DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR
VOLTAMPEROMETRÍA DE ONDA CUADRADA
SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
DETERMINATION OF PARACETAMOL BY SQUARE
WAVE VOLTAMPEROMETRY USING A PLATINUM ELECTRODE
Hugo Romero B.
1
* & Dayana Benalcázar R.
1
Recibido: 1 de octubre 2020 / Aceptado: 3 de junio 2021
DOI 10.26807/ia.v9i2.192
Palabras clave: contaminantes emergentes, electrodo de platino,
voltamperometría de onda cuadrada, paracetamol.
Keywords: emerging pollutants, platinum electrode, square wave voltammetry,
paracetamol.
RESUMEN
Se estudió la aplicación de voltamperometría de onda cuadrada (SWV por sus
siglas en inglés) para la cuantificación de paracetamol (PAR) utilizando un elec-
trodo de platino como electrodo de trabajo. Se determinó la confiabilidad del
método mediante la determinación de parámetros analíticos como el límite de
detección, límite de cuantificación y porcentaje de recuperación. El compor-
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DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR VOLTAMPEROMETRÍA
DE ONDA CUADRADA SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
Romeroi & Benalcázar, 99–110
1 Universidad Técnica de Machala, Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Electroanalítica y
Bioenergía, Machala, Ecuador. (* correspondencia: hromero@utmachala.edu.ec; dbenalcazar@utma-
chala .edu.ec)
tamiento electroquímico de PAR fue evaluado en soluciones buffer de acetato
y fosfato, a niveles de pH entre 4 y 6 en un rango de potencial de 0 a + 2 V vs
Ag/AgCl, a una velocidad de escaneo de 50 mVs
-1
mediante voltametría cíclica
(VC). La aparición del pico anódico del analito ocurrió a un potencial de 0,6
V. Se optimizaron los parámetros analíticos encontrándose mejores respuestas
electroquímicas a una frecuencia de 10 Hz con un pulso de amplitud de 100
mV y un incremento en el barrido de 10 mV. Los límites de detección y cuan-
tificación obtenidos fueron 0,6 mM y 2,0 mM, respectivamente. El porcentaje
de recuperación de PAR estuvo comprendido entre 96,97 hasta 104,54 %. Fi-
nalmente, la aplicación de esta técnica es una alternativa fiable, sencilla, y rá-
pida.
ABSTRACT
The application of square wave voltammetry (SWV for its acronym in English)
was studied for the quantification of paracetamol (PAR) using a platinum elec-
trode as a working electrode. The reliability of the method was determined by
determining analytical parameters such as the limit detection, limit of quantifi-
cation and percentage of recovery. The electrochemical behavior of PAR was
evaluated from acetate and phosphate buffer solutions, at pH levels between 4
and 6 in a potential range of +0 to +2 V vs Ag/AgCl, at a scanning speed of 50
mVs
-1
by cyclic voltammetry (VC). The appearance of the anodic peak of the
analyte occurred at a potential of 0.6 V. The analytical parameters were opti-
mized, finding better electrochemical responses at a frequency of 10 Hz with
a pulse width of 100 mV and a scan increment of 10 mV. The detection and
quantification limits obtained were 0.6 mM and 2.0 mM, respectively. The PAR
recovery percentage ranged from 96.97 to 104.54 %. Finally, the application
of this technique is a reliable, simple, and fast alternative.
100
InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
El paracetamol (N-acetil-4-aminofe-
nol), con fórmula molecular
C
8
H
9
NO
2
, pertenece al grupo de los
analgésicos y antipiréticos que está
presente como micropoluyente en
plantas de tratamiento de aguas resi-
duales en concentraciones de hasta
6,0 mol L
-1
(Phong Vo et al., 2019).
El paracetamol (PAR) es eliminado
hasta en un 90 % en el hígado. Sin
embargo, su metabolito N-acetil-p-
benzoilquinoneimina (NAPB) es más
tóxico y persistente que el compuesto
original (Acevedo-Barrios et al.,
2017).
La mayoría de los analgésicos, como
el paracetamol, son resistentes a la
fotólisis, hidrólisis y biodegradación.
Además, se han observado efectos
nocivos en organismos acuáticos
como inmovilización, inhibición del
crecimiento y muerte (Zaira & Ruiz,
2016). Es así, que el desarrollo de
nuevos métodos sensibles para la de-
tección y cuantificación de este mi-
crocontaminante, representan un
gran aporte para la protección am-
biental y la salud de los humanos.
Otros métodos que han sido usados
para la detección de PAR incluyen la
espectrofotometría (Doğan et al.,
2020), cromatografía líquida de alta
resolución (Alswayeh et al., 2016) y
los métodos electroquímicos (Patil et
al., 2019). Estos últimos poseen ven-
tajas en comparación con los dos pri-
meros, dado sus menores límites de
detección y cuantificación, mayor
sensibilidad entre otros parámetros.
En este sentido, la presente investiga-
ción reporta la determinación de PAR
en una matriz de agua residual sinté-
tica mediante la aplicación de vol-
tamperometría de onda cuadrada
utilizando un electrodo de platino,
metal noble que posee alta actividad
catalítica sobre la reactividad redox
de sustancias orgánicas (Jiménez,
2017).
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DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR VOLTAMPEROMETRÍA
DE ONDA CUADRADA SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
Romeroi & Benalcázar, 99–110
INTRODUCCIÓN
Reactivos
Se utilizó paracetamol (solución para
infusión) a una concentración de 10
mg mL
-1
elaborado por Fresenius
Kabi Austria GmbH, Graz. Se prepa-
raron cinco soluciones de paraceta-
mol, con agua destilada ultrapura, en
concentraciones de 6,6 x10
-7
a 3,3
x10
-5
mol L
-1
. Se evaluaron dos solu-
ciones buffer como medio electrolí-
tico: buffer 1 de acetato de sodio y,
solución buffer 2 de fosfato monobá-
sico de sodio, ambas a una concen-
tración de 0,1 mol L
-1
. La solución
buffer 1 fue preparada a partir de:
acetato de sodio trihidrato
(C
2
H
3
NaO
2
.
3H
2
O), ácido acético
(CH
3
COOH) al 99,99 %. Por otro
lado, la solución buffer 2 consistió de
fosfato de sodio monobásico anhidro
(NaH
2
PO
4
) y fosfato de dibásico de
sodio (Na
2
HPO
4
). El agua residual
sintética se preparó utilizando 160
mg de peptona, 110 mg de extracto
de levadura, 30 mg de urea, 28 mg
de fosfato de potasio monobásico
(KH
2
PO
4
), 2 mg de sulfato de magne-
sio (MgSO
4
), 4 mg de cloruro de cal-
cio (CaCl
2
) y 7 mg de cloruro de
sodio (NaCl), que fue aforado en un
balón aforado de 1 L, con agua des-
tilada. El electrodo de platino se
pulió con una suspensión de 0,05 µm
de Al
2
O
3
, se realizaron lavados con
agua desionizada y se secó antes de
su uso.
Equipos
Se utilizó un potenciostato/galvanos-
tato/FRA QUIDSTAT
TM
PLUS, con
Software Squidstat User Interface. La
celda de reacción consta de tres elec-
trodos; un electrodo de platino, de
0,3 cm de diámetro como electrodo
de trabajo, Ag/AgCl como electrodo
de referencia y como contraelectrodo
un alambre de platino.
Voltamperometría cíclica de PAR
Se optimizó el rango de barrido vol-
tamperométrico utilizando una solu-
ción de PAR a 3,3 x10
-6
mol L
-1
disuelta en una solución buffer de
acetato 0,1 mol L
-1
pH 5,5. Se reali-
zaron voltamperogramas a diferentes
velocidades de barrido en un rango
de 10 a 70 mVs
-1
. El electrodo fue so-
metido a un potencial de entre -1 y
+2 V.
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InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
MATERIALES Y MÉTODOS
Efecto de la frecuencia
Se realizaron pruebas de frecuencia
en el rango de 10 a 100 Hz para la
oxidación de PAR con un pulso de
amplitud constante de 100 mV en
presencia de 1,32 x 10
-5
mol L
-1
de
PAR.
Efecto del pulso de amplitud
La literatura sugiere pulsos de ampli-
tud cortos (Wong et al., 2018), que
varían desde 10 hasta 100 mV. Se
rea lizaron varios barridos entre este
rango de pulsos de amplitud por
SWV, en presencia de 1,32 x 10
-5
mol
L
-1
de PAR y 0,1 mol L
-1
de solución
buffer de acetato (pH 5,5). Se evaluó
el pulso de amplitud , en un rango de
10 a 100 mV, a una frecuencia cons-
tante de 10 Hz.
Incremento de escaneo
El producto del incremento de esca-
neo y la frecuencia definen el rango
de escaneo, parámetro del cual de-
pende el incremento del potencial de
los picos. En el presente estudio, el
incremento de escaneo se varió de 1
a 15 mV.
Aplicación del electrodo de TPt en
muestras de agua residual sintética
de PAR
Se realizaron lecturas por triplicado
mediante SWV de las muestras de
agua residual sintética con dos nive-
les de concentración conocidos de
PAR (3,3 x10
-6
mol L
-1
y 9,9 x10
-6
mol
L
-1
) aforadas en un balón de 50 mL.
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DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR VOLTAMPEROMETRÍA
DE ONDA CUADRADA SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
Romeroi & Benalcázar, 99–110
RESULTADOS
Optimización de los parámetros por
SWV
Efecto de la solución buffer
En la Figura 1, se muestran los volta-
mogramas que representan el efecto
de la solución buffer en la respuesta
electroquímica mediante SWV a par-
tir de una solución buffer de acetato
0,1 mol L
-1
(pH 5,5) y una solución
buffer de fosfato 0,1 mol L
-1
(pH 6).
Efecto del pH de la solución buffer
El efecto del pH de la solución buffer
de acetato 0,1 mol L
-1
sobre la elec-
troxidación de PAR fue estudiado en
presencia de 1,32 x 10
-5
mol L
-1
PAR
a niveles de pH de 4, 5, 5,5 y 6, tal
como se muestra en la Figura 2.
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InfoANALÍTICA 9(2)
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0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
0,018
Buffer fosfato
Buffer Acetato
Current (mA)
Working electrode (V)
Figura 1. Efecto de la solución buffer en la respuesta electroquímica del PAR
usando 0,1 mol L
-1
de solución buffer de acetato (pH 5,5) y buffer de fosfato (pH 6,7).
Condiciones de la SWV: f=10 Hz, ∆E_p=100 mV, ∆E_s=10 mV; [PAR]= 1,32 x10
-5
mol L
-1
Figura 2. Voltamperogramas del efecto del pH en la respuesta electroquímica del PAR
usando 0,1 mol L
-1
de solución buffer de acetato a diferentes niveles de pH.
Condiciones de la SWV: f=10 Hz, =100 mV; [PAR]= 1,32 x 10
-5
mol L
-1
Working electrode (V)
Determinación electroquímica de
PAR
Se construyeron las curvas de calibra-
ción usando SWV en presencia de di-
ferentes concentraciones de PAR. Los
parámetros de control establecidos
en la experimentación se describen
en la Tabla 1.
Tabla 1. Parámetros para la determina-
ción de PAR por SWV
Parámetros
Rango de Valores
estudio óptimos
Frecuencia de
la SWV(f)/Hz 10-100 10
Amplitud de
la SWV (∆E
p
)/mV 10-100 100
Incremento
de escaneo de
la SWV(∆E
s
) 1-15 mV 10 mV
Por otro lado, la Figura 3 muestra los
voltamperogramas obtenidos en la
determinación de PAR en rangos de
concentración de 6,6 x10
-7
mol L
-1
hasta 3,3 x10
-5
mol L
-1
. Para cada me-
dida se realizaron 5 repeticiones para
obtener su promedio de corriente y,
con estos valores, construir la curva
de calibrado y la ecuación de la
recta.
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DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR VOLTAMPEROMETRÍA
DE ONDA CUADRADA SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
Romeroi & Benalcázar, 99–110
Figura 3. Voltamograma por SWV sobre un electrodo de TPt en 0,1 mol L
-1
de solución
buffer de acetato, pH 5.5. Condiciones de operación: f=10 Hz, =100mV.
[PAR] = 6,6 x10
-7
mol L
-1
; 3,3 x10
-6
mol L
-1
; 6,6 x10
-6
mol L
-1
, 9,9 x10
-6
mol L
-1
;
1,98 x10
-5
mol L
-1
; 3,3 x10
-5
mol L
-1
La curva de calibración obtenida en
rangos de concentración de 0,5, 1,
1,5, 2 y 5 ppm se presenta en la Fi-
gura 4.
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InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
Figura 4. Curva de calibración de Paracetamol
La ecuación de la curva de calibrado
queda expresada de la siguiente ma-
nera:
(1)
Los parámetros analíticos del método
desarrollado para las concentracio-
nes antes mencionadas se muestran
en la Tabla 2.
Tabla 2. Límite de detección
y cuantificación de la determinación
de Paracetamol
Número de
Unidad de
repeticiones del 10
medida
blanco
Señal promedio
del blanco
0,0019 mA
Desviación estándar 0,00028 Adimensional
Pendiente 0,0089 Adimensional
Límite de detección (LD= 6,28x10
-7
mol L
-1
Límite de
cuantificación
2,09x10
-6
mol L
-1
Cuantificación de PAR en muestras
de agua residual sintética
Los porcentajes de recuperación (%
R), y las concentraciones finales fue-
ron determinadas aplicando el mé-
todo de adición de estándar, tal como
se puede observar en la Tabla 3.
Tabla 3 Resultados obtenidos de los
análisis del agua residual sintética (ARS)
Muestras Concentración Concentración
de ARS agregada encontrada % R*
(mol L
-1
) (mol L
-1
)
PAR 6,6 x10
-7
6,9 x10
-7
104,54
PAR 9,9 x10
-6
9,6 x10
-6
96,97
*% R = [C
encontrada
/C
agregada
] x 100
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DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR VOLTAMPEROMETRÍA
DE ONDA CUADRADA SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
Romeroi & Benalcázar, 99–110
DISCUSIÓN
Los votamogramas presentados en la
Figura 1, muestran que la intensidad
de pico de oxidación del PAR es
mayor en buffer de acetato (0,055
mA) en comparación que en buffer
fosfato (0,016 mA). Por lo tanto, para
todos los análisis sobre el electrodo
de Pt desnudo se escogió como so-
porte electrolítico solución buffer de
acetato 0,1 mol L
-1
. Este resultado
concuerda con lo reportado por
Stamboroski, et al. (2016), donde se
asocia la mayor intensidad de co-
rriente de pico en buffer acetato a la
mayor constante de disociación del
ácido acético, lo que proporciona un
medio electrolítico más adecuado
para la transferencia del PAR a la su-
perficie electródica, con una mayor
mitigación de la migración natural
del medio, potenciando así la señal
electroquímica del analito. En este
sentido, la mejor respuesta obtenida
para el PAR, en el presente trabajo,
fue a pH 5,5; un valor de pH cercano
al esperado para sistemas que invo-
lucran transferencia de electrones,
seguida de reacciones de desproto-
nación, de acuerdo a lo reportado
por Stamboroski, et al. (2016). Por
otro lado, la velocidad de barrido óp-
tima para lograr una señal definida
fue 100 mVs
-1
, obtenida con un in-
cremento de barrido
∆E
s
= 10 mV.
Cuando se fijaron valores menores o
mayores a 100 mVs
-1
, la resolución
de la onda cuadrada no arrojó un
voltamograma definido, resultado
que hemos asociado a la posible for-
mación de una película sobre la su-
perficie del electrodo, que trae como
consecuencia la pasivación de este
(Jiménez, 2017).
La curva de calibración para el PAR,
obtenida por SWV para cinco con-
centraciones diferentes se presenta
en la Figura 4. Las intensidades de
corrientes incrementaron linealmente
con el aumento de la concentración
del analito en el medio electrolítico,
lográndose para la curva un coefi-
ciente de correlación r
2
=0,9958. De
acuerdo con la Tabla 2, se obtuvieron
límites de detección y cuantificación
de 0,6 mM y 2 mM, respectivamente.
Al respecto, Gholivand et al. (2019),
reportan límites de detección entre
0,025 y 0,085 mM a pH 7 sobre elec-
trodo de carbón vítreo modificado
con poliluminol y nanotubos de car-
bono de paredes múltiples funciona-
lizados. En otro estudio en buffer de
fosfato a pH 6, donde igualmente se
utilizó un sistema de electrodo modi-
ficado conformado por grafito pulido
y papel impermeable, se obtuvo un
límite de detección de 0,054 mM
para determinar PAR (Camargo et al.,
2019). Al comparar nuestros resulta-
dos con los de estos autores, consi-
deramos relevante que los nuestros se
hayan obtenido sobre electrodo de Pt
sin modificar, ya que consideramos,
que modificaciones sobre superficies
electroquímicas sensoras, pese a lo-
grarse sobre ellas límites de detec-
ción y cuantificación más bajos, son
poco reproducibles, difíciles de pre-
parar y poco adecuadas para su inte-
racción electroquímica con el PAR.
El porcentaje de recuperación obte-
nido para el método, Tabla 3, se en-
cuentra dentro de los rangos
reportados en la literatura para otros
métodos, los cuales varían desde 95
hasta 107 % (Rkik et al., 2017; Wong
et al., 2018; Orellana Jaramillo,
2018; Radi & El-Sherif, 2002), lo que
sustenta una exactitud adecuada para
la determinación de PAR en buffer de
acetato a pH 5,5.
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InfoANALÍTICA 9(2)
Agosto 2021
CONCLUSIÓN
En las condiciones evaluadas, el elec-
trodo de platino mostró excelente
respuesta electroquímica para la de-
terminación de PAR mediante vol-
tamperometría de onda cuadrada. Se
logró óptima respuesta a pH de 5,5
en solución buffer de acetato 0,1 mol
L
-1
, con límite de detección compa-
rable a los reportados en la literatura
sobre superficies electródicas modi-
ficadas. Se concluye, además, que, la
aplicación de esta técnica es una al-
ternativa fiable, sencilla, y rápida
para la determinación de PAR ya que
el límite de cuantificación optimi-
zado es comparable a los obtenidos
sobre electrodos modificados y por
técnicas convencionales.
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DETERMINACIÓN DE PARACETAMOL POR VOLTAMPEROMETRÍA
DE ONDA CUADRADA SOBRE UN ELECTRODO DE PLATINO
Romeroi & Benalcázar, 99–110
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