Determinación de arsénico en suelos usando voltamperometría de Redisolución anódica: revisión bibliográfica y aproximación experimental

Abstract

Resumen En este trabajo se hizo una revisión bibliográfica sobre la determinación de As usando la voltamperometría de re-disolución anódica (ASV). Para ello, se investigó el mecanismo de la reacción electroquímica del par redox As(III)/As(0) en electrodos policristalinos de Au, encontrando que la transferencia del primer electrón es la etapa lenta de la reacción. A partir de este hecho, se consultó sobre las superficies más utilizadas como electrodo de trabajo para la determinación de este metaloide. Encontramos que con los discos de Au se obtuvieron límites de detección muy bajos, 0,02 μg L-1, pero su desempeño en el tiempo disminuye por la presencia de óxidos de Au. La literatura consultada, ofrece como alternativa a esta dificultad, el uso de electrodos modificados con nanopartículas metálicas de Au, óxidos de Co, Th, Zr y nanopartículas mixtas de FePt, FeAu y FePd. Se ha propuesto que las condiciones ideales para la determinación de As por voltamperometría implican que las concentraciones de estas nanopartículas, en la superficie del electrodo de trabajo, sean cercanas al 20%, con grosores menores a 10 nm y una distribución de gránulos menor a 100 nm. Alternativamente, se han usado electrodos modificados con materiales compuestos, sobre los cuales se fijaron compuestos como L-cisteína, pirrolidina ditiocarbamato de amonio y dietil-ditiofosfato de amonio, que poseen en su estructura, el grupo funcional Sulfhidrilo (S-H). También, se encontraron investigaciones en las cuales la detección se basó en las reacciones del par As(V)/As(III), lo cual es útil para estudios de especiación. En cuanto a las condiciones específicas de la ASV, los autores consultados estudian la diferencia de potencial y el tiempo empleados para la pre-concentración, el electrolito soporte (especie química, pH y concentración), y la forma del pulso usado para la re-disolución. En este respecto, no se encontraron condiciones comunes, por lo que tales parámetros resultan particulares de cada laboratorio de análisis. Por lo tanto, deben ser optimizados en el desarrollo de cada sistema de medición particular. Finalmente, se revisó el desempeño analítico de la ASV considerando el límite de detección, el intervalo de linealidad, la selectividad y la exactitud. Si bien la literatura disponible da luces en estos temas, también es claro que no existe, hasta donde se logró llegar, un reporte detallado y completo sobre estos aspectos. Así, y con el fin de hacer un aporte al tema, al final de este trabajo y considerando todos los aspectos revisados sobre la determinación de As por ASV, se estableció un modelo general para la estimación de la incertidumbre.

Abstract: A review about Arsenic determination by anodic stripping voltammetry (ASV) was made. The electrochemistry reaction mechanism of As(III)/As(0) on polycrystalline gold electrodes was review. We find that first electron transfer, is the rate-determining step of this electrochemical reaction. Also, the most used surfaces as working electrode by Arsenic determination using ASV technique were investigated. We find a very low detection limits (0,02 μg L-1) using gold disk electrodes but, the performance of this working electrodes decreases by the appearance of gold oxides on the electrode surface. By overcome this restriction, we found that gold, cobalt, thorium, zirconium and bimetallic nanoparticle electrodes such FePt, FeAu y FePd can be used. It has been proposed that the surface concentration of mediator species for Arsenic determination must be 20 %, with a thickness of 10 nm, and the size distribution of nanoparticles on the surface close to 100 nm. Alternatively, it has been used modified electrodes as composites, including species as L-cysteine, APDTC and ADDTP, all of them with sulfhydryl group (SH). Also, we found some papers where Arsenic determination is based on As(V)/As(III) redox couple. This fact is useful in speciation studies. In respect of specific conditions of the ASV technique, we found that the most authors consider factors such as potential difference, the deposition time employed in a pre-concentration step, the supporting electrolyte (chemical composition, pH and concentration) and the characteristics of pulse technique in the stripping step. In this fact, we were unable to find common conditions by these factors, so such parameters are particular in each testing laboratory and thus must be optimized in a development of each measurement system. Finally, the analytic performance of the ASV technique considering factors such detection limit, linearity, selectivity and accuracy was review. Although, the available literature sheds light on these issues, also it is clear that do not exist, as far as we know, a detailed report about these aspects. Thus, and in order to make a contribution to the issue, at the end of this work and considering all the aspects reviewed on the determination of As by ASV, a general model was proposed for the uncertainty estimation.