Análisis de explosivos mediante electroforesis capilar definitivo gonzalo garcía jiménez

Análisis de explosivos mediante electroforesis capilar definitivo gonzalo garcía jiménez

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  Análisis de explosivosmediante Electroforesis Capilar Gonzalo García Jiménez Máster Química Sostenible
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  Índice Explosivos .Definición. Propiedades. Clasificación Electroforesis Capilar (EC) Análisis de residuos explosivos por EC Aplicación de LIBS como detección de explosivos
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  Explosivos Material que,mediante iniciación (térmica, mecánica...) puede experimentar una descomposición rápida y autopropagante, resultando en la formación de un material más estable, liberando calor, presión o radiación en un tiempo muy breve.
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  Explosivos de bajapotencia Detonación a bajas velocidades Pueden dividirse en : Pirotecnia RD 563/2010 Propelentes Impulso de sustancias contenidas en aerosoles Propulsión de un cohete
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  Explosivos de granpotencia Detonan a altas velocidades Se dividen a su vez en: Primarios : E act muy bajas. Pb(N 3 ) 2 , NH 4 I 3 Secundarios : fines bélicos e industriales. TNT, Nitroglicerina, Pentrita...
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  Inspección de explosivos(I) Instrumentación fija: controles de seguridad (aeropuertos, acceso a un edificio, etc.) -> Rayos X Instrumentación móvil: paquetes, mochilas, minas,etc . Espectrometría de Movilidad Iónica (IMS), LIBS (futuro prometedor) Adiestramiento de perros: sistema de detección de explosivos más fiable.
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  Inspección de explosivos(II) Centro olfativo del perro 40 veces superior al del ser humano. Pueden discriminar señales muy débiles, combinación de vapores, todo ello frente a un gran ruido de fondo. Dependencia del operador, temperatura, humedad. Limitación de 90-120 minutos/día de trabajo. Elevados costes: 20.000 - 25.000 € : selección del perro y entrenamiento 5.000 €/año: mantenimiento del perro 20.000 - 35.000 €/año: instructor Otras tecnologías: abejas, ratas .
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  Electroforesis Capilar (EC)Método de separación basado en la diferente velocidad de migración de especies cargadas, en el seno de una disolución amortiguadora, a través de la cual se aplica un campo eléctrico constante (20-30kV). Surge como mejora a la electroforesis convencional, aportando una serie de ventajas: Vol. de muestra extraordinariamente pequeño (nL frente al μ L de la convencional). Posibilidad de emplear detectores cuantitativos, frente a las técnicas de coloración de electroforesis convencional.
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  Fundamento de ECConsiderando el flujo electrosmótico
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  Orden de eluciónPosibilidades de modificar el flujo electrosmótico eliminación inversión
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  Modalidades Electroforesis capilarde zona (CZE) Electroforesis capilar en gel Isotacoforesis Isoelectroenfoque
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  Electroforesis capilar enzona 1 -> generalmente de sílice; (40-100cm) X (10-100 μ m). 2 -> Absorción UV/Vis , Fluorescencia, LIF, EM, Conductividad, Amperometría. 3 -> Electrocinética, Hidrodinámica 1 2 3
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  Detección simultánea decationes y aniones por CZE en residuos explosivos de baja potencia
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  Análisis de residuospost-explosión -> Química Forense Ventaja de no tener que cambiar las condiciones del sistema para analizar cationes o aniones. Análisis rápido y eficiente. Posibilidad de detección. Cl - NO 2 - SCN - SO 4 2- NO 3 - CN - ClO 3 - ClO 4 - NH 4 + Na + Ca 2+ K + Mg 2+
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  DISEÑO EXPERIMENTAL 7seg. 5 seg. Detector Cationes 208 nm Aniones 235 nm 10,2 cm 30 cm
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  ¿Qué necesitamos?(I) BeckmanCoulter P/ACE MDQ Capillary Electrophoresis System equipado con un detector de fotodiodos en serie. Medida del capilar : 40,2 cm X 50 μ m d.i. Muestras (H335, Pyrodex RS, polvo de destello, pólvora negra) Estándares (KCl, KNO 3 , KNO 2 , KClO 4 , KClO 3 , KSCN, KCN,Na 2 SO 4 , NH 4 Cl, NaCl, MgCl 2 , SrCl 2 ) en grado de reactivo analítico (Aldrich, Spectrum). 12.500 $
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  ¿Qué necesitamos?(II) Surfactante TMAOH Revertir polaridad del capilar. Agente complejante de cationes Agente de mejora de resolución Agente de visualización de cationes Agente de visualización de aniones Tampón de pH Agente complejante de cationes : α - HIBA -> alcalinotérreos Analitos no dan señal UV
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  ¿Qué necesitamos?(III) Agentede mejora de resolución : Éter 18-corona-6 K + , NH 4 + Separación de cationes empleando HIBA e imidazol Problema de resolución
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  ¿Qué necesitamos?(IV) Agentede visualización de cationes: Imidazol Agente de visualización de aniones: 1,3,6- Naftalentrisulfonato sinergia
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  Optimización (I) Lasinteracciones entre cromóforos, complejantes, y electrolitos van a condicionar la resolución, altura y asimetría de picos. 1, amonio; 2, potasio; 3, sodio; 4, calcio; 5, magnesio; 6, estroncio; 7, bromuro; 9, cloruro; 10, nitrito; 11, nitrato; 12, sulfato; 13, perclorato; 14, tiocianato; 15, clorato. Det.235nm
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  Optimización (II) Alturade picos Asimetría Buffer 2 : NO 2 - y NO 3 - , SCN - y ClO 3 - ;0,47 y 0,70,( <1 )
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  Optimización (III) Finalmente:15mM α -HIBA, 6mM imidazol, 4mM éter 18-corona-6, 3mM 1,3,6-NTS, 5% Acetonitrilo, pH 6,5, empleando 0,5M TMAOH. Para evitar problemas de muestreo -> empleo de patrones internos (Sr 2+ , Cl - ) Validación (I)
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  Validación (II) Ensayorápido y reproducible de residuos explosivos. Implementación en análisis iónico completo en un solo ensayo.
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  Detección de explosivosbasada en LIBS (I) Basado en la generación del plasma por un pulso de láser intenso y corto (ns o inferior).
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  Detección de explosivosbasada en LIBS (II) Explosivos (C, H , O , N ). Diferente relación respecto otras sustancias (ricos en O y N , pobres en C e H ).
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  Detección de explosivosbasada en LIBS (III) Respuesta en tiempo real No necesaria preparación de muestra Buen LD Material portátil Detección a 50-100 m. Necesaria detección en línea recta Peligrosidad del láser pulsado Efecto matriz, impurezas... ventajas inconvenientes COSTE ESTIMADO: DECENAS DE MILES DE €
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  Bibliografía Douglas A.Skoog, F.J. Holler, Timothy A. Nieman, Principios de análisis instrumental, 5ª ed. Mc Graw Hill, 2000. Janet M. Doyle, Bruce R. McCord, Novel electrolyte for the analysis of cationes in low explosive residue by capillary electrophoresis, Journal of cromatography B, 1998 , 714, p.105-111. Kristy G. Hopper, Holly LeClair, Bruce R.McCord, A novel method for analysis of explosives residue by simultaneous detection of anions and cations via capillary zone electrophoresis, Talanta, 2005 , 67, p.304-312. Suman Singh, Sensors—An effective approach for the detection of explosives , Journal of Hazardous Materials, 2007 , 144, p.15-25. V. Lazic, A. Palluci, S.Jovicevic, C.Poggi, E. Buono, Analysis of explosive and other organic residues by laser induced breakdown spectroscopy, Spectrochimica Acta Part B, 2009 , 64, p.1028-1039 . Manuel A. Sanchidrian, Fernando Sanz, La seguridad frente a artefactos explosivos, Ministerio de Defensa, 2009 , p.1-188.