Estudio electroanalítico de las interacciones entre los iones metálicos Zn(II), Cd(II), Pb(II) y Cu(II) y los ácidos poliacrílico y polimetacrílico

Abstract

[spa] El objeto general de la tesis es el estudio electroanalítico de la complejación de los iones metálicos Zn(II), Cd(II), Pb(II) y Cu(II) por los ácidos poliacrílico (PAA) y polimetacrilico (PMA), como modelo de las interacciones que tienen lugar en medios acuáticos naturales entre iones metálicos pesados y ligandos macromoleculares de carácter polielectrolítico, las técnicas utilizadas en el estudio son las polarografías de corriente continua (DCP), de impulsos normal (NPP), de impulsos inversa (RPP) y de impulsos diferencial (DPP) y las voltamperometrías de redisolución anódica (ASV) y cíclica (CV). Para el tratamiento de datos y la interpretación de resultados se hace uso inicialmente del modelo propuesto por H.G. de Jong, H.P. van Leeuwen y K. Holub (1987), desarrollado en ausencia de adsorción electródica y válido, en principio, para las diferentes técnicas voltamperometricas, aunque su aplicación a ASV no es tan directa como seria deseable. Las limitaciones del modelo han obligado, en primer lugar, a desarrollar una metodología de trabajo rigurosa para el control de la acidez del medio y para la minimización de los efectos debidos a adsorción del ión metálico en las paredes de la celda voltamperométrica; en segundo lugar, a modificar el tratamiento de datos con la introducción de parámetros hidrodinámicos para cuya determinación se dan métodos; en tercer lugar, a generalizar el modelo para que contemple los fenómenos de adsorción inducida del ión metálico sobre el electrodo. Este nuevo modelo se desarrolla rigurosamente para el caso de NPP. Se realiza el estudio paramétrico completo, se desarrollan procedimientos de simulación y se ajustan datos calculados a las curvas experimentales. Debido a la complejidad del tratamiento general, se propone un procedimiento semiempírico simplificado para determinar las constantes de formación de los complejos ión metálico/macromolécula. Por último, se aplica la metodología desarrollada.

[eng] The general purpose of the Thesis is the voltarnmetric study of the interactions between heavy metal ions and macromolecular Iigands (which are usually present in environmental samples) as a previous step to metal speciation. For that purpose, the complexes formed by the metal ions Zn(II), Cd(II), Pb(lI) or Cu(lI) and polyacrylic acid (PAA) or polymethacrylic (PMA) acid were studied as model systems. The techniques used in the study were direct current (OCP), normal pulse (NPP), reverse pulse (RPP) and differential pulse polarography (DPP), anodic stripping voltammetry (ASV) and cyclic voltammetry (CV). For the interpretation of the results, a voltammetric model proposed by de Jong, van Leeuwen and Holub (1987) for 1:1 and labile complexes was initially applied. However, the limitations of the model required the development of an optimized experimental methodology, including a rigorous control of the acidity conditions and of the metal losses by adsorption onto cell walls, and also a semiempirical method to take into account the effects of the involved hydrodynamical conditions in ASV. The new methodology has been applied to the study of the influence of the degree of dissociation and the concentration of supporting electrolyte on the complexation constants. Finally, the model has been extended to have into account the induced adsorption of the metal ion on the electrode in NPP and a simplified procedure to evaluate the complexation constant in such conditions is proposed.