Desarrollo de un método cromatográfico para la determinación de derivados nítricos residuales del uso de armas de fuego

Desarrollo de un método cromatográfico para la determinación de derivados nítricos residuales del uso de armas de fuego

Luis Parra ,1 Ana Cáceres 1, Ronald Mavarez2,

1Universidad del Zulia. Facultad Experimental de Ciencias, Departamento de Química. 2Cuerpo de Investigaciones Científicas Penales y Criminalística (CICPC), Laboratorio de criminalística. Correo: luisparra-92@hotmail.com

Resumen

En esta investigación se evaluó la distribución de los iones nitrato y nitrito en cromatografía iónica, para el desarrollo de un método aplicable a muestras con residuos de arma de fuego. Se evaluaron los parámetros: pH de la fase móvil (10,6), velocidad de flujo (0,8 mL/min) y volumen de inyección de muestra (50 µL) con la columna Ion Pac AS9-SC.  Se logró separar los iones de interés en un amplio rango de concentraciones, sin interferencias de los otros iones presentes en la muestra. Se evaluaron los parámetros α(1,25), N (1508, y Rs (2,170).

Objetivo General

Desarrollar un método cromatográfico para la determinación de los iones nitratos y nitritos como residuos del uso de armas de fuego.

Objetivos Específicos

1. Evaluar la distribución de los iones nitratos y nitritos empleando una columna de intercambio iónico.

2. Optimizar las condiciones químicas e instrumentales para la medición y cuantificación de los iones nitratos y nitritos por cromatografía iónica.

3. Establecer los parámetros de calidad analítica del método cromatográfico desarrollado.

4. Determinar la concentración de los iones nitratos y nitritos en prendas de vestir expuestas al uso de armas de fuego.

Introducción

Los residuos de disparo son partículas microscópicas que salen de la boca del arma de fuego cuando el proyectil es disparado, y generalmente están formados por gránulos de pólvora parcialmente quemados (nitritos) o pólvora cruda (nitratos), así como partículas de elementos químicos tales como plomo, bario, cobre y antimonio, y otros menos abundantes como hierro, cinc, silicio, azufre, potasio, aluminio, estaño, magnesio, níquel, cromo, mercurio y titanio.1 Estas partículas quedan depositadas sobre las manos de la persona que acciona el arma, en las prendas de vestir y en el arma de fuego, por tanto, su presencia es indicativa de que se ha producido la descarga de la misma.

En este sentido, para poder llevar a cabo el análisis de sustancias químicas, producidas por el uso de un arma de fuego, es necesario tomar muestras de las manos y prendas de vestir del presunto indiciado en el hecho punible, las cuales son colectadas por los organismos de investigación criminal para ser sometidas a análisis peritales.

El método convencional ampliamente empleado para la identificación y determinación de NO3- y NO2- es el colorimétrico basado en la reacción de Griess. No obstante, este método no distingue entre las especies nitrogenadas, derivados de la nitrocelulosa, por ello resulta atractivo desarrollar métodos para la cuantificación de nitritos y nitratos enfocados en la técnica de cromatografía líquida de alta eficiencia para diferenciar dichas especies.

Por ello, en el presente trabajo se plantea aplicar y validar un método basado en la técnica de cromatografía líquida de alta eficiencia en el modo iónico para determinar la concentración de NO2- y NO3- presentes en prendas de vestir expuestas al uso de armas de fuego.

Parte Experimental

Se emplearon reactivos tanto de grado analítico, como HPLC.  Todas las soluciones estándares se prepararon con nitrato de sodio (Sigma 99%) y nitrito de sodio (Merck 99,5%) diluyendo con agua desionizada y posteriormente filtradas y desgasificadas. Se utilizó un cromatógrafo modelo SPD-20, marca SHIMADZU, una columna de intercambio aniónico Dionex AS9-SC (4×250mm), una precolumna Dionex AG9-SC (4mm), membrana supresora Dionex (SRS 4-mm) y un detector de conductividad.

Evaluación de la distribución de los iones nitratos y nitritos empleando una columna de intercambio iónico

El proceso de separación se inició siguiendo las condiciones establecidas en el manual de la columna Dionex IONPAC AS9-SC (4×250mm), las cuales se describen seguidamente: fase móvil de 1,8 mM Na2CO3/1,7 mM NaHCO3, velocidad de flujo de 1 mL/min, volumen de muestra de 20 µL, con una membrana supresora de iones y una solución regenerante de 50 mN H2SO4, con un sistema de detección de conductividad. Las soluciones estándares de cada una de las especies de nitrato y nitrito de sodio (NO2- y NO3-) se prepararon partiendo a una concentración inicial de 1000 mg/L, a partir de ellas se obtuvieron las disoluciones individuales y mezclas para los ensayos. Posteriormente, se realizó la medición de dichas disoluciones estándar en un rango de concentración de 15 y 100 mg/L.

Evaluación de las condiciones químicas e instrumentales para la medición y cuantificación de los iones nitratos y nitritos por cromatografía iónica

Para la evaluación de las condiciones químicas e instrumentales para la medición y cuantificación de los iones nitratos y nitritos en la columna aniónica AS9-SC se estudiaron los siguientes parámetros: el pH de la fase móvil, la velocidad de flujo y el volumen de muestra para la cual se inyectó una disolución estándar de una mezcla de nitratos y nitritos de 5 mg/L. Cabe destacar, que en la evaluación de dichos parámetros se trabajó a dos niveles, es decir, un nivel bajo y otro alto. En el caso de la evaluación del pH de la fase móvil se midió a un pH de 8,6 y 10,6. Por otra parte, la velocidad de flujo de la fase móvil a 0,8 mL/min y a 2,0 mL/min y por último se empleó volúmenes de muestra de 50 y 100 µL.

Resultados y Discusión

El desarrollo de un método cromatográfico implica establecer las condiciones cromatográficas de separación. En este orden de ideas, seguidamente se discutirán las condiciones fisicoquímicas para la distribución de los iones nitratos y nitritos en una columna de intercambio iónico Dionex IONPAC AS9-SC (4×250mm) empleando una fase móvil de 1,8 mM Na2CO3/ 1,7 mM NaHCO3 a un pH de 10,6 y velocidad de flujo de 1 mL/min, con un volumen de inyección de muestra de 50 µL y como sistema de detección un detector de conductividad iónica.

Inicialmente se evaluó el sistema cromatográfico sin la inclusión de una membrana supresora de iones, y al inyectar una serie de disoluciones estándar de los iones bajo estudio, no se logró observar una señal diferente a la del blanco de agua o buffer, por lo que se inyectó una disolución de 100 mg/L de  mezcla (NO2- y NO3-), en cuyo caso solo se observó una pequeña señal correspondiente al ion NO3-, este hecho se debe a la alta conducción de la fase móvil que implica un cero, es decir, el  restar la señal de fondo, lo que implica reducir la posibilidad de generar señal de los iones de interés. El uso de una membrana supresora de iones permita compensar la señal de fondo debida a la fase móvil, sin perder la sensibilidad del método, según lo reportan varios autores entre los que se destacan Jackson, P (2001), Gilchrist, y colaboradores (2012), así como Rodríguez, J. y colaboradores (2011).

Seguidamente, se muestran los cromatogramas para las disoluciones estándar de nitrato y nitrito de sodio (15mg/L) empleando la membrana de supresión. En este caso, se aprecian señales tanto para el ion NO2- como para el ion NO3-, además se observa el pico correspondiente al agua y a un ión desconocido. Bajo estas condiciones se muestra el factor de capacidad (k`) entre los iones de interés es 0,51 y 0,94 respectivamente (Figura 1).

Figura 1. Evaluación del efecto del uso de la membrana supresora. Condiciones: fase móvil de 1,8mM Na2CO3/1,7mM NaHCO3, una velocidad de flujo de 1 mL/min, un loop de 50 µL y corresponde: a) disolución de nitrito de sodio 15mg/L: 1: desconocido, 2: nitrito; b) disolución de nitrato de sodio 15mg/L. 1: cloruro, 2: nitrato; c) mezcla de nitrito y nitrato de sodio15mg/L. 1: cloruro, 2: nitrito, 3: nitrato.

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