Trabajo de coordinación para la implementación del cuarto curso del Grado en Química

En el curso 2013-14 se implantará el cuarto y último curso del Grado en Química. La experiencia adquirida durante la implementación de los tres primeros cursos ha puesto de manifiesto la conveniencia de realizar un proceso de coordinación entre los profesores de las diferentes asignaturas que garantice la consecución de las competencias previstas en la memoria del título. Por ello, se ha creado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante una red de investigación en docencia universitaria que ha estado trabajando desde el inicio del presente curso académico en este tema. Dicha red está constituida por el Vicedecano de Ordenación Académica de la Facultad de Ciencias, la Coordinadora Académica de Química y los profesores coordinadores de todas las asignaturas del 4º curso del grado (excepto Prácticas Externas y Trabajo Fin de Grado). En esta comunicación se presentarán los resultados del trabajo de investigación realizado por estos profesores que ha permitido elaborar las guías docentes de las asignaturas, planificar y coordinar las actividades a realizar para que los alumnos adquieran las competencias transversales, realizar un cronograma de actividades de evaluación y otro de prácticas de laboratorio que asegure la distribución homogénea del trabajo del alumno durante el curso académico.

Screen-printed electrode based electrochemical detector coupled with ionic liquid dispersive liquid–liquid microextraction and microvolume back-extraction for determination of mercury in water samples

A novel approach is presented, whereby gold nanostructured screen-printed carbon electrodes (SPCnAuEs) are combined with in-situ ionic liquid formation dispersive liquid–liquid microextraction (in-situ IL-DLLME) and microvolume back-extraction for the determination of mercury in water samples. In-situ IL-DLLME is based on a simple metathesis reaction between a water-miscible IL and a salt to form a water-immiscible IL into sample solution. Mercury complex with ammonium pyrrolidinedithiocarbamate is extracted from sample solution into the water-immiscible IL formed in-situ. Then, an ultrasound-assisted procedure is employed to back-extract the mercury into 10 µL of a 4 M HCl aqueous solution, which is finally analyzed using SPCnAuEs. Sample preparation methodology was optimized using a multivariate optimization strategy. Under optimized conditions, a linear range between 0.5 and 10 µg L−1 was obtained with a correlation coefficient of 0.997 for six calibration points. The limit of detection obtained was 0.2 µg L−1, which is lower than the threshold value established by the Environmental Protection Agency and European Union (i.e., 2 µg L−1 and 1 µg L−1, respectively). The repeatability of the proposed method was evaluated at two different spiking levels (3 and 10 µg L−1) and a coefficient of variation of 13% was obtained in both cases. The performance of the proposed methodology was evaluated in real-world water samples including tap water, bottled water, river water and industrial wastewater. Relative recoveries between 95% and 108% were obtained.

Microwave-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Almond Skin Byproducts (Prunus amygdalus): A Multivariate Analysis Approach

A microwave-assisted extraction (MAE) procedure to isolate phenolic compounds from almond skin byproducts was optimized. A three-level, three-factor Box–Behnken design was used to evaluate the effect of almond skin weight, microwave power, and irradiation time on total phenolic content (TPC) and antioxidant activity (DPPH). Almond skin weight was the most important parameter in the studied responses. The best extraction was achieved using 4 g, 60 s, 100 W, and 60 mL of 70% (v/v) ethanol. TPC, antioxidant activity (DPPH, FRAP), and chemical composition (HPLC-DAD-ESI-MS/MS) were determined by using the optimized method from seven different almond cultivars. Successful discrimination was obtained for all cultivars by using multivariate linear discriminant analysis (LDA), suggesting the influence of cultivar type on polyphenol content and antioxidant activity. The results show the potential of almond skin as a natural source of phenolics and the effectiveness of MAE for the reutilization of these byproducts.

Grado en Química: coordinación y seguimiento del curso 2014-15

En la red docente "Seguimiento del grado en Química", formada por los coordinadores de las comisiones de semestre de la Facultad de Ciencias y la coordinadora del grado en Química, se ha analizado la información extraída de las reuniones periódicas (al menos dos por semestre) de las ocho comisiones de semestre (correspondientes a los cuatro cursos del grado en Química). El objetivo es conseguir una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Química de la Universidad de Alicante. Los resultados de este trabajo están permitiendo identificar problemas y plantear propuestas de mejora en la organización docente de la titulación. El trabajo realizado por la red se está utilizando para elaborar el autoinforme para la reacreditación del grado en Química.

Evaluación del Grado de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante

Una vez implantado el Grado de Biología, es el momento de hacer una revisión profunda de los resultados obtenidos, con el fin de comprobar si éstos son adecuados para garantizar la continuidad de la impartición del mismo. Esta comunicación se presenta como resultado del trabajo que se está realizando en el seno de la Comisión del Grado en Biología, que es el grupo encargado de realizar la autoevaluación de dicho grado. La revisión se centra en comprobar la adquisición de competencias por parte de los estudiantes, en los recursos humanos y materiales que soportan el desarrollo del título y en el análisis de la evolución de los resultados del mismo. Todo ello en tres ámbitos principales: la Gestión del Título, los Recursos de los que se dispone y por último los Resultados obtenidos. Toda esta información será de gran ayuda para poder detectar las fortalezas y debilidades del grado, y de este modo poder reforzar aquellos puntos que se revelen más débiles.

Carbon-, sulfur-, and phosphorus-based charge transfer reactions in inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry

In this work, the influence of carbon-, sulfur-, and phosphorus-based charge transfer reactions on the emission signal of 34 elements (Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, I, In, Ir, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Pd, Pt, S, Sb, Se, Sr, Te, and Zn) in axially viewed inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry has been investigated. To this end, atomic and ionic emission signals for diluted glycerol, sulfuric acid, and phosphoric acid solutions were registered and results were compared to those obtained for a 1% w w− 1 nitric acid solution. Experimental results show that the emission intensities of As, Se, and Te atomic lines are enhanced by charge transfer from carbon, sulfur, and phosphorus ions. Iodine and P atomic emission is enhanced by carbon- and sulfur-based charge transfer whereas the Hg atomic emission signal is enhanced only by carbon. Though signal enhancement due to charge transfer reactions is also expected for ionic emission lines of the above-mentioned elements, no experimental evidence has been found with the exception of Hg ionic lines operating carbon solutions. The effect of carbon, sulfur, and phosphorus charge transfer reactions on atomic emission depends on (i) wavelength characteristics. In general, signal enhancement is more pronounced for electronic transitions involving the highest upper energy levels; (ii) plasma experimental conditions. The use of robust conditions (i.e. high r.f. power and lower nebulizer gas flow rates) improves carbon, sulfur, and phosphorus ionization in the plasma and, hence, signal enhancement; and (iii) the presence of other concomitants (e.g. K or Ca). Easily ionizable elements reduce ionization in the plasma and consequently reduce signal enhancement due to charge transfer reactions.

Tungsten coil atomic emission spectrometry combined with dispersive liquid–liquid microextraction: A synergistic association for chromium determination in water samples

A novel and environment friendly analytical method is reported for total chromium determination and chromium speciation in water samples, whereby tungsten coil atomic emission spectrometry (WCAES) is combined with in situ ionic liquid formation dispersive liquid–liquid microextraction (in situ IL-DLLME). A two stage multivariate optimization approach has been developed employing a Plackett–Burman design for screening and selection of the significant factor involved in the in situ IL-DLLME procedure, which was later optimized by means of a circumscribed central composite design. The optimum conditions were complexant concentration: 0.5% (or 0.1%); complexant type: DDTC; IL anion: View the MathML sourcePF6−; [Hmim][Cl] IL amount: 60 mg; ionic strength: 0% NaCl; pH: 5 (or 2); centrifugation time: 10 min; and centrifugation speed: 1000 rpm. Under the optimized experimental conditions the method was evaluated and proper linearity was obtained with a correlation coefficient of 0.991 (5 calibration standards). Limits of detection and quantification for both chromium species were 3 and 10 µg L−1, respectively. This is a 233-fold improvement when compared with chromium determination by WCAES without using preconcentration. The repeatability of the proposed method was evaluated at two different spiking levels (10 and 50 µg L−1) obtaining coefficients of variation of 11.4% and 3.6% (n=3), respectively. A certified reference material (SRM-1643e NIST) was analyzed in order to determine the accuracy of the method for total chromium determination and 112.3% and 2.5 µg L−1 were the recovery (trueness) and standard deviation values, respectively. Tap, bottled mineral and natural mineral water samples were analyzed at 60 µg L−1 spiking level of total Cr content at two Cr(VI)/Cr(III) ratios, and relative recovery values ranged between 88% and 112% showing that the matrix has a negligible effect. To our knowledge, this is the first time that combines in situ IL-DLLME and WCAES.

Non-spectral interferences due to the presence of sulfuric acid in inductively coupled plasma mass spectrometry

Results of a systematic study concerning non-spectral interferences from sulfuric acid containing matrices on a large number of elements in inductively coupled plasma–mass spectrometry (ICP-MS) are presented in this work. The signals obtained with sulfuric acid solutions of different concentrations (up to 5% w w− 1) have been compared with the corresponding signals for a 1% w w− 1− nitric acid solution at different experimental conditions (i.e., sample uptake rates, nebulizer gas flows and r.f. powers). The signals observed for 128Te+, 78Se+ and 75As+ were significantly higher when using sulfuric acid matrices (up to 2.2-fold for 128Te+ and 78Se+ and 1.8-fold for 75As+ in the presence of 5 w w-1 sulfuric acid) for the whole range of experimental conditions tested. This is in agreement with previously reported observations. The signal for 31P+ is also higher (1.1-fold) in the presence of sulfuric acid. The signal enhancements for 128Te+, 78Se+, 75As+ and 31P+ are explained in relation to an increase in the analyte ion population as a result of charge transfer reactions involving S+ species in the plasma. Theoretical data suggest that Os, Sb, Pt, Ir, Zn and Hg could also be involved in sulfur-based charge transfer reactions, but no experimental evidence has been found. The presence of sulfuric acid gives rise to lower ion signals (about 10–20% lower) for the other nuclides tested, thus indicating the negative matrix effect caused by changes in the amount of analyte loading of the plasma. The elemental composition of a certified low-density polyethylene sample (ERM-EC681K) was determined by ICP-MS after two different sample digestion procedures, one of them including sulfuric acid. Element concentrations were in agreement with the certified values, irrespective of the acids used for the digestion. These results demonstrate that the use of matrix-matched standards allows the accurate determination of the tested elements in a sulfuric acid matrix.

Multi-Element Analysis of Spanish Date Palm (Phoenix dactylifera L.) by Inductively Coupled Plasma-Based Techniques. Discrimination Using Multivariate Statistical Analysis

The elemental analysis of Spanish palm dates by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry is reported for the first time. To complete the information about the mineral composition of the samples, C, H, and N are determined by elemental analysis. Dates from Israel, Tunisia, Saudi Arabia, Algeria and Iran have also been analyzed. The elemental composition have been used in multivariate statistical analysis to discriminate the dates according to its geographical origin. A total of 23 elements (As, Ba, C, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, H, In, K, Li, Mg, Mn, N, Na, Ni, Pb, Se, Sr, V, and Zn) at concentrations from major to ultra-trace levels have been determined in 13 date samples (flesh and seeds). A careful inspection of the results indicate that Spanish samples show higher concentrations of Cd, Co, Cr, and Ni than the remaining ones. Multivariate statistical analysis of the obtained results, both in flesh and seed, indicate that the proposed approach can be successfully applied to discriminate the Spanish date samples from the rest of the samples tested.

Mercury determination in urine samples by gold nanostructured screen-printed carbon electrodes after vortex-assisted ionic liquid dispersive liquid–liquid microextraction

A novel approach is presented to determine mercury in urine samples, employing vortex-assisted ionic liquid dispersive liquid–liquid microextraction and microvolume back-extraction to prepare samples, and screen-printed electrodes modified with gold nanoparticles for voltammetric analysis. Mercury was extracted directly from non-digested urine samples in a water-immiscible ionic liquid, being back-extracted into an acidic aqueous solution. Subsequently, it was determined using gold nanoparticle-modified screen-printed electrodes. Under optimized microextraction conditions, standard addition calibration was applied to urine samples containing 5, 10 and 15 μg L−1 of mercury. Standard addition calibration curves using standards between 0 and 20 μg L−1 gave a high level of linearity with correlation coefficients ranging from 0.990 to 0.999 (N = 5). The limit of detection was empirical and statistically evaluated, obtaining values that ranged from 0.5 to 1.5 μg L−1, and from 1.1 to 1.3 μg L−1, respectively, which are significantly lower than the threshold level established by the World Health Organization for normal mercury content in urine (i.e., 10–20 μg L−1). A certified reference material (REC-8848/Level II) was analyzed to assess method accuracy finding 87% and 3 μg L−1 as the recovery (trueness) and standard deviation values, respectively. Finally, the method was used to analyze spiked urine samples, obtaining good agreement between spiked and found concentrations (recovery ranged from 97 to 100%).

La Reacreditación en el Grado de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante

Implantación de los nuevos Grados, como sustitución de las Licenciaturas en los estudios universitarios, lleva consigo un proceso de Reacreditación, consistente en la revisión de una serie de parámetros de calidad, a realizar una vez terminada su implantación. Este proceso se ha desarrollado en tres ámbitos principales: la Gestión del Título, los Recursos de los que se dispone y, por último, los Resultados, y tiene como fin principal evaluar si los resultados obtenidos son adecuados para garantizar la continuidad de la impartición del Grado. El equipo de trabajo que ha llevado a cabo la revisión y ha puesto en marcha los procesos de mejora en el Grado de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante ha sido la Comisión de Título. La revisión que dicha Comisión ha realizado se ha centrado en evaluar la adquisición de competencias por parte de los estudiantes, en los recursos humanos y materiales que soportan el desarrollo del título, y en el análisis de la evolución de los resultados del mismo. Toda la información generada en este grupo de trabajo, ha sido volcada a la aplicación “AstUA” con la que se gestionan los programas de calidad de toda la Universidad de Alicante.

(Bio)funcionalização de superfícies nanoestruturadas para eletrocatálise e desenvolvimento de biossensores eletroquímicos e óticos

Tese de doutoramento, Química (Química Física), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

O contributo da refeição escolar para a ingestão de minerais: estudo preliminar

O almoço escolar constitui uma oportunidade importante para a aprendizagem de hábitos alimentares saudáveis, sendo as refeições escolares equilibradas associadas ao aumento da concentração dos alunos na sala de aula, melhores resultados académicos e redução do número de dias em que as crianças ficam doentes. Os minerais constituem um grupo fundamental de nutrientes, não podem ser sintetizados pelo organismo e, por isso, têm que ser fornecidos pela alimentação. Este trabalho tem como objetivo determinar a composição em minerais, de refeições escolares colhidas em escolas do 1º ciclo do ensino básico público, na região metropolitana de Lisboa, de modo a avaliar os seu contributo para a dose diária recomendada. Foram analisadas 13 refeições constituidas por: sopa, prato principal de carne ou peixe, acompanhamento, salada, sobremesa e pão de mistura. As amostras foram submetidas a uma digestão ácida por micro-ondas. Os minerais Cobre, Manganês, Ferro, Zinco, Magnésio, Cálcio, Fósforo, Sódio e Potássio, foram determinados por espectrometria de emissão atómica acoplada com plasma indutivo (ICP-OES).Entre os minerais analisados, o Sódio e Potássio foram os mais abundantes, com teores entre 190 - 268 mg/100 g e 46,9 - 193 mg/100 g, respetivamente. Verificou-se que as refeições analisadas contribuem com mais de 50% da dose diária recomendada para o Sódio e 100% da dose diária recomendada para o Potássio. Relativamente ao Cálcio e Ferro as refeições analisadas fornecem 11% e 12 % da dose diária recomendada. O almoço escolar deve fornecer os nutrientes essenciais e, simultaneamente, permitir o desenvolvimento de preferências alimentares saudáveis, variadas e equilibradas. Este estudo permitiu conhecer o perfil de minerais do almoço, servido em escolas na região metropolitana de Lisboa. Este diagnóstico da situação poderá fundamentar a elaboração de programas de intervenção em saúde e de educação alimentar.

Quantificação do teor em metais em azeites e azeitonas da cv Cobrançosa

A olivicultura possui uma grande importância no cenário económico mundial, devido ao facto de a azeitona e o azeite fazerem parte da dieta alimentar de muitos países, especificamente os da região Mediterrânea. A “Cobrançosa” é uma cultivar Portuguesa com muita importância na região de Trás-os-Montes encontrando-se atualmente disseminada por seis regiões de Denominação de Origem Protegida. Os contaminantes emitidos para a atmosfera atingem as oliveiras e as azeitonas através da água, do ar, das plantas e do solo. Embora a ingestão de metais pesados através da azeitona e do azeite seja reduzida, a sua bioacumulação no organismo pode resultar em toxicidade e pôr em causa a saúde pública. É deste ponto de vista, que se centra o objetivo geral deste trabalho. Assim sendo, tentou-se quantificar o conteúdo de metais (de segurança e de qualidade), tais como o alumínio, arsénio, cádmio, chumbo, cálcio, cobalto, cobre, ferro, magnésio, manganês, sódio, níquel, e zinco nas azeitonas e azeites da cv “Cobrançosa” de seis clones em dois estados de maturação, com diferentes rendimentos de produção e diferentes atividades antioxidantes. Verificou-se que todos os metais analisados se encontram de acordo com o legislado e publicado por outros autores, verificando-se neste estudo particular que a componente genética que diferencia as amostras em estudo, não está significativamente relacionada com o conteúdo em metais.

Caracterização física e química da pólvora

O presente trabalho consiste na caracterização física e química da pólvora. Esta caracterização foi realizada para alguns tipos de pólvora, com o objetivo de se poder empregar este tipo de material noutros âmbitos, que não seja só nas Forças Armadas, nomeadamente, no armamento. A caracterização física abrangeu, essencialmente, a caracterização morfológica das amostras tal-qual, nomeadamente, as pólvoras multi-perfurada, tubular, tubular (rocket), cilíndrica, esférica, lamelar, em fita e a pólvora negra. A técnica utilizada foi a observação através de uma lupa estereoscópica. Após a combustão, foi utilizado o microscópio eletrónico de varrimento. A caracterização química foi realizada no âmbito da análise química elementar, e também no âmbito da combustão, às condições atmosféricas. Na análise química elementar, foram estudadas a pólvora multiperfurada, tubular, tubular rocket e em fita, por intermédio da espectrometria de fluorescência de raios-X - dispersão de energia e por espectrometria de absorção atómica de chama. No âmbito da combustão, foram estudas a taxa de queima e a velocidade de propagação de chama, nas amostras de pólvora multi-perfurada e a pólvora de fita, através de técnicas de medição de massa e de visualização de chama. Na discussão de resultados constatou-se que a maioria dos tipos de pólvora estudados pertencem ao grupo dos propelentes de base dupla. Apesar da variabilidade entre amostras, verificou-se que o principal elemento comum é o chumbo. Quanto à taxa de queima, esta apresenta uma evolução aproximadamente linear em todas as amostras. Foi, ainda, apresentada uma velocidade de propagação de chama característica para os dois tipos de pólvora estudados, tendo sido estabelecida para a pólvora multi-perfurada uma velocidade SR = 1,1 mm/s, para em fita, SR = 6,0 mm/s.