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CUANTIFICACIÓN ELECTROQUÍMICA DEL MERCURIO (II)
SOBRE UN MICROELECTRODO DE FIBRA DE CARBONO
Pérez et. al., 49–66
CUANTIFICACIÓN ELECTROQUÍMICA
DE MERCURIO (II) EN MEDIO ACUOSO
SOBRE UN MICROELECTRODO
DE FIBRA DE CARBONO MODIFICADO
CON NANOPARTÍCULAS DE ORO
ELECTROCHEMICAL QUANTIFICATION OF MERCURY (II)
IN AQUEOUS MEDIUM ON CARBON FIBER MICROELECTRODE
MODIFIED WITH GOLD NANOPARTICLES
Nicole Pérez-Uresta
1
, Diego Bolaños-Mendez
1
,
Marjorie Montero-Jiménez
1
, Lenys Fernández
1*
, Alexis Debut
2
,
Patricio Espinoza-Montero
1*
Recibido: 15 de mayo 2020 / Aceptado: 20 de noviembre 2020
DOI: 10.26807/ia.v9i1.167
Palabras clave: Fibra de carbono, Mercurio, Nanopartículas de oro,
Voltamperometría de pulso diferencial.
Keywords: Carbon fiber, Differential pulse voltammetry,
Gold nanoparticles, Mercury.
1 Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Escuela de Ciencias Químicas, Quito-Ecuador (perez-
nicole2a@hotmail.com, diegogeovanny222@hotmail.es, marjorie_cpp@hotmail.com, *correspon-
dencia: lmfernandez@puce.edu.ec, pespinoza646@puce.edu.ec)
2 Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Centro de Nanociencia y Nanotecnología, Sangolquí-
Ecuador (apdebut@espe.edu.ec)
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InfoANALÍTICA 9(1)
Enero 2021
RESUMEN
El mercurio es considerado un contaminante altamente peligroso debido a su
elevada toxicidad y a su carácter acumulativo. Presenta varios efectos en la
salud humana, tales como: trastornos del sistema nervioso, deterioro intelectual,
problemas gastrointestinales y cáncer. El uso de técnicas electroquímicas es
una alternativa para la cuantificación de mercurio a niveles traza, debido a su
bajo costo y buena sensibilidad. En este trabajo de investigación se evaluó un
microelectrodo de fibra de carbono modificado con nanopartículas de oro para
la determinación de mercurio (II) en medio acuoso. Se realizó la modificación
superficial de la fibra de carbono electrodepositando nanopartículas de oro, a
un potencial de -0,1 V durante 100 s, y se utilizó microscopía electrónica de
barrido y voltamperometría cíclica para confirmar la presencia de nanopartí-
culas de oro. Se cuantificó el mercurio (II) mediante voltamperometría de redi-
solución anódica de pulso diferencial. Se obtuvo un rango lineal, en la curva
de calibración, entre 50 - 100 µg L
-1
de mercurio (II). Los límites de detección
y de cuantificación obtenidos fueron de 38 y 46 µg L
-1
, respectivamente. La va-
lidación de la metodología se realizó mediante porcentaje de recuperación,
obteniendo valores entre 94 y 104 % y desviación estándar relativa (RSD, por
sus siglas en inglés) entre 3,6 y 4,7 %. El método propuesto muestra caracterís-
ticas útiles para su implementación en el monitoreo de contaminación por mer-
curio.
ABSTRACT
Mercury is considered a highly dangerous pollutant due to its high toxicity and
its cumulative nature. It has several effects on human health, such as: nervous
system disorders, intellectual disorders, gastrointestinal problems and cancer.
The use of electrochemical techniques is an alternative for the determination
of mercury due to its low cost and good sensitivity. This research evaluated a
carbon fiber microelectrode modified with gold nanoparticles for the quantifi-
cation of Mercury (II) in aqueous medium. The modification of the carbon fiber
was carried out by electrodepositing gold nanoparticles on the surface, impo-
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SOBRE UN MICROELECTRODO DE FIBRA DE CARBONO
Pérez et. al., 49–66
sing -0.1 V for 100 s. Scanning electron microscopy and cyclic voltammetry
was used to confirm the presence of gold nanoparticles. The Mercury (II) signal
was measured by differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV). In
the calibration curve, a linear response was obtained in the range of 50–100
µg L
-1
. The detection and quantification limits obtained were 38 and 46 µg L
-1
,
respectively. The validation of the methodology was performed using the reco-
very percentage, obtaining recovery between 94 and 104 % and Relative Stan-
dard Deviation (RSD) between 3.6 and 4.7 %. The proposed method shows
useful characteristics for monitoring mercury.
INTRODUCCIÓN
Los metales pesados se caracterizan
por su toxicidad, ya que no son de-
gradables y tienden a bioacumularse
en animales, plantas y seres huma-
nos. El mercurio es considerado uno
de los metales con mayor impacto
ambiental y su grado de toxicidad de-
pende de la forma en la que se en-
cuentre (elemental, orgánico e inor gá-
nico). Este elemento puede acumu-
larse en órganos y tejidos vitales
como: corazón, hígado y cerebro,
ocasionando trastornos en el sistema
nervioso, cáncer, daño renal, dete-
rioro intelectual e incluso puede lle-
gar a causar la muerte (Abollino et al.,
2008). Su presencia en el medio am -
biente, se debe principalmente a emi-
siones de origen natural (liberación
de gases de materiales geológicos) y
emisiones de origen antropogénico
(procesos industriales) (Martínez,
2004).
Las fuentes industriales, agrícolas, la
escorrentía superficial y la deposi-
ción atmosférica (a través de las co-
rrientes de aire), son las principales
rutas de ingreso de mercurio al
medio acuático. Los cuerpos de agua
superficiales y sus sedimentos, son
los medios donde ocurren los proce-
sos de transformación del mercurio
inorgánico (Hg
2+
) a metilmercurio
(CH
3
Hg
+
) por acción de bacterias. La
forma orgánica se considera más tó-
xica, ya que tiende a difundirse, bio-
concentrarse y bio-magnificarse
fuertemente a lo largo de la cadena
trófica del sistema marino. Desde su
ingreso a través de la acumulación en
algas, llegando a peces, y finalmente
a algunos mamíferos e incluso a seres
humanos (Badilla, 2018; Richter,
Toral, & Abbott, 2002).
Diversas organizaciones a nivel mun-
dial han establecido límites máximos
de concentración de mercurio, con el
fin no solo de preservar la salud hu-
mana, sino también la integridad del
medio ambiente (Sabino et al., 2015).
En Ecuador, la Norma de Calidad
Ambiental y Descarga de Efluentes:
Recurso Agua, establece un límite de
0,001 mg L
-1
para aguas de consumo
y de uso agrícola; y 0,00018 mg L
-1
para aguas subterráneas; mientras
que la Norma INEN 1108:2011 ha
establecido un límite máximo de
0,006 g L
-1
para el agua potable
(INEN, 2014).
Se han reportado varios estudios para
la determinación de mercurio em-
pleando técnicas convencionales,
como la espectrometría de absorción
atómica de vapor frío, espectrometría
de fluorescencia y espectrometría de
masas con plasma acoplado inducti-
vamente; sin embargo, las técnicas
electroquímicas resultan una buena
alternativa debido a su bajo costo, fa-
cilidad, rapidez y buena sensibilidad.
Diversos estudios han reportado, el
uso de electrodos sólidos (disco de
oro, película de oro, carbón vítreo)
para el análisis de mercurio por dife-
rentes técnicas voltamperométricas
(Abollino et al., 2008; Bonfil et al.,
2000). Actualmente, se propone la
modificación química de la superfi-
cie de los electrodos con oro, para
mejorar el efecto de preconcentra-
ción y la sensibilidad en la determi-
nación de mercurio, ya que el oro se
describe en la literatura como el ma-
terial con mayor afinidad por este
metal (Bernalte et al., 2011). Autores
como Li et al. (2016), determinaron
trazas de mercurio en agua mediante
voltamperometría de pulso diferen-
cial empleando un electrodo de oro,
obteniendo recuperaciones del 81 %
al 107 % y un límite de detección de
0,05 g L
-1
., Bernalte et al. (2012), por
su parte, cuantificaron mercurio en
muestras de agua mediante voltam-
perometría de redisolución anódica,
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utilizando electrodos de oro comer-
ciales impresos con serigrafía. Otro
ejemplo de un estudio similar es el
reportado por Abollino et al. (2008),
donde se investigaron las variables
instrumentales involucradas en la de-
terminación de Hg(II) en agua pota-
ble y muestras farmacéuticas, sobre
un electrodo de oro.
Hasta el momento, en el Ecuador se
tienen pocos reportes acerca del aná-
lisis de metales mediante técnicas
electroquímicas, como voltampero-
metría de redisolución anódica de
pulso diferencial, pese a su detección
rápida, sensible y selectiva. Por otro
lado, las fibras de carbono aparecen
como un material prometedor para la
elaboración de nanoelectrodos para
la detección de metales como el mer-
curio, éste incluso podría ser mejo-
rado en su característica electroactiva
al cubrirlo con nanopartículas de oro
(Carrera et al., 2017). Con base en los
antecedentes mencionados, el obje-
tivo de este trabajo fue utilizar un
electrodo de fibra de carbono modi-
ficado con nanopartículas de oro
para la determinación de Hg(II) en
medio acuoso mediante voltampero-
metría de redisolución anódica de
pulso diferencial.
MATERIALES Y MÉTODOS
Reactivos
Ácido clorhídrico (HCl) libre de me-
tales (37 % p/p, Merk), ácido sulfú-
rico (H
2
SO
4
) (97,00 % p/p Merck),
estándar de mercurio (Hg(II)) grado
absorción atómica (1000 mg L
-1
, Ac-
cuStandard), estándar de oro (Au(III))
(995 mg/L, Spectrum), metanol anhi-
dro (99,80 % Sigma-Aldrich) y agua
destilada/desionizada, resistividad de
18 MΩ. Para cada ensayo electroquí-
mico se desgasificó la solución bur-
bujeando nitrógeno 99,99 % durante
5 minutos.
Instrumentación
Los experimentos se llevaron a cabo
utilizando un sistema de tres electro-
dos conformado por: un electrodo de
fibra de carbono PANEX 35 de Zoltek
modificado con nanopartículas de
oro como electrodo de trabajo, una
barra 2B de grafito marca STAEDT-
LER como contraelectrodo y un elec-
trodo de referencia de Ag/AgCl. El
potenciostato CH Instruments (mo-
delo CHI1230C, serie F1603) se uti-
lizó para la obtención de voltam-
mogramas y espectros.
El análisis de microscopía electrónica
de barrido (SEM) se realizó em-
pleando un microscopio electrónico
de barrido marca Tescan modelo
Mira3.
Construcción del microelectrodo de
fibra de carbono
La fibra de carbono de aproximada-
mente 11 µm de diámetro fue some-
tida a enjuagues sucesivos emplean-
do las siguientes soluciones: ácido
nítrico al 5 %, metanol, acetona y
agua desionizada; posteriormente, se
dejó secar a 40 ºC por 1 hora. La fibra
se introdujo dentro de un tubo de po-
lietileno de baja densidad (5 mm),
obteniendo así una punta capilar
moldeada por acción de calor, lo
cual le dio al tubo una forma seme-
jante a una pipeta. Posteriormente, la
fibra se conectó a un cable de cobre
eléctrico blindado usando una pin-
tura conductora de plata y luego se
colocó a la punta del tubo una gota
de silicio caliente, permitiendo un se-
llado adecuado al solidificarse (Fi-
gura 1). Finalmente, se realizó un la-
vado con acetona y se dejó secar al
ambiente (Carrera et al., 2017).
Modificación del electrodo de tra-
bajo
Para la deposición de nanopartículas
de oro sobre la superficie de la fibra
de carbono, se sumergió la fibra den-
tro de una solución de HCl 0,5 mol
L
-1
que contenía 10 mg L
-1
de un es-
tándar de Au. Se aplicó un potencial
contante de -0,1 V durante 60, 100 y
120 s (Berrazueta, 2015).
Caracterización y activación del
electrodo
Se realizó la caracterización estruc-
tural colocando la fibra de carbono
limpia y seca en un porta muestras y
se la analizó en el SEM a un voltaje
de aceleración de 15 kV en modo de
alto vacío.
Se evaluó la respuesta electroquímica
del electrodo de trabajo en dos eta-
pas: antes de la electrodeposición de
las nanopartículas de Au, y después
de su modificación, empleando la
técnica de voltamperometría cíclica
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SOBRE UN MICROELECTRODO DE FIBRA DE CARBONO
Pérez et. al., 49–66
(VC) en una solución 0,05 mol L
-1
de
H
2
SO
4
. La ventana de trabajo fue de
-0,20 a +1,35 V a una velocidad de
barrido de 100 mV s
-1
. Para la activa-
ción del electrodo modificado con
nanopartículas de Au, se utilizó una
solución de HCl 0,15 mol L
-1
, apli-
cando dos ciclos de voltamperome-
tría cíclica en las mismas condicio-
nes de trabajo mencionadas anterior-
mente (Figura 1).
I /
+
A
E / V
Figura 1. Construcción del microelectrodo de fibra de carbono
y detección de Hg(II) por voltametría de redisolución anódica de pulso diferencial,
adaptado de Carrera et al. (2017).
Curva de calibración
Se construyó una curva de calibra-
ción de 50, 60, 70, 80, 90 y 100 µg
L
-1
, a partir de una disolución patrón
de 1000 mg L
-1
de Hg(II). Como elec-
trolito de soporte se empleó una di-
solución de HCl 0,15 mol L
-1
, misma
que se utilizó como blanco. Se aplicó
la técnica de voltamperometría de re-
disolución anódica de pulso diferen-
cial (DPASV, por sus siglas en inglés),
en una ventana de trabajo de -0,2 a
0,3 V, con un potencial de preacon-
dicionamiento de -0,8 V durante 60
segundos (Figura 1).
Figuras de mérito
Para el cálculo de los límites de de-
tección (LD) y cuantificación (LC), se
utilizó la estimación de la mínima
señal detectable descrita en la Guía
de la EURACHEM (Magnusson & Ör-
nemark, 2014; Alonso et al., 2009)
realizado a partir de 10 mediciones
en el electrolito (solución del blanco)
con el electrodo modificado. Se de-
terminó la señal correspondiente a
LD empleando la ecuación 1 y LC
empleando la ecuación 2. El valor de
estas señales se interpoló en la curva
de calibración.
LDi/A = X + 3S (1)
LCi/A = X + 10S (2)
Donde:
X: señal promedio de los blancos
S: desviación estándar de los blancos
Para la determinación de exactitud y
precisión se realizaron dos medidas
por día (repetibilidad) de dos solucio-
nes preparadas a partir del estándar
de mercurio (II) (50 µg L
-1
y 80 µg L
-1
)
en tres días diferentes (reproducibili-
dad).
Cuantificación de Hg(II) en muestra
de agua contaminada
Se utilizó una muestra de agua de
consumo (embotellada) a la cual se
le fortificó con 65 µg L
-1
de la solu-
ción estándar de Hg(II). Se llevó a
cabo el método de adición estándar
para la construcción de la curva de
calibración. En la celda, se colocó 5
mL de la muestra fortificada junto
con 5 mL de HCl 0,3 mol L
-1
y se
midió con DPASV. Después se aña-
dió a la misma celda 50 µL de una
solución de Hg(II) de 1000 µg L
-1
y se
aplicó nuevamente DPASV. Se repitió
este último procedimiento cinco
veces más (Bader, 1980; Berrazueta,
2015; Tafur et al., 2018). La cantidad
de Hg(II) se comprobó empleando la
ecuación 3.
CM = b/m x Cs/Vm (3)
Donde:
CM: concentración de la muestra
b: ordenada al origen
Cs: concentración del estándar
m: pendiente
Vm: volumen de muestra
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Respuesta electroquímica de la mi-
crofibra de carbono modificada
La Figura 2 muestra la respuesta de la
microfibra de carbono modificada
con nanopartículas de oro frente a
una muestra de 80 µg L
-1
de Hg(II),
mediante DPASV, a diferentes tiem-
pos de preconcentración, utilizando
un potencial constante de 0,1 V.
Figura 2. Detección de 80 µg L
-1
Hg(II),
mediante DPASV, en la microfibra de
carbono modificado con oro
electrodepositado a diferentes tiempos
Caracterización del electrodo de mi-
crofibra de carbono modificado con
nanopartículas de oro, mediante SEM.
La Figura 3 muestra las imágenes
SEM a diferentes ampliaciones, lo
cual permite evidenciar gracias al de-
tector (BSE, por sus siglas en inglés)
la presencia de las nanopartículas
electrodepositadas en la superficie de
la microfibra de carbono.
Figura 3. Imagen SEM de la microfibra
de carbono modificada con
nanopartículas de oro: (a) a 13,6 kx
de ampliación, (b) a 107 kx
RESULTADOS
(a)
(b)
Caracterización electroquímica me-
diante VC de la microfibra de car-
bono modificada con nanopartículas
de oro
En la Figura 4 se muestra la respuesta
electroquímica mediante VC de la
microfibra de carbono sin modificar,
y modificada con nanopartículas de
oro en H
2
SO
4
0,5 mol L
-1
a 100 mV
s
-1
.
Figura 4. Voltamperograma de la
microfibra de carbono sin modificar y
modificada con nanopartículas de oro,
en 0,05 mol L
-1
de H
2
SO
4
, a v = 100 mV s
-1
Curva de calibración
En la Figura 5 se muestran las señales
obtenidas mediante DPASV para di-
ferentes concentraciones de Hg(II),
utilizando como electrodo de trabajo
la microfibra de carbono modificado
con nanopartículas de oro. En la Fi-
gura 6 se ilustra la curva de calibra-
ción construida a partir de la Figura
5. Se tomó como referencia la inten-
sidad de corriente máxima.
Figura 5. DPASV para diferentes concen-
traciones de Hg(II). A 10 mV s
-1
, 0,8 V en
la preconcentración de Hg y -0,1 V de
electrodeposición de oro
Figura 6. Curva de calibración lineal de
Hg(II) correspondiente a las corrientes
pico de las curvas de DPASV
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CUANTIFICACIÓN ELECTROQUÍMICA DEL MERCURIO (II)
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Figuras de mérito
El resultado obtenido de la estima-
ción del límite de detección (LD) y lí-
mite de cuantificación (LC) se presen-
ta en la Tabla 1.
Tabla 1. Límite de detección y
Límite de cuantificación del método
Disolución de electrolito
Compuesto
LD LC
(µg L
-1
) (µg L
-1
)
Hg(II)
Hg(II)
36
36
41
41
Se determinó una recuperación
media de 104 % para la concentra-
ción de 50 µg L
-1
y una recuperación
media de 94 % para la concentración
de 80 µg L
-1
con una desviación es-
tándar relativa (RSD %) de 3,6 y 4,0
respectivamente. En condiciones de
repetibilidad, se determinó RSD (%)
entre 0,3 y 3,6 %; mientras que en
condiciones de reproducibilidad se
determinó RSD entre 3,7 y 4,7 %
(Tabla 2).
Tabla 2. Recuperaciones medias (%) y
RSD (%) para soluciones de Hg(II)
Disolución Acuosa
Compuesto Conc. R RSD
(µg L
-1
) (%) (%)
Hg (II) 50 104 3,6
80 94 4,0
DISCUSIÓN
Modificación del electrodo de tra-
bajo
Durante la modificación del elec-
trodo se realizaron algunas pruebas,
variando el tiempo de electrodeposi-
ción de oro sobre la superficie de la
fibra de carbono, con el fin de deter-
minar el tiempo óptimo de deposi-
ción que permitiera obtener la
cantidad de oro necesaria, y así lo-
grar la mejor señal de mercurio en el
rango de trabajo deseado. Para esto,
en una solución de HCl 0,5 mol L
-1
+
10 mg L
-1
de Au(III), se realizó una
cronoamperometría, donde se aplicó
una diferencia de potencial constante
en función del tiempo. Es durante
este proceso, donde ocurre la reduc-
ción del Au(III) a Au
0
, lo cual induce
la deposición de las nanopartículas
de oro en la superficie del electrodo
(Hezard et al., 2012).
El tiempo óptimo determinado para
que el oro se deposite sobre la super-
ficie del electrodo ordenadamente en
forma de nanopartículas fue de 100
s, ya que se obtuvo la señal de res-
puesta de corriente de detección de
Hg(II) con mayor intensidad y mejor
definición (Figura 2). Por otro lado,
en tiempos inferiores a 100 s, no se
visualizó ningún pico y a un tiempo
mayor se obtienen señales de co-
rriente del mercurio poco definidas,
lo cual podría ser asociado a una sa-
turación de oro en la superficie de la
microfibra de carbono.
Caracterización del electrodo de mi-
crofibra de carbono modificado con
nanopartículas de oro
La microscopía electrónica de ba-
rrido (SEM), se utilizó para confirmar
la electrodeposición de las nanopar-
tículas de oro sobre la superficie de
la microfibra de carbono. En la Figura
3 se evidencia la presencia de las na-
nopartículas de oro en toda la super-
ficie de la microfibra (las partes más
brillosas); las cuales presentaron un
tamaño entre 40–125 nm, de
acuerdo con lo reportado en la lite-
ratura (Carrera et al., 2017; Berra-
zueta, 2015).
Adicionalmente, se observaron sitios
en la superficie de la microfibra con
aglomeraciones de las nanopartículas
de oro, que pueden afectar la sensi-
bilidad en las mediciones, debido a
que esto corresponde a electrodepó-
sitos poco ordenados. Sin embargo,
se estima que su efecto insignificante
debido a que estas aglomeraciones
ocupan un área despreciable en
comparación con el área total del
electrodo (Carrera et al., 2017).
La caracterización por VC evidencia
que el electrodo sin modificar (des-
nudo), no presenta picos en el vol-
tamperograma en solución de H
2
SO
4
(Figura 4), lo que indica que el elec-
trodo está limpio y libre de interfe-
rencias. En contraste, el electrodo
modificado con nanopartículas de
oro presenta un incremento de co-
rriente capacitiva, atribuido al au-
mento del área de superficie
electroactiva por la presencia de la
nanopartículas de oro (Carrera et al.,
2017).
Los picos característicos de oxida-
ción y reducción del oro en el elec-
trodo modificado confirman la
presencia de nanopartículas de oro
depositadas en la superficie de la mi-
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InfoANALÍTICA 9(1)
Enero 2021
crofibra. La señal de corriente a 1,2
V, es característica de la formación
de óxido de oro, de acuerdo con la
reacción (1) (Carrera et al., 2017; He-
zard et al., 2012):
Au + H
2
O ⇄ AuO + 2H
+
+ 2e
-
(1)
Por otro lado, el pico de reducción a
0,9 V se atribuye a la reducción de la
capa de óxido formada en el barrido
directo de potencial (Carrera et al.,
2017; Hezard et al., 2012).
Curva de calibración
Las señales de la intensidad de co-
rriente, Figura 5, son directamente
proporcionales a concentración de
Hg(II) en medio acuoso. La técnica
empleada para la determinación de
Hg(II) implica dos pasos: en primer
lugar, el Hg(II) se preconcentra en la
superficie del electrodo al aplicar un
potencial de reducción (reacción 2),
seguido de una etapa de redisolución
(reacción 3) (Hezard et al., 2012) que
tiene lugar al aplicar un barrido de
potencial con la técnica de pulso di-
ferencial en sentido oxidación (con-
trario al inicial) (Borja Vera, 2019;
Carrera et al., 2017; Tafur et al.,
2018). La señal de corriente de oxi-
dación del mercurio aparece a 0,067
V.
Hg
2+
+ 2e
–
⇄ Hg
0
(2)
Hg
0
+ 2Cl
−
⇄ ↓HgCl
2
+ 2e
−
(3)
Guan et al. (2018), obtuvieron resul-
tados muy similares respecto a la sen-
sibilidad del método al aplicar
DPASV y usar un electrodo de tela de
carbono modificado con nanopartí-
culas de Au. En su estudio, las seña-
les correspondientes a valores de
concentración inferiores a 50 µg L
-1
no eran distinguibles.
Al construir la curva de trabajo en el
rango de concentración de 50 µg L
-1
a 100 µg L
-1
se obtuvo una linealidad
con un coeficiente de correlación
(R
2
) de 0,9868. Cada punto de la
curva de calibración corresponde al
valor medio obtenido de tres medi-
ciones independientes de la corriente
máxima de la señal.
Figuras de mérito
Estudios realizados previamente en
condiciones similares (Bernalte et al.,
2012; Guan et al., 2018), en los que
se usó voltamperometría de onda
cuadrada, reportan límites de cuanti-
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CUANTIFICACIÓN ELECTROQUÍMICA DEL MERCURIO (II)
SOBRE UN MICROELECTRODO DE FIBRA DE CARBONO
Pérez et. al., 49–66
ficación más bajos (0,6 y 5 µg L
-1
)
que los obtenidos en este estudio.
Estas diferencias se podrían atribuir al
uso de electrodos con tamaño de
partícula de oro menores, lo que
puede dar una mayor sensibilidad y
reproducibilidad en la detección.
Adicionalmente, la limitación del
método para la detección de Hg(II)
en concentraciones bajas podría de-
berse a cambios estructurales de la
superficie de la microfibra de car-
bono al realizar electrodeposiciones
sucesivas de las nanopartículas de
Au. Cambios en la estructura de la
microfibra y la influencia de la elec-
trodeposición de nanopartículas de
oro sobre su superficie han sido poco
estudiados y tiene alta incidencia en
la robustez del método. De acuerdo
con Guan et al. (2018), un inconve-
niente que puede presentarse durante
el análisis, es la formación de amal-
gama Hg-Au que contamina la super-
ficie del electrodo, principalmente a
concentraciones altas, afectando la
reproducibilidad del método (Guan
et al., 2018).
Métodos instrumentales avanzados
como la espectroscopía de absorción
atómica de generación de hidruros,
espectrometría de absorción atómica
de horno de grafito y espectrometría
de masas con plasma acoplado in-
ductivamente (AAS-HG, AAS-GF e
ICP-MS, por sus siglas en inglés) pre-
sentan límites de detección de:
0,009; 0,6 y 0,016 µg L
-1
respectiva-
mente (Robinson et al., 2014). Estos
límites son varios órdenes de magni-
tud inferiores en comparación con el
reportado en nuestro método; sin em-
bargo, es posible alcanzar valores
más bajos realizando más estudios
que permitan mejorar la señal de res-
puesta variando el potencial y tiempo
de electrodeposición de nanopartícu-
las de oro sobre la superficie de la
fibra y ajustando las condiciones de
DPASV. Cabe resaltar que la baja
complejidad del método desarro-
llado supondría una ventaja frente a
los métodos instrumentales mencio-
nados al ser capaz de realizar medi-
ciones más rápidas e in situ a un bajo
costo.
En cuanto a exactitud y precisión,
Guan et al. (2018) obtuvieron recu-
peraciones medias entre 92,4 y 108,9
% y RSD (%) entre 2,01 y 3,22 % en
dos matrices de agua distintas utili-
zando voltamperometría de redisolu-
ción anódica de onda cuadrada
(SWSV, por sus siglas en inglés). Al
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SOBRE UN MICROELECTRODO DE FIBRA DE CARBONO
Pérez et. al., 49–66
aplicar el método establecido a una
muestra de agua de consumo fortifi-
cada con 65 µg L
-1
de Hg (II), se ob-
tuvo una recuperación de 104 %.
CONCLUSIÓN
Mediante voltamperometría cíclica
se corroboró la presencia de nano-
partículas de oro electrodepositadas
sobre la superficie de las microfibras
de carbono; los picos de oxidación y
reducción del oro a 1,2 V y 0,9 V res-
pectivamente. El desarrollo del elec-
trodo permitió alcanzar límites de
detección de Hg(II) de 36 µg L
-1
y de
cuantificación de 41 µg L
-1
respecti-
vamente, el rango lineal de trabajo se
encontró entre 50–100 µg L
-1
de
Hg(II), con un coeficiente de correla-
ción de 0,987. La microfibra de car-
bono modificada con nanopartículas
de oro resultó ser útil para la deter-
minación de Hg(II) a partir de una
concentración de 50 µg L
-1
. El desem-
peño del método obtenido para el
rango lineal estudiado, en cuanto a
exactitud y precisión se considera
aceptable, al ser comparable con el
reportado en la literatura por varios
autores. El método evaluado es con-
fiable para la cuantificación de mer-
curio. Sin embargo, se sugiere reali-
zar más estudios a profundidad, ya
que es una forma barata de medir
iones inorgánicos en medio acuoso.
AGRADECIMIENTOS: Los autores desean agradecer a la Ing. Karla Vizuete del
Centro de Nanociencia y Nanotecnología, Universidad de las Fuerzas Armadas
ESPE, por su soporte técnico en SEM.
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