Especiación de cromo por IC-ICP-MS

La diferenciación entre cromo trivalente (Cr(III)) y hexavalente (Cr(VI), cromato) es crucial debido a sus perfiles toxicológicos contrastantes. El Cr(III) es un nutriente esencial para el metabolismo de la glucosa y los lípidos, mientras que el Cr(VI) es altamente tóxico y cancerígeno, incluso en niveles bajos [1,2]. Por lo tanto, determinar el contenido total de cromo por sí solo suele ser insuficiente para realizar una evaluación de riesgos precisa. Para distinguir entre estas dos especies, se han desarrollado diversas técnicas analíticas. Además de la cromatografía que utiliza apareamiento iónico en columnas C8 o C18 [3], el acoplamiento de la cromatografía iónica (CI) con la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) ha ganado importancia debido a su alta sensibilidad y precisión.

Esta nota de aplicación detalla el enfoque tal como se establece en la norma ISO 24384 [4], mediante un tratamiento quelante con EDTA, posterior separación de Cr(III) y Cr(VI) mediante cromatografía de intercambio aniónico y detección de masas mediante ICP-MS. La incorporación de Metrohm IC en el software ICP-MS MassHunter de Agilent a través del controlador Metrohm IC agiliza el proceso, ahorra tiempo y mejora la eficiencia y la seguridad de todo el procedimiento analítico. 

La separación de Cr(III) y Cr(VI) se logró en una columna de separación Metrosep Carb 2 - 100/4.0 (equipada con una columna de protección Metrosep Carb 2) utilizando condiciones isocráticas y un eluyente de nitrato de amonio (ácido nítrico 150 mmol/L, Sigma-Aldrich, puriss. p.a., ≥65%) y solución de amoníaco 234 mmol/L (reactivo ACS, 28–30%, Sigma-Aldrich) a pH 9 ± 0,1.

La calibración (0,5–20,0 µg/L) se realizó mediante la inyección de estándares individuales en el rango dado. Al utilizar la técnica de inyección de bucle parcial inteligente de Metrohm (MiPT), el rendimiento general podría mejorar al producir la calibración a partir de un único estándar.

El ICP-MS (7850x, G8422A) se operó en modo TRA (análisis resuelto en el tiempo) utilizando He (4,2 mL/min) como gas de colisión para reducir las interferencias de masa [4]. Los isótopos ⁵²Cr y ⁵³Se monitoreó Cr (potencia de RF 1550 W, flujo de gas del nebulizador 1,07 L/min) con un tiempo de integración por masa de 0,3 segundos. Sólo los datos para ⁵²Se utilizaron Cr para la evaluación de datos y cuantificación de Cr(III) y Cr(VI). Para garantizar la capacidad total para la evaluación de datos cromatográficos en Agilent ICP-MS MassHunter 5.3, el software se actualizó con el paquete de software cromatográfico.

Con la mayor resistencia del eluyente en comparación con el ejemplo de la norma ISO 24384 y un caudal de eluyente de 1,0 ml/min, Cr(III) y Cr(VI) se separaron en menos de cuatro minutos (Figura 3). En comparación con un Columna de 2 mm, la versión de 4 mm (con la misma longitud) tiene una mayor capacidad. Especialmente para fuentes de agua con una mayor carga de matriz, el análisis es más sólido y no sufre una sobrecarga de matriz de la columna.

Las pruebas de pico con recuperaciones del 99,7% y 114,0% para Cr(III) y Cr(VI), respectivamente, muestran la confiabilidad de todo el análisis (Tablas 1 y 2). La calibración en el rango de 0,1 a 20 µg/L arrojó valores de R entre 1,0 y 0,998 para ambas especies (Cr(III) y Cr(VI)). Las alturas de pico para el estándar más bajo (0,1 µg/L) fueron superiores a 2500 cps (con el blanco inferior a 150 cps) y muestran que es posible la calibración por debajo del nivel adaptado de la norma ISO 24384.

Esta Nota de Aplicación especifica un método sensible y confiable para la determinación de cromo hexavalente y trivalente en agua mediante cromatografía iónica acoplada a espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente después de un pretratamiento quelante como se describe en ISO 24384.

El EDTA se utiliza como agente complejante para formar un complejo aniónico estable con Cr(III), facilitando su separación de Cr(VI) mediante cromatografía de intercambio aniónico. El uso de una columna de intercambio aniónico de alta capacidad, es decir, la Metrosep Carb 2, permite la separación de referencia de las dos especies y garantiza robustez, altas recuperaciones y precisión incluso para fuentes de agua con una mayor carga de matriz. Se prefiere el eluyente de nitrato de amonio sin aditivos adicionales para mantener la sensibilidad y selectividad de la detección ICP-MS en m/z = 52.

Todo el análisis se gestiona mediante ICP-MS MassHunter de Agilent con el Controlador IC 1.0 de Metrohm para ICP-MS MassHunter, proporcionando una solución de software unificada para Cr(III) y Cr(VI) sensibles y fáciles de usar especiación. Esta configuración garantiza la máxima seguridad analítica a través de la comunicación bidireccional. También es menos propenso a errores manuales (por ejemplo, durante el control del dispositivo o al ingresar datos en el software), garantiza la integridad de los datos y mejora la eficiencia general a través de una carga de trabajo reducida.