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estabilidad de soluciones volumetricas copia - Mollabs

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ISSN 1692 - 4991 / Edición 11 - Junio 2008 /Edición 11La revista <strong>de</strong> química útil Estabilidad <strong>de</strong> <strong>soluciones</strong> volumétricas Aseguramiento <strong>de</strong> calidad en análisis químicos Gases contaminantes & seguridad Contaminantes <strong>de</strong>l agua


Estabilidad <strong>de</strong> <strong>soluciones</strong>volumétricasEliana Chavarro, Mol Labs Ltda.ReaccionesTiempoEnvase / airePeriodosLargos / cortosTituloUsoClienteTitulanteTemperaturaAlta / bajaFigura 1 diagrama <strong>de</strong> causas <strong>de</strong>la alteración <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong>volumétricas.El caso <strong>de</strong>l sistema analítico <strong>de</strong> las medidas por volumetría es elmás simple posible: una muestra, y un titulante, ambos en unamatriz acuosa. Para que la medida sea valida, el titulante <strong>de</strong>be habersido valorado contra un patrón estándar, operación que asegura la“trazabilidad” y permite obtener medidas fiables.3Sin embargo, durante el término <strong>de</strong> su utilización, las propieda<strong>de</strong>s<strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> pue<strong>de</strong>n ser alteradas en sus propieda<strong>de</strong>s químicasy funcionales, en particular en las <strong>de</strong> homogeneidad y <strong>estabilidad</strong>,que pue<strong>de</strong>n conducir a cambios en la concentración. Por supuesto,si cambia la concentración <strong>de</strong>l titulante, toda la <strong>de</strong>terminaciónpier<strong>de</strong> su exactitud esperada.La temperatura, que es el factor ambiental <strong>de</strong> mayor impacto enla <strong>estabilidad</strong> <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> volumétricas, les afecta a todo lolargo <strong>de</strong> su vida útil: en su valoración inicial, en almacenamiento,transporte y en su uso final. Sería i<strong>de</strong>al que la temperatura <strong>de</strong> lasolución no sea alterada en todo el proceso pero, resulta obvio quetal condición es imposible <strong>de</strong> conseguir. Otro factor importante esel material <strong>de</strong>l recipiente: a pesar <strong>de</strong> que en general los productossolubles en agua no reaccionan con el polietileno, que les sirvecomo envase, ese material es permeable a los gases y con<strong>soluciones</strong> alcalinas permite la reacción con el dióxido <strong>de</strong>carbono <strong>de</strong>l aire, para formar carbonato <strong>de</strong> sodio:2 NaOH + CO 2=> Na 2CO 3+ H 2O


4Aunque la única verificación que asegura lacalidad <strong>de</strong> las medidas es valorar el titulantecontra el patrón <strong>de</strong> referencia cada vez que seutiliza, se pue<strong>de</strong> conseguir un buen control <strong>de</strong> laspropieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> mediante estudios<strong>de</strong> su <strong>estabilidad</strong> en producción, transportey utilización. Para visualizarlo con datos, eneste artículo se presentan los resultados <strong>de</strong> unestudio real, en las condiciones <strong>de</strong> Colombia,<strong>de</strong> <strong>estabilidad</strong> <strong>de</strong> <strong>soluciones</strong> volumétricasácido-base: hidróxido <strong>de</strong> sodio 1N, 0.1N y 0.02N,cuyas rutinas computarizadas <strong>de</strong> preparaciónprevén títulos <strong>de</strong> salida algo más altos, parabalancear los cambios <strong>de</strong>bidos a carbonatacióny ácido clorhídrico 1N y 0.1N, con títulos <strong>de</strong>salida ajustados a las incertidumbres previstas,anteriores a este trabajo.ExperimentalDe acuerdo con los procedimientos <strong>de</strong>preparación se calculó la incertidumbre en laconcentración <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong>, como unaestimación <strong>de</strong>l máximo error posible en la medida<strong>de</strong> concentración reportada en la etiqueta. Acontinuación, se midió la <strong>de</strong>sviación estándar<strong>de</strong> la concentración medida, tras ocho lecturas<strong>de</strong> la misma muestra. Los valores obtenidos seutilizan para construir un gráfico <strong>de</strong> control, quese utilizará a todo lo largo <strong>de</strong> la evaluación.La homogeneidad <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> a estudiarse midió tras el envasado, en muestras <strong>de</strong>ocho frascos tomados al azar según la funciónaleatoria <strong>de</strong> la hoja <strong>de</strong> cálculo. Como pruebas<strong>de</strong> <strong>estabilidad</strong> se les somete a condiciones quesimulan aquellas que pue<strong>de</strong>n alterar él titulo<strong>de</strong> la solución, las variaciones extremas en lastemperaturas <strong>de</strong> almacenaje, se simularon a 4ºC y40ºC, durante 72h; los choques térmicos duranteel transporte por cambios súbitos, entre 4 y 40ºC,cada hora durante ocho horas (a<strong>de</strong>más, se realizóuna prueba real para la cual las <strong>soluciones</strong>fueron y regresaron <strong>de</strong>s<strong>de</strong> Bogotá hastaSanta Marta por tierra).Finalmente, se verificaron lasconcentraciones <strong>de</strong> <strong>soluciones</strong> que habíansido trabajadas por otros laboratorios hastael consumo <strong>de</strong> al menos la mitad <strong>de</strong> lasolución. Las pruebas <strong>de</strong> uso continuo ydiscontinuo en el laboratorio se simularonpor consumo <strong>de</strong> un litro <strong>de</strong> solución en elmismo día o <strong>de</strong> un litro <strong>de</strong> soluciónen 19 semanas las primeras y en 8meses las otras.En todos los casos lasvaloraciones se llevaron a cabocontra <strong>soluciones</strong> <strong>de</strong> un mismo lote<strong>de</strong> patrones secundarios sólidos,biftalato <strong>de</strong> potasio trazable a NISTPT613456 L.30/03/07 o carbonato <strong>de</strong>sodio trazable a NIST MPP1078 OC2789.


Gráficos <strong>de</strong> control5


6ResultadosDe acuerdo con la figura <strong>de</strong>l encabezado, loscomponentes <strong>de</strong> la incertidumbre <strong>de</strong> medidason asociados a la preparación <strong>de</strong>l patrón ya la valoración <strong>de</strong> la solución y <strong>de</strong> acuerdocon las indicaciones Eurachem, se combinansegún los resultados <strong>de</strong>l cálculo indicando queel componente <strong>de</strong> incertidumbre <strong>de</strong> mayormagnitud para las <strong>soluciones</strong> alcalinas es el sesgoinducido para balancear la carbonatación; en elcaso <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> ácidas tal vez a la formación<strong>de</strong>l azeotropo.Las figuras que ilustran la <strong>estabilidad</strong> <strong>de</strong> las<strong>soluciones</strong>, se han construido como gráficos <strong>de</strong>control, con base en la incertidumbre calculada,en escalones <strong>de</strong> una, dos y tres incertidumbres,positivas y negativas.De las figuras, en todos los casos pue<strong>de</strong>apreciarse la ten<strong>de</strong>ncia central <strong>de</strong> las medidas<strong>de</strong> homogeneidad <strong>de</strong>l lote, que indican una altaconfianza en la solución preparada. Los cambios<strong>de</strong> concentración por efecto <strong>de</strong> la temperaturatienen un impacto bajo en la concentración <strong>de</strong> las<strong>soluciones</strong> que, en general, se mantienen <strong>de</strong>ntro<strong>de</strong> una incertidumbre <strong>de</strong> la medida, y <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>las especificaciones registradas en la etiqueta.Se encuentra, a cambio, que las mayoreslimitaciones <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> comerciales son lasmismas que las <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> preparadas enel mismo laboratorio, y están relacionadas con eluso y las costumbres <strong>de</strong> uso. Las <strong>soluciones</strong> queson utilizadas rápidamente, <strong>de</strong> uno a tres días,pue<strong>de</strong>n representarse como homogéneas, <strong>de</strong> lasque se utiliza una alícuota una vez por semana,con el cuidado <strong>de</strong> abrir el frasco únicamentedurante el momento <strong>de</strong> la toma <strong>de</strong> muestra, seobserva una ligera ten<strong>de</strong>ncia a la baja, que pue<strong>de</strong>consi<strong>de</strong>rarse similar en el caso cuando se tomanalícuotas cada mes, en ambos casos, la ten<strong>de</strong>nciaa la baja se acelera a medida que se agota lasolución, pero la concentración <strong>de</strong> dicha soluciónpue<strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rarse estable por más <strong>de</strong> un año.En todos los casos el efecto se <strong>de</strong>be, al parecer,por la renovación <strong>de</strong>l aire sobre la solución en elenvase cerrado.Las <strong>soluciones</strong> recibidas <strong>de</strong> los clientes marcanotra ten<strong>de</strong>ncia, cual es la <strong>de</strong> concentraciones<strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> en ascenso. Este aumentoen la concentración sólo se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>ber a laevaporación <strong>de</strong>l solvente, e implica que suelesuce<strong>de</strong>r que la solución no permanezca en sufrasco cerrado y en un lugar fresco, como seindica en la etiqueta.ConclusionesLos resultados para las dos <strong>soluciones</strong> ácidas y lastres alcalinas indican:•••Homogeneidad <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> los lotesEstabilidad a la temperatura, y el transporte,<strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> las especificaciones <strong>de</strong>finidas encada casoTen<strong>de</strong>ncia a bajar las concentraciones en eluso poco frecuente.Se recomienda reducir el sesgo aceptado enpreparación <strong>de</strong> las <strong>soluciones</strong> alcalinas.Se recomienda a los clientes mantener los frascoscerrados y en un lugar fresco, para evitar laevaporación <strong>de</strong>l solvente que conduce alincremento en él titulo <strong>de</strong> las<strong>soluciones</strong>.

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