DETERMINACION

ESPECTROFOTOMETRICA DE COBRE EN

FORMULACIONES MEDICAS, SALVADO DE

TRIGO

Y AGUAS POTABLES

PEDRO LUIS LOPEZ-DE-ALBA*, LETICIA LOPEZ-

MARTINEZ Y

JUDITH AMADOR-HERNANDEZ

Instituto de Investigaciones Científicas, Universidad

de Guanajuato, Guanajuato, Gto., 36000, México

(Recibido: Abril 16, 1999 - Aceptado: Agosto 27,

1999)

RESUMEN

Se estudia espectrofotométricamente la formación del

complejo amarillo formado entre el ion Cu(II) y la

tiosemicarbazona del 2-carboxibenzaldehido

(2CBTSC), desarrollándose un nuevo método

fotométrico de determinación de cobre. El intervalo

útil de trabajo del método desarrollado está

comprendido entre 0,5 y 5,0 ppm del ion Cu(II) (máx

= 346 nm, e = 1,2 x 104 L·mol-1·cm-1) con un error

relativo de 1,12 % (para 3 ppm de Cu(II), n = 11, p =

0,05). Se han estudiado las interferencias de

numerosos iones. La estequiometría del complejo

formado resultó ser 1:1 (2CBTSC:Cu), determinado

por métodos espectrofotométricos. El método se aplicó

al análisis de cobre en formulaciones médicas, agua

potable y salvado de trigo con buenos resultados.

PALABRAS CLAVES: Tiosemicarbazona, 2-

carboxibenzaldehido, cobre, espectrofotometría.

SUMMARY

The yellow complex formed betwen Cu(II) and

thiosemicarbazone of 2-carboxy benzaldehyde

(2CBTSC) was studied spectrophotometrically. The

use of 2CBTSC as an analytical reagent in photometric

estimation of Cu(II) is described. The method is

suitable in the range between 0.5 and 5.0 ppm of

Cu(II) (max = 346 nm, e = 1.2 x 104 L·mol-1·cm-1)

with a relative error of 1.12%. The interferences

caused by numerous ions have been studied. The

stoichiometry of the complex originated by the

2CBTSC with the ion Cu(II) has been determined by

spectrophotometric methods and it is 1:1

(reagent:cation). The method was applied to the

determination of copper in medic formulations,

drinking water and wheat bran with satisfactory

results.

KEY WORDS: Spectrophotometric,

thiosemicarbazone, 2-carboxybenzaldehyde, copper.

* A quien debe dirigirse la correspondencia. E-mail:

lopezp@quijote.ugto.mx, fax: 52-473-26252

INTRODUCCION

El estudio de tiosemicarbazonas (TSC) como reactivos

analíticos ha sido en los últimos años un campo muy

fecundo de investigación sobre el que se han publicado

varias revisiones, bien desde el punto de vista

inorgánico1) o en relación con sus aplicaciones

analíticas2-4). Estos compuestos se comportan como

buenos reactivos analíticos de los cationes de los

metales de transición, y en muchos casos son comunes

sus reacciones con iones Ag(I), Hg(II), Cu(II) y Pd(II).

Si bien, la mayorìa de los métodos

espectrofotométricos para la determinación del ión

Cu(II), utilizan una etapa de extracción y separación

del complejo TSC-Metal en un disolvente adecuado5-

9), registrando el espectro de absorción del extracto

orgánico y midiendo en éste su absorbancia a

determinada longitud de onda. En medio homogéneo,

son pocos los métodos que permiten la determinación

por debajo de 6 µg/mL del ion cobre utilizando como

reactivo cromogénico alguna tiosemicabazona10-13).

El 2-carboxibenzaldehido (2CB) tiene un equilibrio

tautomérico14-16) (Figura 1), provocando que los

productos de la reacción de condensación entre este

aldehído y una amina primaria normalmente siempre

reaccionarán formando un ftaluro; sin embargo, al

realizar la reacción de condensación entre el 2CB y la

tiosemicarbacida en disolución de ácido clorhídrico

0,1 M, se logró desplazar el equilibrio a la derecha

obteniéndose la respectiva base de Schiff

(Tiosemicarbazona del 2-carboxibenzaldehído,

2CBTSC).

FIG. 1. Estructuras del 2-carboxibenzaldehído

(hidroxiftaluro), de la tiosemicarbacida y de su

respectiva tiosemicarbazona del 2-

carboxibenzaldehído, en donde se observa la

tautomería aldehído-ftaluro.

La 2CBTSC fue sintetizada y caracterizada por

primera vez por López-de-Alba17). Se estudiaron sus

propiedades de interés analítico, observándose algunas

reacciones coloreadas sensibles, entre ellas, han sido

ampliamente estudiadas las reacciones que ocurren

con los iones Ag(I)18) y Pd(II)19). También ha sido

estudiado su comportamiento electroanalítico20).

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos

del estudio de la reacción entre la tiosemicarbazona

del 2-carboxibenzaldehído (2CBTSC) y el ion Cu(II),

proponiéndose un nuevo método espectrofotométrico

de determinación de este catión en medio homogéneo.

Aplicándose a la determinación de este catión en

salvado de trigo, formulaciones farmacéuticas y en la

especiación del ion Cu(II) en aguas, con buenos

resultados.

PARTE EXPERIMENTAL

Aparatos

-

-

-

Espectrofotómetro "Milton Roy

Spectronic 3000 Array", provisto de

cubetas de cuarzo de 1 cm de paso de luz

y el software "Rapid Scan" para el

tratamiento de los espectros.

pH-metro, "Corning mod. 240", con

electrodo combinado vidrio-

Calomelanos.

Espectrómetro de absorción atómica,

"Perkin Elmer" modelo 3100.

Disoluciones

-

-

-

Disolución de Cu(II) - Disolución de

cobre de 1005 µg/mL patrón para

E.A.A., "Sigma". A partir de esta

disolución, se preparan otras más

diluidas.

Disolución de 2CBTSC. Se prepara por

disolución de la cantidad necesaria de

2CBTSC en DMF, de acuerdo a las

diferentes concentraciones requeridas.

Disolución reguladora de pH 8,2. Se

pesan 6,183 g de ácido bórico y se

disuelven en 50 mL de una disolución de

hidróxido de sodio 1 N, se afora la

mezcla a 500 mL. A esta mezcla se le

adicionan 293,2 mL de una disolución de

ácido clorhídrico 0,1 N.

Los demás reactivos utilizados son todos grado

análitico y el agua desionizada grado CLAR.

Estudio de las variables que tienen efecto sobre la

formación del complejo

Influencia del pH

Para estudiar esta variable, se prepara una serie de

muestras en matraces aforados de 25 mL conteniendo

6 ppm de Cu(II), 2,5 mL de una disolución 1 x 10-2 M

de 2CBTSC disuelta en DMF, cantidades variables de

ácido clorhídrico o hidróxido de amonio para obtener

diferentes valores de pH y agua desionizada hasta

completar los 25 mL. Con las muestras así preparadas,

se miden sus absorbancias a 346 nm frente un blanco

reactivo. Con los valores de absorbancia obtenidos

para cada muestra, se construye un gráfico de

absorbancias versus sus correspondientes valores de

pH.

Influencia de la cantidad de reactivo

Para este estudio, se prepara una serie de muestras en

matraces aforados de 25 mL que contienen 8 ppm de

Cu(II), volúmenes variables de disolución de reactivo

disuelto en DMF, sin superar una concentración final

de DMF del 10%, 10 mL de disolución amortiguadora

de pH 8,2 y agua desionizada hasta enrase. Después se

mide la abosrbancia a 346 nm frente a blancos

idénticos sin Cu(II).

Estabilidad del complejo en disolución

La estabilidad se ha determinado midiendo la

absorbancia a 346 nm a diferentes intervalos de tiempo

de una muestra conteniendo 6 ppm de Cu(II), 2,5 mL

de disolución del reactivo 8 x 10-3 M disuelto en DMF,

10 mL de disolución reguladora de pH 8,2 y aforada

con agua desionizada a 25 mL.

Procedimiento recomendado para la determinación

fotométrica de Cu(II)

En matraces aforados de 25 mL, se adicionan 2,5 mL

de 2CBTSC 8 x 10-3 M disuelta en DMF, 10 mL de

disolución reguladora de pH 8,2 y diferentes alícuotas

de las muestras cuyo contenido de ion Cu(II) no debe

ser mayor de 5 µg·mL-1, se adiciona agua desionizada

hasta enrase. Las absorbancias se miden a 346 nm

antes de veinte minutos de aforadas las muestras,

frente a un blanco reactivo.

Determinación de cobre en medicamentos

La determinación de cobre en los medicamentos, se

realizó en las formulaciones denominadas "Ascoxal"

(Laboratorio Astra Chemicals, S.A), antiséptico

bucofaríngeo y en "Cuprex" (Merck-México, S.A.),

parasiticida solución. Para la determinación de cobre

en el "Ascoxal" (peso promedio de las pastillas 0,4634

± 0,0083 g), se molieron 50 pastillas de las 100

contenidas en el frasco, se homogeniza la muestra y de

ésta, se pesan cantiddes exactamente pesadas próximas

a los 5 g. En el caso de "Cuprex" solución, se miden

exactamente 5 mL de la formulación. Una u otra

muestra, se transfieren a un matraz balón de 100 mL

con boca esmerilada y se les adicionan 20 mL de ácido

nítrico concentrado, 10 mL de ácido sulfúrico

concentrado (con precaución) y 20 mL de agua

desionizada. La mezcla se coloca a reflujo con

agitación constante por 60 minutos, se deja enfriar y se

filtra a través de papel filtro "Whatman # 2". Los

filtrados se recogen en un matraz aforado de 100 mL,

lavándose perfectamente el papel, recogiéndose los

lavados en el mismo matraz y aforando las muestras a

100 mL con agua desionizada. De estas disoluciones,

se toman las alícuotas para el análisis de cobre

prosiguiendo de acuerdo al método fotométrico

propuesto. Se aplicó el método de adición de estándar

para la cuantificación.

Determinación de cobre en salvado de trigo

Se pesan cantidades exactamente pesadas próximas a

los 10 g de muestra de salvado de trigo en una cápsula

de porcelana. Se coloca la cápsula en un horno

eléctrico durante 30 minutos a una temperatura de

850°C. Se deja enfriar la cápsula y se le adicionan 15

mL de una disolución de ácido nítrico-agua (1:3). Se

lleva a ebullición durante 5 minutos, se filtra la mezcla

a través de un papel filtro "Whatman # 2"; los filtrados

se recogen en un matraz aforado de 50 mL, se lava

varias veces el papel filtro con agua caliente. Se deja

enfriar el filtrado y se enrasa hasta la marca con agua

desionizada. De esta disolución se toman las alícuotas

para el análisis de cobre, prosiguiendo de acuerdo al

método propuesto. Se utilizó el método de adición de

estándar para la cuantificación.

Determinación de cobre sobre agua potable

Preparación de la muestra. Se toma un litro de

muestra y se divide en dos submuestras de 500 mL

cada una. Con una se seguirá el procedimiento I y con

la otra el procedimiento II.

Procedimiento I (Determinación de cobre total). La

submuestra de agua (500 mL) se trata con 4 mL de

ácido sulfúrico al 50% y 0,5 g de peroxidisulfato

amónico y se hierve la mezcla durante 10 minutos para

descomponer los ácidos fúlvicos y húmicos21). Se deja

enfriar a temperatura ambiente y se ajusta a un pH

aproximadamente de 3 con hidróxido de amonio. Se

concentra la muestra a un volumen aproximado de 80

mL, se transfiere a un matraz aforado de 100 mL, se

enrasa hasta la marca con agua ultrapura (tipo HPLC).

De esta disolución se toman las alícuotas para el

análisis de cobre, prosiguiendo de acuerdo al método

propuesto.

Procedimiento II (Determinación de cobre libre y

cobre unido a ligandos inorgánicos). La submuestra se

concentra hasta un volumen próximo a los 80 mL y se

enrasa hasta la marca con agua ultrapura (tipo HPLC).

De esta disolución se toman las alícuotas para el

análisis de cobre, prosiguiendo de acuerdo al método

propuesto.

En ambos procedimientos se utilizó el método de

adición de estándar.

RESULTADOS Y DISCUSION

En la Figura 2, se representan los espectros de

absorción del complejo formado con el ion Cu(II) y la

2CBTSC en las condiciones óptimas establecidas en el

método propuesto registrado el espectro frente a un

blanco reactivo; también se incluye en esta figura el

espectro de absorción que presenta el reactivo en estas

condiciones, donde se observa un sólo máximo de

absorción a 346 nm para el complejo y uno a 307 nm

para el reactivo.

En la Figura 3, se muestran los resultados obtenidos

del estudio de la influencia de la acidez del medio

sobre la formación del complejo en donde se observa

que la zona óptima de pH para la formación del

mismo, es la comprendida entre 7,8 y 10. Se

seleccionó un valor de pH de 8,2 para posteriores

estudios.

FIG. 2 Espectros de absorción de

la tiosemicarbazona del 2-

carboxibenzaldehído y del

complejo formado con el ion

Cu(II) a un valor de pH de 8,2.

FIG. 3. Efecto del valor de pH

inicial sobre la formación del

complejo 2CBTSC-Cu.

Con el objeto de fijar el valor de pH a 8,2, se

estudiaron diferentes disoluciones amortiguadoras,

eligiéndose la preparada con Na2B2O7/HCl como la

óptima.

De los resultados obtenidos del estudio del efecto de la

concentración de reactivo sobre la formación del

complejo, se concluye que a partir de una

concentración 2,7 x 10-4 M de 2CBTSC la absorbancia

es máxima y permanece prácticamente constante hasta

3,75 x 10-3 M de reactivo. En lo sucesivo, se utilizará

una concentración de reactivo 8 x 10-4 M.

Del estudio de estabiliad del complejo, al obtener la

representación gráfica de las absorbancias en función

del tiempo, Figura 4, se pone de manifiesto que

durante los primeros 18 minutos de preparada la

muestra, el valor de la absorbancia prácticamente se

mantiene constante y a partir de este tiempo, ésta sufre

un decremento considerable hasta aproximadamente

45 minutos. Después de este tiempo, comienza a

observarse una turbidez que se incrementa con el

tiempo, independientemente de la concentración de

DMF que se tenga en el medio. Por tanto, se

recomienda medir el valor de absorbancia de las

muestras antes de los 15 minutos de preparadas éstas.

FIG. 4. Estabilidad del complejo 2CBTSC-Cu, formado en las

condiciones óptimas de reacción indicadas en el método propuesto.

Además de las variables indicadas anteriormente, se

estudió el efecto de la concentración de DMF y de

disolución amortiguadora, así como el efecto del orden

de adición de los reactivos. Se observó que el orden de

adición de reactivos no tiene efecto sobre la formación

del complejo y las concentraciones óptimas para la

formación del mismo, son en 10% de DMF y la

adición de 10 mL de disolución amortiguadora.

Cálculo de la estequiometría del complejo

Para estudiar la estequiometría del complejo, se

aplicaron los métodos de Job22) y de Yoe-Jones23). En

todos lo csos, los resultados indican la formación de

un sólo complejo en relación metal:ligando, 1:1

(Figura 5). Esta estequiometría fue confirmada al

aplicar el método de Román y colaboradores24); la

constante de estabilidad aparente se determinó por este

mismo método, obteniéndose un valor de 4,09 x 105.

FIG. 5. Determinacción

de la estequiometría del

complejo.(a) Método de

Yoe-Jones y (b) método de

Job.

Determinación espectrofotométrica de Cu(II)

Se ha estudiado la influencia de la concentración de

Cu(II) en el intervalo de concentraciones de 0,1 a 6

ppm. En los espectros de absorción obtenidos se

observa un sólo máximo de absorción a 346 nm en

todos los casos.

Con los datos de absorbancia a 346 nm, se ha

comprobado el cumplimiento de la ley de Beer. El

sistema obedece dicha ley entre 0,2 y 6 ppm. La

absortividad molar a esa longitud de onda resulta ser

de 1,2 x 104 L·mol-1·cm-1. El intervalo de

concentración óptimo, evaluado por el método de

Ringbom es de 0,5 a 5 ppm de Cu(II). El error relativo

para 3 ppm de Cu(II) es de 1,12% para un intervalo de

confianza del 95% (n=11). El límite de detección

obtenido fue de 0,07 ppm25) y el de cuantificación25)

resultó ser de 0,24 ppm.

Interferencias de los iones extraños

Para observar el efecto de interferencia de iones

extraños sobre la deteminación de cobre aplicando el

método propuesto, éste se realizó sobre disolucione

conteniendo todas ellas 2,5 ppm de Cu(II) y

concentraciones diferentes del ion extraño. Se fijó

como límite de tolerancia aquella concentración del

ion extraño (peso a peso, w/w) que no produce más de

un 5% de variación en el valor de la absorbancia del

complejo cuando está ausente el ion extraño. Los

resultados obtenidos se muestran en la Tabla I.

TABLA I. Interferencias de diversos iones en la

determinación fotométrica de Cu(II) con 2CBTSC.

*En presencia de fluoruros u ortofosfato

Aplicaciones

El método propuesto se aplicó a la determinación de

cobre en salvado de trigo, en los medicamentos

"Cuprex y Ascoxal" y en aguas potables, los resultados

obtenidos se resumen en las Tablas II y III. En todos

los casos, el contenido de cobre en las muestras

también fue determinado por absorción atómica de

flama (EAAF) (aire-acetileno), midiendo las

absorbancias a 324,8 nm como método de

comparación. Se aplicaron las pruebas estadísticas "t"

y "F" para comparar los resultados en precisión y

exactitud. En todos los casos los valores de "t" y "F"

calculados fueron menores que los valores teóricos

observados para un 95% de confianza, por lo que, se

concluye que ambos métodos tienen precisión y

exactitud semejantes; esto es, no existen diferencias

estadísticamente significativas entre los resultados

obtenidos con el método propuesto y los obtenidos por

EAAF. Se calcularon los porcentajes de recuperación

para cada muestra analizada a través del método de

adición de estándar; los resultados de recuperación

obtenidos en todos los casos están comprendidos entre

95,6 y 103,8%.

TABLA II. Contenido de cobre en salvado y

medicamentos.

Determinación de cobre en agua potable

TABLA III. Resultados del contenido de cobre en las

muestras de agua.

I, CUtotal II, CUlibre + CUinorgánico or, CUorgánico = CUI -

CUII

*Promedio de tres determinaciones.

· Los resultados en negrillas corresponden a los

obtenidos por E.A.A. flama.

CONCLUSIONES

A través de la aplicación del método propuesto, se

logró determinar satisfactoriamente el contenido de

cobre en muestras de salvado, en los medicamentos

antes mencionados y en aguas potables, no existiendo

diferencias estadísticamente significativas en precisión

y en exactitud al comparar el método propuesto con la

EAAF, técnica ampliamente utilizada en el análisis de

iones metálicos.

También se logró la especiación del co bre presente en

las muestras de agua, determinándose el contenido de

cobre total, el cobre libre + el cobre ligado a complejos

inorgánicos (fácilmente disociable) y por diferencia

simple, cobre ligado a complejos orgánicos como

ácidos húmico y fúlvico (difícilmente disociable)21).

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al CONACyT el apoyo

financiero para la realización de este trabajo. Proyecto

28118-E.

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