ACID DIGESTION OF ORGANIC SAMPLES

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ACID DIGESTION OF ORGANIC SAMPLES
Trace Analysis Guide
Trace Analysis Guide: Part 12 By Paul Gaines, Ph.D.
Overview
A falta de efeitos colaterais negativos infelizmente se limita ao lado inorgânico da mesa. A capacidade do ácido nítrico de reagir com álcoois e anéis aromáticos formando compostos explosivos (nitroglicerina e TNT, para citar dois) exige cautela ao usar o ácido nítrico sozinho ou em combinação com outros reagentes na decomposição de matrizes orgânicas. Se sua amostra contém a funcionalidade -OH, é melhor pré-tratar a amostra com ácido sulfúrico concentrado. Quando concentrado, o sulfúrico agirá como um agente desidratante:
R-CH2-CH(OH)-R' + H2SO4  ⇀  R-CH = C(OH)-R' + H2O
Não recomendo o uso de ácido nítrico para a digestão de amostras altamente aromáticas.
Digestão de ácido nítrico e perclórico
O ácido nítrico raramente é usado sozinho. É melhor usado em combinação com ácidos sulfúrico e / ou perclórico para digestão de amostras orgânicas. Para amostras que não são altamente aromáticas e / ou contêm uma alta funcionalidade -OH, prefiro usar ácido nítrico seguido de ácido perclórico. O único elemento que pode ser perdido em uma digestão nítrica / perclórica é o Hg. Deve-se ter cuidado e consultar a literatura antes de tentar usar ácido nítrico em combinação com outros ácidos para digestão de amostras orgânicas.
CUIDADO: O uso de ácido perclórico só deve ser tentado por pessoas bem versadas no uso seguro deste reagente. Consulte "Ácido perclórico e percloratos" 1 para obter as diretrizes de segurança.
A seguir estão algumas regras principais que eu recomendo ao usar digestão com ácido nítrico / perclórico:
 As matrizes orgânicas devem sempre ser pré-tratadas com ácido nítrico (ver exceções acima).
1. O ácido perclórico nunca deve ser usado sozinho.
2. A digestão com ácido perclórico nunca deve ir à secura.
3. O ácido perclórico quente nunca deve ser adicionado a uma matriz orgânica.
4. O tamanho das amostras nunca deve exceder 1 grama (peso seco para produtos biológicos).
5. Não se deve permitir que os vapores de ácido perclórico "desapareçam", a menos que uma coifa de ácido perclórico seja usada.
6. Matrizes orgânicas desconhecidas devem ser analisadas por espectroscopia molecular para determinar a estrutura primária antes de tentar o uso de ácido nítrico ou perclórico.
Procedimento de preparação de amostra
O seguinte procedimento de preparação foi retirado do nosso manual de procedimentos para a digestão ácida de amostras biológicas. Somente trechos relativos ao manuseio e digestão da amostra estão incluídos. Deve-se notar que este procedimento tira vantagem da escala de potencial de oxidação / redução deslizante do ácido perclórico e não requer um acabamento em "alta" temperatura para vapores de ácido perclórico.
Introdução e escopo
Determinação de metais traço em amostras biológicas
Este procedimento se destina à determinação de traços de metais (excluindo Hg) em tecidos biológicos e líquidos biológicos envolvidos em testes biologicamente relacionados (como estudos de absorção pela pele). Este método é aplicável para a determinação de traços de metais até o nível de concentração de ppb. O limite de detecção é frequentemente determinado pelo branco devido à sensibilidade da instrumentação ICP-OES atual. Uma mistura de ácidos nítrico e perclórico é usada para decompor os tipos de amostra de tecido e soro. O ítrio é adicionado à amostra antes da digestão e é usado como padrão interno. Todas as medições são feitas usando ICP-OES.
Aparelhos e produtos químicos
 Tubos de ensaio de borosilicato de 20 por 150 mm com tampas de rosca revestidas de teflon, suporte de papelão para pesagem e prateleiras de aço inoxidável para suporte.
 Esferas de vidro para digestão de borosilicato.
 Blocos de aquecimento de alumínio com diâmetro de 20 mm equipados com termômetro e placa de aquecimento de alumínio.
 Uma capa de digestão de ácido isento de metal totalmente em plástico.
 Balanças analíticas de 4 e 2 posições.
 Espectrômetro ICP capaz de fazer medições de padrão interno simultâneas e armazenar espectros no disco do computador.
 Traços de metais de grau ácido nítrico 70%.
 Traços de metais grau 72% de ácido perclórico.
 Pipetas classe "A" de 5 e 50 mL.
 Balões volumétricos de 500 mL classe "A".
 NIST / SRM 1577b fígado bovino.
 Água de alta pureza de 18 megaohm.
 Pipetas de gota graduadas de 3 mL de LDPE.
 Pipeta Eppendorf de 1 mL e ponteiras de plástico feitas de PE natural.
 Pipeta Eppendorf de 0,1 mL e ponteiras de plástico feitas de PE natural.
 Pratos de pesagem descartáveis de plástico.
Limpeza de vidros
 Os tubos de digestão e as contas de ebulição são limpos por aquecimento em ácido nítrico 1: 1 / água de 18 meg-ohm em ebulição por pelo menos 1 hora. Depois de secar a 110 ° C, os recipientes e contas podem atingir a temperatura ambiente antes do uso. Duas contas ferventes são adicionadas a cada recipiente e é tampado com o parafuso revestido de Teflon nas tampas.
 As tampas dos recipientes de digestão e as vidrarias volumétricas são limpas primeiro em ácido nítrico a 5% v / v por 24 horas e depois enxaguadas com água de 18 meg-ohm no mínimo seis vezes. Nenhum aquecimento de tampas ou vidro volumétrico é permitido - apenas a secagem ao ar é aceitável.
Manuseio, identificação e armazenamento de amostras
 Imediatamente após a chegada, todas as amostras devem ser inspecionadas e comparadas com as informações da cadeia de custódia para confirmar o procedimento de envio adequado, o procedimento de rotulagem e o número de amostras (ou seja, deve ser confirmado que as amostras enviadas foram exatamente aquelas recebidas em relação a tipo, quantidade, rotulagem e se foram enviados de maneira adequada e recebidos em boas condições).
 Depois de assinar o (s) documento (s) de cadeia de custódia, é necessário que cada amostra receba um número de identificação. O número atribuído deve ser escrito com marcador mágico permanente em um saco plástico no qual a amostra é colocada e inserida no caderno de laboratório junto com a ID do remetente (A amostra e o saco plástico devem acompanhar um ao outro durante sua existência no laboratório ) Os números atribuídos devem estar sempre em sequência começando com 1, portanto, será óbvio para o operador se uma amostra está faltando, não foi preparada para análise, etc. O número atribuído deve nunca aparecer em quaisquer cadernos de laboratório, relatórios ou outros documentos sem o acompanhamento da identificação do remetente. Isso garante que nenhuma confusão ocorrerá.
 As amostras de tecido e soro são armazenadas em um freezer até 2 a 3 horas antes de serem programadas para análise, quando então podem descongelar em temperatura ambiente. Qualquer amostra restante é armazenada no freezer. Uma pinça de plástico e espátulas de plástico são usadas para manipular as amostras de tecido. Pipetas de plástico são usadas para retirar as amostras de soro. Se todo o tecido não for retirado para análise, ele é transferido do recipiente de amostra para um prato de PE descartável onde é dividido com pinças de plástico ou espátulas.
Preparação de amostra de tecidos e soro
 Coloque um suporte de recipiente de digestão em uma balança analítica de 4 posições e tare. Destampe um recipiente de digestão limpo e adicione duas contas ferventes.
 Identifique o recipiente de digestão usando um lápis de grafite com o ID atribuído. Obtenha o peso do frasco usando uma balança analítica de 4 posições. Registre o peso do recipiente de digestão no caderno analítico no espaço fornecido em frente ao remetente e as IDs atribuídas escritas no caderno conforme descrito na etapa 2 em "Manuseio, identificação e armazenamento de amostra" (veja acima). Em nenhum momento a tampa do vaso deve ser incluída no peso do vaso.
 Use apenas uma pinça de plástico, espátula ou pipetas descartáveis ​​para manusear as amostras de tecido e soro. As amostras de tecido são removidas de seu contêiner de remessa para umprato de plástico HDPE para rasgar (se necessário) antes da pesagem.
 Após registrar o peso do recipiente de digestão, tarar a balança. Deve ler 0,0000 gramas a ± 0,0001 gramas.
 Adicione 100 µL de 1000 µg / mL de padrão interno de ítrio ao recipiente de digestão. Registre o peso no caderno analítico e tarar a balança.
 Adicione entre 0,5 e 1,5 gramas de amostra de tecido ou 0,1 a 0,15 gramas de amostra NIST de fígado bovino QC ou 2,5 a 3,0 gramas de amostra de soro ao recipiente de digestão e registre o peso da amostra com aproximação de 0,0001 grama.
 Em uma capela de vapor de ácido, adicione 3 mL de ácido nítrico 70% usando uma pipeta descartável de LDPE.
 Cada grupo de digestões deve ser acompanhado por um branco e uma amostra de controle de qualidade de fígado bovino NIST / SRM 1577b. Um grupo de amostras consiste em um bloco de digestão completo de amostras. Um grupo é igual a 24 vasos (22 amostras e 2 controles). Como o fígado do NIST está seco, o peso da amostra não deve exceder 0,15 gramas.
 Coloque o recipiente de digestão no bloco de digestão, que deve ser mantido a 110 ° C durante a digestão.
 Vapores marrons de dióxido de nitrogênio devem ser observados dentro de 5 minutos. Não deixe a digestão nos primeiros 15 minutos. A amostra deve estar completamente dissolvida em 15 minutos. Agite o digerido para torná-lo homogêneo. Com os pesos de amostra recomendados, a espuma não deve ser um problema. Se ocorrer formação de espuma, remova a amostra do bloco de digestão periodicamente para esfriar até dissolver.
 Continue digerindo a amostra com ácido nítrico até que os vapores marrons de NOX sejam quase invisíveis. Coloque a proteção contra explosão na frente do bloco de digestão, coloque uma proteção facial e luvas de borracha grossas. Adicione cuidadosamente 2 mL de ácido perclórico a 72% usando uma pipeta graduada de 3 mL de LDPE.
 Continue a digestão a 110 ° C por 16 horas. O digerido deve ter uma aparência de amarelo muito claro a branco como água.
 Deixe o digerido esfriar até a temperatura ambiente. Pesar o recipiente de digestão + digerir e registrar esse peso no caderno analítico.
 Calcule o peso do digestado e registre esse valor no caderno. A densidade do digerido foi determinada como 1,49 ± 0,02 g / mL. Calcule o volume do digerido dividindo o peso do digerido pela densidade. Insira este valor no bloco de notas. O volume final do digerido é levado a 10 mL usando água de 18 megohm. Calcule o mL de água a ser adicionado subtraindo o volume do digerido de 10 mL e insira este valor no caderno. Calcule o peso da água a adicionar multiplicando o mL calculado por 0,997 g / mL e registre esse valor no caderno. Tarar a balança analítica e adicionar o peso calculado de água com aproximação de ± 0,02 gramas. Uma balança analítica de 2 posições pode ser usada.
 Misture a solução de amostra final após tampar com agitação manual. A amostra está pronta para análise.
O procedimento acima foi usado em nosso laboratório para processar um grande número de tecidos biológicos de estudos de alimentação animal. Para números menores de amostra, uma cremalheira de digestão Kjeldahl com cobertura de vidro e purificador cáustico é mais conveniente e muito eficaz na remoção de qualquer fumaça de ácido perclórico. Para amostras mais difíceis de digerir, podem ser necessárias temperaturas mais altas, atingindo os vapores de ácido perclórico.
Referências de digestão por micro-ondas
Dr. Skip Kingston dedicou uma parte significativa de sua carreira à química de microondas. Eu recomendo vários livros do Dr. Kingston para pesquisadores com interesse em química ácida, digestão e segurança.
 Fundamentos de química aprimorada por microondas, preparação de amostras e aplicações; Kingston, H. M., Haswell, S. J., Eds .; American Chemical Society ,: Washington, D.C., 1997.
 Introdução à preparação de amostras de microondas: teoria e prática; Kingston, H. M., Jassie, L. B., Eds .; American Chemical Society ,: Washington, D.C., 1998.
1. G. Frederick, Perchloric Acid and Perclorates Smith Chemical Co .: Columbus, OH (disponível a pedido de GF Smith Co.)