr(VI) de 100 mg/L a distintos pH con diferentes cantidades de catalizador y tiempos de irradiacin. La optimizacin de las variables se realiz a travs de anlisis multivariado.Las condiciones ptimas para reducir 50 ml de Cr(VI) de 100 mg/L, se obtuvo a pH 2, con un tiempo de irradiacin de 20 minutos y 40,0 mg de TiO2, logrando para el sistema modelo un 97,8 % de reduccin de Cr(VI) y para el efluente de curtiembre un 81,3 %.INTRODUCCINLa utilizacin industrial que el hombre ha dado a los compuestos de cromo, ha generado un aumento de su contaminacin en la atmsfera, el agua y los alimentos, especialmente aquellas industrias relacionadas con procesos metalrgicos, galvanizados, textiles, material fotogrfico y con la fabricacin de pinturas, cermicas, vidrios y curtido de pieles. El cromo presente en los efluentes de curtiembres, puede encontrarse principalmente como cromo trivalente (Cr(III)) y hexavalente (Cr(VI)). El Cr(III) en cantidades ptimas es esencial en los mamferos para mantener el metabolismo de la glucosa, lpidos y protenas, sin embargo a altas concentraciones es txico. El Cr(VI) es 30 veces ms txico que el Cr (III) y se considera como un agente mutagnico y carcingenoEn general los niveles de cromo total que se encuentran en los cursos de agua son bajos (10 ug/L)), dado que en el rango de pH de los cursos de agua, el Cr(III) se encuentra a la forma de Cr(OH)3que es insoluble, el Cr(VI) es soluble pre-dominando a la forma de CrO42-y donde a pH cidos solo existe el Cr2O72-. Sin embargo, cuando se eliminan a los ros efluentes industriales que contienen compuestos de cromo, la contaminacin por este metal aumenta considerablemente alcanzando concentraciones superiores a los 25 ug/L. La distribucin de este metal en un ecosistema acutico, depende de numerosos factores, tales como la dinmica y caractersticas propias del cuerpo de agua, fuentes y formas de ingreso, afinidad por los distintos compartimentos ambientales o matriciales y la capacidad de bioacumulacin por parte de los organismos que forman parte de la biota. Investigaciones recientes, han demostrado que el nivel mnimo genotxico del dicromato de potasio en peces mantenidos en acuarios es de 2.5 mg/L.Los antecedentes expuestos, evidencian que los efluentes de curtiembres deben ser tratados y la concentracin de Cr(VI) debe ser reducida, ya que su presencia adems de deteriorar el ambiente acutico debido a sus efectos acumulativos, tambin contribuye a los procesos de nitrificacin, produciendo un notable aumento de la materia orgnica en el medio receptor. Entre los principales componentes de un efluente de curtiembre, se encuentra una gran cantidad de residuos y slidos en suspensin, aceites y grasas, sulfuros, sales de cromo y materia orgnica (formalina entre otros), con fluctuaciones de pH que dependen de las etapas del proceso industrial.Durante los ltimos aos, los estudios de las reacciones fotoqumicas en la detoxificacin de aguas con altos contenidos de materia orgnica e inorgnica, han aumentado en forma considerable. En principio, estas tcnicas o procesos de tratamiento estn en etapa de estudio e investigacin y las crecientes medidas en favor de la problemtica ambiental surgida de la produccin de desechos de difcil tratamiento por medios convencionales, han permitido que las investigaciones en este campo estn en pleno auge.Los fenmenos fotocatalticos pueden aplicarse tecnolgicamente y se basa en la excitacin electrnica que se logra por medio de la irradiacin en el rango UV-visible de un slido con caractersticas de semiconductor. Los ms utilizados han sido el TiO2, ZnO, CdS, ZnS, WO3y Fe2O3. La energa radiante aplicada al semiconductor debe ser igual o mayor que la diferencia de energa existente entre la banda de valencia (BV) y la banda de conduccin (BC) del mismo. Esta radiacin, permite promover electrones desde la BV hacia la BC generando en esta ltima un exceso de electrones (zona reductora) y en la BV deficiencia de electrones o "huecos positivos" (zona oxidante).Una vez que se ha generado el estado excitado en el catalizador, los electrones de la BC pueden ser transferidos a una sustancia aceptora de electrones (Cr VI) provocando su reduccin; por otro lado, los huecos generados en la BV pueden capturar electrones de especies donantes que existan en el medio, normalmente, estas especies corresponden a materia orgnica presente en los efluentes (principalmente formaldehido en los efluentes de curtiembre) con lo que se consigue adems la oxidacin directa de estas sustancias. Los electrones capturados por la BV, provenientes de las sustancias que se oxidan, son nuevamente transferidos va excitacin UV hacia la BC, completando el circuito electrnico. En ausencia de especies donantes y aceptoras de electrones el sistema se desactiva va recombinacin de los electrones de la BC con los "huecos" de la BV produciendo calor o luminiscencia.Las etapas del proceso fotocataltico, pueden ser representadas por la siguiente secuencia de reacciones.Semiconductor + he- (BC)+ h+(BV)(1)

e-(BC) + A A-(2)

h+(BV) + D D+(3)

h+(BV) + e-(BC) Calor o Luminiscencia(4)

En (1) se produce la excitacin del catalizador, en (2) se produce la reduccin, donde A es la especie aceptora de electrones (Cr VI). Los huecos (h+) generados en la BV se representan en (3), donde D corresponde a la sustancia que se oxida (formaldehido). Si ninguna de las reacciones mencionadas ocurre, el sistema se desactivaMETODOLOGAMedicin de pH y concentracin de cromo total en efluente de curtiembre.Determinacin de la concentracin de Cr (VI).Estudio de la velocidad de reduccin de Cr(VI) a Cr(III) en presencia de HCHO.Reduccin fotoqumica de Cr(VI).Optimizacin de variables en la reduccin fotoqumica de Cr(VI).

DESARROLLOMedicin de pH y concentracin de cromo total en efluente de curtiembreConsiderando, que el proceso de curtido es discontinuo, se midi durante 29 horas el pH y la concentracin de cromo total presente en el efluente. Las mediciones de pH se realizaron en terreno, utilizando un peachimetroHanna HT 9023. Las determinaciones de cromo total se realizaron por espectroscopa de absorcin atmica con llama, empleando un espectrofotmetro PE Modelo 1100-B. Las muestras fueron previamente filtradas en sistemas de policarbonatos de 250 ml (SM 16510, Sartorius), utilizando filtros de 0,45 m m de porosidad.Determinacin de la concentracin de Cr (VI).Las determinaciones de Cr(VI) presente en las muestras de efluente, se realizaron por espectrofotometra molecular visible empleando el mtodo de la difenilcarbazida (l= 540 nm )utilizando un espectrofotmetro Metertek SP 830.Estudio de la velocidad de reduccin de Cr(VI) a Cr(III) en presencia de HCHO.Estimando, que las mayores concentraciones de Cr(VI) en el efluente se encuentran a pH cidos y que uno de los principales componentes orgnicos del e-fluente es formaldehido, se estudi en sistemas modelo de soluciones, la velocidad de reduccin del Cr(VI) en presencia de HCHO en base a la siguiente reaccin.2 Cr2O72-+ 3 HCHO + 16H+ 4 Cr3++ 11H2O + 3 CO2Se prepar 50 ml de 100 mg/L de Cr (VI) a partir de K2Cr2O7en un tampn fosfato a pH 2 que contena 4.5 mg de HCHO. Se determin la concentracin de Cr(VI) a tiempo cero y se midi la disminucin de su concentracin a distintos tiempos de iniciada la reaccin, utilizando el mtodo espectrofotomtrico de la difenilcarbazida.Reduccin fotoqumica de Cr (VI).Para reducir fotoqumicamente el Cr(VI) en el efluente, se utiliz un reactor fotoqumico de 50 x 70 cm, equipado con una lmpara de vapor de mercurio General Electric UV (HR 250 DX 37/40,l> 254 nm), provisto de una ventana de cuarzo, un sistema termostatizado y un agitador magntico.Utilizando sistemas modelo, se prepar solucin de 100 mg/L Cr(VI) a partir de K2Cr2O7. Posteriormente, utilizando el reactor fotoqumico y el mtodo de anlisis multivariado), con un diseo factorial de cuatro variables y dos niveles (24), se irradi durante 15 y 30 minutos soluciones de 50 ml de 100 mg/L Cr(VI) en tampones fosfatos a pH 2.0 y 6.5 que contenan 0.5 y 1.0 g de xido de titanio (TiO2) como catalizador, 4.5 y 9.0 mg de formaldehdo (HCHO) como reductor, considerando todas las combinaciones posibles entre ellas (n=16), ms una prueba de blanco a pH 2 donde no se utiliza catalizador. Posterior a la irradiacin de las soluciones, se determin la concentracin de Cr(VI) remanente en cada una de las experiencias, utilizando el mtodo espectrofotomtrico de la difenilcarbazida.Optimizacin de variables en la reduccin fotoqumica de Cr (VI).De acuerdo a los resultados obtenidos en la reduccin fotoqumica del Cr(VI), se determin el peso de las variables involucradas (pH, tiempo de irradiacin, cantidad de catalizador (TiO2) y materia orgnica (HCHO)) a travs del anlisis multivariado descrito por Bruns y col. (op.cit.) y se consider las variables que tenan mayor peso (mayor valor absoluto) para disear una nueva matriz con valores mximos (+) y mnimos (-) ms cercanos entre s para cada variable considerada.Una vez lograda la optimizacin de las variables involucradas, se estudi el efecto del catalizador como adsorbente de Cr(VI). Para ello, se filtr a travs de 0.45 m m la solucin de Cr (VI) que ha sido reducida a Cr(III) y que contiene TiO2(s) y se determin en el filtrado por espectroscopia de absorcin atmica la concentracin de cromo total.RESULTADOS Y CONCLUSIONESRESULTADOSEn laFigura 1, se presenta la variacin temporal de pH y contenido de cromo total en el efluente de curtiembre, durante un ciclo completo de productividad. La mayor concentracin de cromo total, se obtuvo a pH 2.9, alcanzando una concentracin de 67.9 mg/L.

Fig. 1.Variacin temporal de pH y concentracin de cromo total presente en un efluente de curtiembre durante un ciclo completo de productividad.

De acuerdo a los resultados de laFig. 1, se observa que cuando el pH es cido, la mayor parte de los compuestos de cromo en sus distintas formas qumicas se encuentran solubilizados, en cambio cuando el pH tiende a ser neutro o bsico, se forman en general compuestos que son poco solubles. Estos resultados estn asociados con el proceso industrial que incluye la eliminacin de sales de cromo, sulfuros, materia orgnica y variaciones del pH.En laTabla I, se presenta la concentracin de Cr(VI) obtenida en seis muestras de efluentes que registran pH cidos y altas concentraciones de cromo total. De acuerdo a dichos resultados se observa que los contenidos de cromo total y Cr(VI) en las muestras de efluentes son variables y dependen del pH y de las etapas del proceso industrial. El aporte de Cr(VI) a la concentracin de cromo total del efluente es significativo, alcanzando valores entre un 23 - 65% de Cr(VI).Tabla I.Concentracin de cromo total y Cr (VI) ( x d.e)(1)(mg/L) (n=3) en muestras de efluente de curtiembre, obtenido a distintos pH.

MuestrapHCromo totalCr (VI)%Cr(VI)

12,967,9 0,828,4 3,642

23,034,2 1,419,7 2,258

36,918,1 0,54,2 1,423

43,714,6 0,68,5 1,258

56,06,6 0,42,9 1,144

63,512,7 0,98,2 2,165

(1)Media desviacin estndar

Del estudio de la velocidad de reduccin del Cr(VI) con HCHO en medio cido, se determin que bajo condiciones estndar dicha reaccin est favorecida termodinmicamente (Eo= 1,405 volt ; D Go= -813 KJ/mol), sin embargo, al estudiar su cintica midiendo espectrofotometricamente la disminucin de la concentracin de Cr(VI) a travs del mtodo de la difenilcarbazida (l= 540 nm), se demostr que la velocidad de reduccin de Cr(VI) es muy lenta, logrando un 21,6 % de reduccin a las 60 horas de iniciada la reaccin, cuando se hace reaccionar 50 ml de Cr(VI) de 100 mg/L con cantidad suficiente de formaldehdo en medio cido.La presencia de un fotocatalizador como el TiO2y la radiacin UV le entrega a este tipo de reaccin una va alternativa, para que dicha reduccin ocurra en un menor tiempo, del orden de minutos, como se comprob experimentalmente.En laTabla II, se presenta los resultados del estudio fotoquimico de la reduccin de Cr(VI) a Cr(III) presente en una solucin modelo de 50 ml de Cr (VI) de 100 mg/L, irradiada con luz UV, empleando un anlisis multivariado para diferentes condiciones de : pH (2,0(-) - 6,5(+)); cantidad (g) de catalizador (TiO2) (0,5(-)-1,0(+)); cantidad (mg) de materia orgnica (HCHO) (4,5(-)-9,0(+)) y tiempo (min) de irradiacin (15(-)-30(+)).Comment by Is:

Tabla II.Estudio fotocataltico de la reduccin de Cr(VI) a Cr(III)

ExperienciaHCHO(1)(mg)pH(2)Tiempo(3)(minutos)TiO2(4)(g)Cr(VI)(5)(X d.e)(6)(mg /L)% Reduc.

1----63,9 0,336,1

2+---55,7 1,044,3

3-+--85,2 1,414,8

4++--59,1 0,140,9

5--+-21,9 2,878,1

6+-+-27,7 1,572,3

7-++-91,0 3,89,0

8+++-48,7 1,351,3

9---+49,9 0,150,1

10+--+29,4 0,170,6

11-+-+98,0 0,02,0

12++-+49,9 0,250,1

13--++45,0 1,155,0

14+-++16,5 0,183,5

15-+++51,5 3,948,5

16++++35,9 1,364,1

0+++098,0 0,72,0

(1)mg de HCHO : 9,0(+), 4,5(-) ;(2)pH : 6,5(+), 2,0(-) ;(3)Tiempo (min) : 30(+), 15(-)(4)TiO2(g) : 1,0(+), 0,5(-) ;(5)50 ml de Cr(VI) de 100 mg/L ;(6)Media d. e.(n =3)

Los resultados obtenidos, indican que el mayor porcentaje de Cr(VI) reducido, corresponde a la experiencia 14 de laTabla II, en la cual se registr un 83.5% de reduccin, disminuyendo la concentracin de Cr(VI) de 100.0 a 16.5 mg/L. Las condiciones utilizadas en esta experiencia correspondieron a la irradiacin de 50 ml de Cr(VI) 100 mg/L durante 30 minutos a pH 2, con 1.0 gr de TiO2como catalizador y 9.0 mg de HCHO como reductor.Posteriormente, se determin el peso de las variables a travs de un anlisis multivariado, originando para cada variable los siguientes valores:- Cantidad HCHO: 22.92

- Ph: -26.17

- Tiempo: 19.10

- Cantidad de TiO2: 9.65

De acuerdo a estos resultados, se observa que el mayor peso de las variables lo tiene el pH (-26.17), seguido de la cantidad de formaldehdo (22.92), casi tan importante como el pH siendo favorecida la reaccin con alta cantidad de HCHO. Despus alcanza cierto peso el tiempo (19.10), aunque inferior al pH y al HCHO. Finalmente, en el rango de masa estudiado la variable cantidad de TiO2no tiene un peso significativo (9.65).Considerando los resultados de la experiencia 14 de laTabla IIy que el efluente descarga la mayor concentracin de cromo total a pH 2.9 (Fig. 1), se estim fijar la condicin de pH en tampn fosfato a pH 2.0, debindose optimizar las variables cantidad de HCHO, cantidad de TiO2y tiempo de irradiacin, a travs del anlisis multivariado que considera en esta experiencia la combinacin de estas tres variables con valores mximos (+) y mnimos (-) en un rango ms estrecho para cada variable. Adems, se disminuy la cantidad de catalizador (TiO2), estimando que el rango considerado en el estudio anterior, tuvo un peso relativamente bajo (9.65).Los resultados de esta ltima experiencia, indicaron que cuando se irradia a pH 2 , 50 ml de Cr(VI) de 100 mg/L durante 20 minutos, con 12 mg de HCHO y 0.1 g de TiO2, se logra un 98.1% de reduccin de Cr(VI) a Cr(III) en las condiciones descritas. Al realizar el estudio del peso de las variables involucradas a travs de anlisis multivariado se obtuvo los siguientes valores:- Cantidad HCHO: 12.80

- Tiempo: 7.85

- Cantidad de TiO2: 2.45

En base a estos resultados y dado el bajo peso de la variable catalizador (TiO2), se optimiz su cantidad manteniendo constante el resto de las variables. Los resultados indicaron que las condiciones ptimas para reducir fotoquimicamente Cr(VI) a Cr(III) en presencia de HCHO como reductor, se obtuvo bajo las siguientes condiciones:- Solucin: 50 ml de Cr(VI) de 100 mg/L

- Tiempo de Irradiacin con luz UV (> 254 nm): 20 min.

- Cantidad de Catalizador (TiO2): 40 mg

- Cantidad de Reductor (HCHO): 12 mg

- % de Reduccin de Cr(VI): 97.8

Luego, se estudi el posible efecto de adsorcin de Cr(VI) por parte del catalizador (TiO2), para ello se determin en la solucin irradiada (previa filtracin) el contenido de cromo total por espectroscopa de absorcin atmica, registrndose un valor de 96.4+2.8 mg/L de cromo total. Este resultado estara indicando que la posible adsorcin de Cr(VI) por parte del catalizador es mnima (< 5%), admitiendo que las experiencias se iniciaron con soluciones de 100 mg/L de Cr(VI).Finalmente, considerando las condiciones ptimas de la reduccin fotoquimica de Cr(VI) y previo ajuste del pH (2.0) con tampn fosfato, se irradi las soluciones muestras del efluente real presentadas en laTabla I, midiendo espectrofotomtricamente la concentracin de Cr(VI) antes y despus de la irradiacin con luz UV. Los resultados se presentan en laTabla III.Tabla III.Concentracin de cromo total y hexavalente (mg/L d.e.) (n =3) en soluciones muestras de efluente de curtiembre, antes y despus del tratamiento fotocataltico.

MuestrapHinicialCromo totalmg/LCr (VI)s/ tratamientoCr (VI)c/ tratamiento% Reduc.

12,967,9 0,828,4 3,64,3 1,284,6

23,034,2 1,419,7 2,21,6 0,991,9

36,918,1 0,54,2 1,41,3 0,469,0

43,714,6 0,68,5 1,22,1 1,275,3

56,06,6 0,42,9 1,10,5 0,382,8

63,512,7 0,98,2 2,11,3 0,584,1

En base a los resultados presentados en laTabla III, se puede observar que los porcentajes de reduccin de Cr(VI) en las soluciones muestras de efluente de curtiembre, varan entre 69.0 y 91.9%, con un promedio de reduccin de 81.3% (n=6). Las variaciones pueden deberse a los diferentes constituyentes del efluente extrado a distintas horas del proceso industrial.CONCLUSIONES 1. La aplicacin de la fotocatlisis al efluente de curtiembre, permite aumentar significativamente la velocidad de reduccin de Cr (VI) a Cr(III), lo que contribuye a disminuir su concentracin en los cuerpos de agua receptores, evitando los efectos acumulativos en la biota del sistema.2. El uso de la fotocatlisis puede ser una buena alternativa complementaria con otras tcnicas de tratamiento para este tipo de efluentes.3. El proceso fotocataltico en este caso, permite en forma simultnea disminuir la cantidad de materia orgnica presente en un efluente, al ser sta utilizada como agente reductor en el proceso de reduccin del cromo hexavalente.4. La aplicacin de la fotocatlisis para la reduccin de Cr(VI), tambin podra ser aplicada a otro tipo de efluentes que contengan ste txico, considerando los componentes de su matriz.

REFERENCIAS1. C. Bruhn, L. Villablanca, V. Campos, S. Basualto and J. Tapia, Bol. Soc. Chil. Qum,42: 083-099 (1997).2. J. Tapia, Tesis Doctoral, Universidad de Concepcin, Centro Eula-Chile (1997)3. J.M.Ottaway, G.S.Fall, Pure Appl. Chem.,58:1707 (1986).4. I. Galvao and G. Corey , Organizacin Panamericana de la Salud, Organizacin Mundial de la Salud, Serie Vigilancia, N 5, Metepec, Mxico(1987).5. Environmental Health, Criteria 61 Chromium, Published for World Health Organization Geneva (1988).6. Organizacin Panamericana de la Salud. Criterios Relativos a la Salud y otra Informacin de Base, Guas para la Calidad del Agua Potable2:93-99 (1987).7. J.O. Nriega, E. Nieboer, Chromium in the Natural and Human Environmental, Wiley, New York (1988).8. National Research Council. Drinking Water and Health Washington, DC. National Academy of Sciences (1974).9. L.E. Towill,.Reviews of the Environmental Effects of Pullutants, US Department of Commerce, National Technical Information Service pp. 282 -796 (1978).10. J.Tapia, S. Basualto y R. Urrutia, Revista Internacional Informacin Tecnolgica.7(2) : 17-21 (1996).11. S.Basualto y J. Tapia, Bol. Soc. Chil. Qum. 42: 371-377 (1997).12. C. Bertrn, J.Tapia, O. Parra y S. Basualto, Revista Internacional Informacin Tecnolgica.12(4) : (2001).13. C.T. Lemos, N.R. Terra, P.F. Milan-Rodel y B.Erdtmann, Tercer Congreso de Mutagenesis, Carcinogenesis y Teratogenesis Ambiental; Puerto Vallarta, Jalisco, Mexico (1994).14. R.C. Bond and C.P.Straub, Handbook of Enviromental Control, Vol IV. Wastewater Treatment and Disposal CRC Press, Cleveland (1979).15. H.Mansilla, J. Villaseor, G.Maturana, J. Baeza, J. Freer and N. Duran, J. Photochem. Photobiol. A: Chem.,78:267-273 (1994).16. J.Villaseor and H. Mansilla, Journal of Photochemistry and Photobiology. A. Chemistry93: 205-209 (1996).17. M.A. Fox, Photocatalysis: Decontamination with Sunlight. Chemtech: 680 - 684(1992).18. A. P. Davis , C. P. Huang, Photocorrosion. Wat. Res.25:1273(1991)19. A. Aguado, J. Gimnez and Cevera-March, Chem.Eng.Comm.104: 71-85 (1991).20. M. Hoffmann, S. Martin, W. Choi and D. Bahnemann, Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis Chem. Rev.95:69-96 (1995).21. H. Ohnishi, M. Matsumara, H. Tsbomura, and M. IwakasiInd, Eng. Chem. Res.28:719-724 (1989).22. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA, AWWA and WPLF. Ed. 18 pp 3500 (1992).23. Bruns R.E., Scarminio I.S.; Barros Neto B., Planejamento e Otimizaao de Experimentos. Unicamp, Campina S.P. Brasil (1995).24. Box G.E.P.; Hunter W.G.; Hunter J.SStatistic for experimenter: An Introduction to Designs, Data Analysis and Model Building; Wiley; New York. (1978).25. Mrquez F., Proyecto FONTEC 93-0286, Investigacin para la recuperacin de reactivos de curtiembre. Universidad de Concepcin, Concepcin, Chile (1993).26. Muoz M., Proyecto de tratamiento de aguas residuales de la curtiembre de San Jos. Ambato, Ecuador (1996).Artculo obtenido de: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0366-16442002000400018&script=sci_arttext&tlng=pt

Artculo 2 Estudio de la sensibilidad espectrofotomtrica del cromo (III) y del cromo (VI).RESUMEN:Empleando los criterios de sensibilidad aceptados por la IUPAC, se ha determinado las sensibilidades para el cromo (III), el cromo (VI) usando soluciones de sus sales representativas. Se ha encontrado as que el cromo (VI), en la forma de in cromato es el ms sensible que el cromo (III) en la forma de catin Cr+'.INTRODUCCIN: En el anlisis qumico, la sensibilidad, junto con la exactitud, la precisin, el lmite de deteccin, etc. Constituyen los llamados parmetros de Calidad en la evaluacin de los mtodos de anlisis o de un instrumento. As, se considera que la sensibilidad mide la capacidad de discriminacin entre las pequeas diferencias en la concentracin de un constituyente en la muestra, es decir, la relacin entre el cambio en la respuesta R y el cambio en la cantidad o concentracin C que se est midiendo: Sensibilidad= dR/dC o R/CEl concepto de sensibilidad ha tenido diferentes formas de expresin, pero actualmente una definicin ms sencilla, que se acepta por la IUPAC es la sensibilidad de calibracin que se define como la pendiente de la curva de la calibracin a la concentracin de inters. Debido a que en la Qumica Analtica, la mayora de las curvas de calibracin son lineales, se puede escribir por la ecuacin de la lnea recta. S=mC+Sbl S = seal de medida m =pendiente de la lnea recta. C =concentracin que se mide Sbl = seal instrumental para un blancoDe esta manera el valor de la pendiente m indica la sensibilidad, es decir, un valor alto de m, significa una alta sensibilidad y un bajo valor de m, una baja sensibilidad.Por otra parte dos factores limitan la sensibilidad: la pendiente de la curva de calibracin m y la reproducibilidad o precisin del sistema de media.Se considera que para dos mtodos de igual precisin, el que tenga mayor pendiente en la curva de calibracin, ser el ms sensible. Para dos mtodos que tienen curvas con igual pendiente el ms sensible es el que tiene mayor precisin. Debido a que la sensibilidad de calibracin, es independiente de la concentracin, solo es igual a m y no tiene en cuenta la precisin, se ha introducido el concepto de sensibilidad analtica , expresada por: = m/sm = pendiente de la curva de calibracin s =desviacin estndar de las seales Estos dos criterios se han empleado para la estimacin de la sensibilidad espectrofotomtrica del cromo (III) y del cromo (VI) por la absorcin de la radiacin de sus iones en solucin, en la regin UV-Visible usual.Los smbolos de Cr (III) y Cr (VI), representan el estado de valencia en que se encuentra el elemento como cromo en los distintos compuestos qumicos que puede formar, principalmente sales como sulfatos, nitratos, cloruros, etc. En los que el cromo esta como el catin crmico Cr (III) y otras sales que contienen el Cr (VI), tales como los cromatos y bicromatos, en el que el cromo est formando parte del ion Cr040CrO7, es decir como el anin cromato y bicromato.Varios compuestos de cromo son empleados en industrias, cuyos desechos son fuentes de contaminacin importantes, entre estos estn: los cromatos y bicromatos, sulfatos de cromos, alumbre de cromo, etc., en industrias tales como las electroqumicas, de curtidura y de minera por ejemplo de donde son descargadas como soluciones acuosas, es decir disociadas: K2CrO4 CrO4 + 2K+ Soln. Amarillo K2Cr2O7 Cr2O7 + 2K+ Soln. Naranja Cr2 (SO4)3.9H2O 2Cr+++ + 3S04 + 9H20 Soln. Violeta Cr2K (S04)2.12H20 2Cr+++ + 2S04 + 12H20 Soln. VioletaSin embargo todos estos compuestos tienen sus caractersticas propias que es necesario tener en cuenta para lograr los objetivos buscados. As, por ejemplo, cuando se trata del Cr (VI) que como hemos visto forma parte del ion cromato, que es el responsable de la absorcin de radiacin, es el ion predominante en un medio alcalino, ya que a pH bajo y, por efecto de condensacin se forma el ion bicromato, que altera los resultados de las medidas, porque en la solucin estarn presentes las dos especies:

Este equilibrio depende del pH de la solucin y por esto en las determinaciones espectrofotomtricas del Cr (VI) se hacen en medio alcalino, donde el ion CrO4=es el nico presente.En las determinaciones espectrofotomtricas del cromo en solucin (si nos interesa el estado de oxidacin) en la mayora de los casos, por medio de reacciones apropiadas, el catin Cr (III) cambia a CrO4=, que ofrece mejores ventajas a bajas concentracin.Sin embargo en el presente estudio la determinacin de la sensibilidad se hace por la medida directa de la absorcin de radiacin de las especies anin cromato y catin crmico, por considerar que es la forma que se podran encontrar en las descargas de los efluentes industriales mencionados. De la misma manera, haciendo uso de las caractersticas que ofrecen los espectros de derivadas de mejorar la sensibilidad se ha registrado los espectros correspondientes a la 2a. Derivada, para la comparacin de los valores obtenidos.METODOLOGAINSTRUMENTOSPara el registro de los espectros respectivos se us los espectrofotmetros: Spectronic 20 Gnesis (Spec, 20 de registro manual con un rango de longitudes de onda de 340 nm 800nm), como celda de absorcin se us tubo de vidrio calibrado de 10mm de dimetro; el espectrofotmetro Lambda 40 P (Espetf. Lambda 40 P), de registro automtico y computarizado, que trabaja en el rango UV-VIS comn, que permite el registro del espectro normal y de derivadas en forma automtica. Se emple celda de absorcin de cuarzo de 10mm de paso de luz.

MATERIALES Y REACTIVOS Para el estudio del Cr (III), se us soluciones de alumbre de cromo KCr2K (S04)2.12H20 y para el Cr (VI), soluciones de cromato de potasio K2CrO4 con los que se prepar soluciones acuosas a concentraciones y condiciones necesarias. Ambas sustancias son de uso analtico en el laboratorio, as como el material de vidrio apropiado. DESARROLLOPROCEDIMIENTO Con los compuestos de cromo mencionados se ha preparado soluciones base y de estas por dilucin las soluciones de medida, de concentraciones ms bajas en serie de tres (tabla 1); en soluciones acuosa simple para el Cr (III) y en medio alcalinos, con NaOH 0.1N, para el Cr (VI), lo que ha permitido: La determinacin del mximo de absorcin (1max.) en ambos casos, trazando el espectro caracterstico, en los rangos apropiados por medio de los instrumentos. La figura 1 corresponde al espectro del alumbre de cromo a una concentracin de 520.69ppm en cromo, en solucin acuosa que dio un pH=3.45 y que presenta dos mximos de absorcin a las longitudes de onda 410nm y 570nm. La figura 2 que presenta el espectro del cromato de potasio, en el rango de 340nm a 410nm a una concentracin de 0.4ppm en cromo, en NaOH 0.1N y con un mximo de absorcin a 373nm.La determinacin de la sensibilidad de calibracin y otros factores (tabla II) trazando los grficos respectivos, tanto para los datos normales, as como para los de 2a derivada de las series de concentracin ms importantes. Tenemos as el grafico de calibracin (absorbancia vs concentracin) para la serie Cr (III), Figura 3, con los datos obtenidos en el Spectronic 20 G. a 1max.= 410nm, la (figura 3) para la misma serie Cr-III, con el Espectf, Lambda 40 P, as como la figura 3b trazado con los datos de los espectros de segunda derivada, en los cuales se puede observar el trazado de las bandas a 445nm, para hallar los datos de 2. D.Con la serie A y B, correspondiente al Cr (VI), se trazo un solo grfico de calibracin (figura 4) que muestran una buena relacin lineal, fue registrado en el Spectronic 20 G. a 1max= 373nm y los espectros figura 5a, 5a1, 5a2 y 5a3, registrados en el espectrofotmetro Lambda 40 P, en forma normal y en segunda derivada, de los cuales se obtuvieron los datos para el grfico de calibracin respectivo (figura 5a). De la misma manera se han obtenido datos para determinar el Limite de Deteccin (LD) tomando 10 medidas de absorbancia para un blanco y una concentracin: blanco, Cr (III) a 26ppm y blanco, Cr (VI) a 0.2ppm que ha permitido calcular los LD presentados en la tabla II. RESULTADOS Y CONCLUSIONESRESULTADOS Y DISCUSIN Como se puede observar el espectro de la solucin de alumbre de cromo en el rango de 340nm a 700nm, muestra dos bandas de absorcin de relativamente baja intensidad, A=0.192 a mx.=410nm. Si se tiene en cuenta la concentracin del cromo de 520.69ppm y debido a esto se ha elegido la banda a mx.= 410nm como la ms apropiada para el estudio de la sensibilidad en el rango de 340nm a 490nm de longitud; una situacin mejor ocurre para el cromo (VI), que tiene una banda de alta absorcin con A=0.0358 a una concentracin de 0.4ppm (figura 2) a =373nm, nica en el rango de 340nm a 420nm es decir en ambos casos en la regin visible del espectro.

Como se puede observar de los resultados que se presentan en la tabla II, la sensibilidad de calibracin m y la sensibilidad analtica para el cromo (VI), como cromato es mucho mayor que la del cromo (III), representado por el ion crmico que tambin se puede apreciar por los valores del lmite de deteccin que son muy bajos para el cromo (VI) y altos para el cromo (III).Con respecto a la sensibilidad de calibracin m, como se mencion, un valor bajo de m representa una baja sensibilidad, como es el caso para el cromo (III) que adems tiene un alto DL y en consecuencia esto limita su aplicacin a determinaciones de baja concentracin. En cambio el cromo (vI) tiene un valor de m y un DL. Bajo, lo que significa posibilidades de aplicacin a concentraciones muy bajas. Por otro lado la linealidad del grafico de calibracin Absorbancia vs concentracin, se mantiene hasta valores muy bajos de concentracin para el Cr (VI) (figura 4, figura5) indicando que el sistema qumico que absorbe se rige por la ecuacin de Lambert-Beer: A=abc. Para el Cr (III), solo se muestra esta linealidad a concentraciones relativamente altas (figura 3) linealidad que se pierde aun cuando se usa valores obtenidos por espectros de 2 derivada (figura 3b), indicando para este sistema que el rango optimo de concentracin para este sistema es muy corto, limitando su empleo en las determinaciones analticas. Sin embargo los registros de 2 derivada cumplen con aumentar la sensibilidad como se esperaba, sobre todo si el sistema sigue la ecuacin de Lambert-Beer, de lo contrario se observara la prdida de la linealidad.

CONCLUSIN 1. Por la alta sensibilidad de cromo (VI), su determinacin directa es posible a concentraciones muy bajas, si tenemos en cuenta el LD calculado y los instrumentos y tcnica empleados.2. El CR (III), no es posible determinar a muy bajas concentraciones, en forma directa en la muestra que se analiza, excepto a concentraciones alta se puede obtener buenos resultados.3. Para el caso del Cr (III), es posible convertirlo a Cr (VI) por medio de las reacciones qumicas conocidas y lograr una mejor sensibilidad, siempre que sus estados de valencia sean conocidos previamente. Lo mismo se puede lograr si se usan reacciones con reactivos que aumentan la coloracin, tanto para el Cr (III) como para el Cr (VI).4. Aunque actualmente se dispone de mtodos y tcnicas instrumentales de alta sensibilidad tales como la absorcin atmica, la emisin atmica, la fluorescencia de R-X, etc. Que se puede usar para determinar el cromo, la espectrofotometra por absorcin molecular ultravioleta-visible (UV-VIS) ofrece ventajas, porque se producen instrumentos de bajo precio, con poca influencia en la economa de la industria y que le permitira el cumplimiento de las exigencias del control ambiental. BIBLIOGRAFA [1] Douglas A. Skoog, James J.Learly. Anlisis Instrumental McGraw-Hill. 4a.Ed. Espaol, (1994). [2] Horbart H. Willard, L.l.Merrit. J.A.Dean, F.A. Settle Jr. Mtodos Instrumentales de Anlisis Ed. lnterameicana. Mxico D.F. (1984). [3] G.W.Ewing.Mtodos Instrumentales de Anlisis.McGraw-Hill (1979). [4] E.B.Sandel. Colorimetric Determination OT Traces o! Metals. lterscience. N.Y. (1965). [5] S. Young Tyree Jr., K. Knox. Texbook OT lnorganic Chemistry. Co. (1953).

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