Automatisation des Méthodes Cinétiques- Catalytiques par les Techniques d'Analyses en Flux

Abstract

[cat] Els mètodes cinètics catalítics tenen una importància significativa en el camp de la química analítica per la seva elvada sensibilitat, sent capaços de determinar anàlits a escala de tracesamb un cost associat reduït en comparació amb mètodes espectroscòpics. No obstant això, aquests mètodes requereixen un control estricte de les condicions experimentals. En aquest sentit, l’automatització mitjançant tècniques d’anàlisis en fluxés una solució per a controlar les condicions experimentals permetent millorarla reproducibilitat i la sensibilitat de les determinacions, així com incrementar la freqüència d’anàlisis i disminuir els volums de reactius i mostres emprades. En aquesta tesi s’han desenvolupat sistemes d’anàlisis en flux que hi han permès l’automatització de mètodes cinètic-catalítics per a la determinació espectrofotomètrica de iodur, vanadi, cobalt, ferro i coure en mostres amb diferent matriu. Aquests sistemes s’han basat en dos tècniques d’anàlisis en flux: l’anàlisi per injecció en flux multixeringa (MSFIA) i els sistemes en flux multibombes (MPFS). Com a part central d’aquests sistemes s’han desenvolupat dispositius conductors microfluídics, anomenats chips, que integren diferents etapes del procés analític: punts de confluència, bucles de mescla i reacció, zona de detecciói cambra termostatitzada. La funció principal d’aquests chips és reduir les dimensions del sistema, fent-los més compactes irobustos, iminimitzant el consum de reactius i mostres, així com la generació de reidus. Els treballs presentats en aquestatesi són elssegüents:  Un chip conductor de microfluids per a l’automatització d’un mètode cinètic-catalític per l’anàlisi de iodur en aigua de mar i fàrmacs.  Un sistema automatitzat per a la determinació cinètica-catalítica de vanadi (V) en mostres aquoses, utilitzant el mètode de temps fix i el mètode de la velocitat inicial.  Un mètode simple, econòmic i automatitzat mitjançant la tècnica MSFIA per a la determinació de cobalt en mostres d’aigua i fàrmacs.  Un sistema automatitzat mitjançant la tècnica MPFS per a la determinació seqüencial de ferro i coure en lixiviats i fàrmacs.

[spa] Los métodos cinéticos catalíticos presentan una significativa importancia en química analítica debido a su elevada sensibilidad, siendo capaz de determinar analitos a niveles de trazas a un reducido coste en comparación con los métodos espectroscópicos. Sin embargo, estos métodos requieren un control estricto de las condiciones experimentales. En este sentido, la automatización mediante técnicas de análisis en flujo se presenta como una solución para controlar las condiciones experimentales permitiendo mejorar la reproducibilidad y la sensibilidad de las determinaciones, incrementar la frecuencia de análisis y disminuir los volúmenes de reactivos y muestras utilizadas En esta tesis se han desarrollado sistemas de análisis en flujo que permitieron la automatización de métodos cinético-catalíticos para la determinación espectrofotométrica de yoduro, vanadio, cobalto, hierro y cobre en muestras con diferentes matrices. Estos sistemas se basaron en dos técnicas de análisis en flujo: el Análisis por Inyección en Flujo Multijeringa (MSFIA) y los sistemas en flujo multibombas (MPFS). Como parte central de estos sistemas se desarrollaron dispositivos conductores de microfluidos, llamados chips, que integran diferentes etapas del proceso analítico: puntos de confluencia, bucles de mezcla y reacción, zona de detección y cámara termostatizada. La función principal de estos chips es reducir las dimensiones del sistema, haciéndolo más compactos y robustos, y reduciendo por tanto el consumo de reactivos y muestras así como la generación de residuos. Los trabajos presentados en estatesis son los siguientes:  Un chip conductor de microfluidos para la automatización de un método cinético-catalítico que permite el análisis de yoduro en agua de mar y fármacos.  Un sistema automatizado para la determinación cinético-catalítica de vanadio (V) en muestras acuosas, utilizando el método de tiempo fijo y el método de velocidad inicial.  Un método simple, económico y automatizado mediante MSFIA para la determinación de cobalto en muestras de agua y de preparados farmacéuticos.  Un sistema automatizado mediante MPFS para la determinación secuencial de hierro y cobre en muestras de lixiviado y fármacos.

[eng] Kinetic catalytic methods have a significant importance in the analytical chemistry field due to their high sensitivity, being able to determine analytes at trace levels involving reduced costs in comparison with spectroscopic methods. However, these methods require a strict control of the experimental conditions. In this sense, automation by flow analysis techniques presents a solution to control experimental conditions allowing determinations’reproducibility and sensitivity improvements, the analysis frequency increase and the volumes of reagents and samples reduction. In this thesis we have developed flow based systems that permit the automation of kinetic-catalytic methods for the spectrophotometric determination of iodide, vanadium, cobalt, iron and copper in different matrices. These systems were based on two flow techniques, i.e. the multisyringe flow injection analysis system (MSFIA) and multi-pumping flow systems (MPFS). Microfluidics conductive devices were developed to be used as central part of these systems. These microfluidic devices are called chips, and integrate different stages of the analytical process, such as: confluence points, mixing and reaction loops, detection zone and a thermostated chamber. The principal function of these chips is to reduce the dimensions of the system, making it more compact and robust, and reducing therefore the consumption of reagents and samples as well as the generation of residues. The works presented in this thesis are the following:  A microfluidic conductive chip for the automation of a kinetic - catalytic method to analysis iodide in seawater and pharmaceutical preparations.  A kinetic catalytic automated system for vanadium (V) determinationin aqueous samples, using the fixed time method and the initial rate method.  A simple, economic and automated MSFIA method for cobalt determination in water samples and pharmaceutical preparations.  A MPFS automated system for the sequential determination of iron and copper in leachates and pharmaceutical preparations.

[fre] Les méthodes cinétiques catalytiques présentent une importance significative en chimie analytique, grâce à leurs sensibilités élevées, leurs permettant de déterminer les traces des analytes à un coût réduit en comparaison des méthodes spectroscopiques. Cependant, ces méthodes requièrent un contrôle strict des conditions expérimentales. Dans ce sens, l'automatisation par des techniques d'analyse en flux se présente comme une solution pour contrôler les conditions expérimentales en permettant d'améliorer la reproductibilité et la sensibilité des mesures, d’augmenter la fréquence des analyses et de diminuer les volumes de réactifs et d'échantillons utilisés. Dans cette thèse on a développé des systèmes d'analyse en flux qui ont permis l'automatisation de méthodes cinétique-catalytiques pour la détermination spectrophotométrique des ions iodure, du vanadium, du cobalt, du fer et du cuivre dans des échantillons provenant de différentes matrices. Ces systèmes sont basés sur deux techniques d'analyse en flux : l'Analyse par Injection en Flux Multi-seringue (MSFIA) et les systèmes en flux multi-pompes (MPFS). Comme une partie centrale de ces systèmes se sont développées des dispositifs conducteurs de microfluides, appelés chips, qui intègrent différentes étapes du processus analytique : points de confluence, boucles de mélange de la réaction, zone de détection et chambre thermostatée. La fonction principale de ces chips est de réduire les dimensions du système, ce qui rend les plus compacts et robustes, et d’ainsi réduire la consommation des réactifs et des échantillons, ainsi que la génération de résidus. Les travaux présentés dans cette thèse sont les suivants:  Un chip conducteur microfluidique pour l'automatisation d'une méthode cinétique catalytique qui permet l'analyse des ions iodure dans l'eau de mer et les médicaments.  Un système automatisé pour la détermination cinétique-catalytique de vanadium V(V) dans des échantillons aqueux, utilisant la méthode de temps fixe et la méthode de vitesse initiale.  Une méthode simple, économique et automatisée par MSFIA pour la détermination du cobalt dans des échantillons d'eau et de médicaments.  Un système automatisé par MPFS pour la détermination séquentielle de fer et de cuivre dans des échantillons de lixiviats et de médicaments.