Determinazione quantitativa ioduri nelle urine

Generalità: Si stima che almeno il 90% dello iodio presente nell’organismo umano viene eliminato, sotto forma di ioduro, con le urine. Quantificare quanto iodio viene secreto diventa perciò il mezzo principale per scoprire carenze ed eccessi nella dieta quotidiana ed anche rivelare problemi ghiandolari come le patologie endocrine che coinvolgono la funzionalità tiroidea. Il fabbisogno medio giornaliero dipende fortemente dall’età e dal sesso ed è particolarmente elevato in certe situazioni come gravidanza e allattamento. Mentre nell’adulto 150 µg al giorno di iodio possono essere considerati un valore medio, questo sale a 250 in periodo di gestazione/allattamento. Per un neonato siamo a livelli di 40, ma già a 10 anni si eguaglia il fabbisogno di un adulto.

La determinazione analitica di questo elemento è oggi facilmente eseguibile mediante ICP. Si tratta però di una metodica piuttosto costosa e disponibile solo in centri specializzati. E’ tuttavia possibile, con mezzi modesti e costi limitati, eseguirla in proprio. La metodica che segue non vuole assolutamente inserirsi come alternativa a quella ufficiale, piuttosto deve essere intesa come possibilità per un monitoraggio frequente e prolungato nel tempo e, in caso di deviazione dai valori abituali, è bene pensare di sottoporsi ad esami più approfonditi presso le strutture competenti.

Principio del metodo:

Si basa sulla reazione di Kolthoff-Sandell, dal nome di coloro che per primi la pubblicarono su Mikrochem. Acta 1937;1:9-25 (vedi nota 1). La reazione tra cerio tetravalente e arseniti in ambiente acido procede con estrema lentezza, tanto che per completarla devono trascorrere alcuni giorni.

Minime quantità di ioduri e iodati accelerano notevolmente la velocità di questa reazione.

La graduale scomparsa del cerio(IV) è facilmnete percepibile dall'indebolimento del colore giallo:

La misurazione spettrofotometrica permette di seguire al meglio l'evolvere della reazione nel tempo:

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La lettura a 405 nm dopo 15 minuti dall'ultima aggiunta di reagente è quella ottimale:

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Si ipotizza che in un primo momento il cerio(IV) ossidi gli ioduri a iodio elementare

2Ce4+ + 2I- ===> 2Ce3+ + I2

Poi lo iodio ossida lo ione arsenito:

I2 + HAsO2 + 2H2O ===> H3AsO4 + 2I- + 2H+

Lo ione ioduro che si riforma può ridurre altro cerio e il ciclo continua fino a scomparsa del cerio(IV)

L’eventuale iodato inizialmente presente è ridotto a ioduro da parte dell’arsenito:

IO3- + 3HAsO2 + 3H2O ===> 3H3AsO4 + I-

Come si può vedere, si tratta di una reazione sensibilissima.

Il limite inferiore di rilevabilità è tale che si possono ancora misurare contenuti di iodio (in 250 µL di campione) pari a 0,000002 mg dell'elemento

Reagenti (vedere nota 2):

- miscela acida ossidante: miscelare 1 volume di HNO3 al 67% con 4 volumi di HClO4 al 70%.

- soluzione di arsenito: sciogliere 1,0 g di As2O3 in 20 mL di NaOH 1M e portare a volume in 200 mL

- soluzione di cerio: sciogliere 3,2 g di solfato di cerio e ammonio diidrato (CAS n° 10378-47-9) in acqua contenente 40 mL di acido solforico concentrato e portare a volume di 1000 mL.

- Soluzione standard di iodato: sciogliere 168,5 mg di KIO3 e portare a 1000 mL con acqua. Si diluisce ulteriormente 1:100 per avere una soluzione a 1 ppm. Con questa soluzione si preparano gli standard di riferimento introducendone, per esempio, 0,5-1,0-2,0-4,0 mL in un matraccio da 10 mL e portando a volume. Avremo così soluzioni contenenti 50-100-200-400 µg/L di iodio

- cloruro di sodio in polvere fine

Strumentazione:

- spettrofotometro con cuvette in vetro da 10 mm (vedere nota 3)

- provette in vetro borosilicato, con tappo a vite e guarnizione di chiusura in PTFE, dimensioni 16X160 mm, fondo piatto.

- piastra elettrica riscaldante con temperatura superficiale di ca. 150 °C

- microcucchiaio per il dosaggio dell’NaCl (per dosi da 60 mg)

- pipette a volume fisso e variabile con puntali in PP

Procedura:(vedere nota 5)

Introdurre nella provetta 250 µL di urina e 750 µL della miscela acida ossidante. Posizionare la provetta ben chiusa sulla piasta riscaldandola poi per 100 minuti.

Dopo raffreddamento (vedere nota 4) aggiungere 5,0 mL di soluzione di arsenito, 62 mg di NaCl e mescolare fino a completa dissoluzione.

Attendere 10 minuti .

Addizionare 4,0 ml di soluzione di cerio, mescolare ed effettuare la lettura a 405 nm dopo esattamente 15 minuti dall'aggiunta. Usare cuvette da 10 mm di cammino ottico.

Risultati: dal valore dell'assorbanza a 405 si ricava il contenuto di iodio avvalendosi del seguente grafico:

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Interferenze:

Solamente l’osmio e il rutenio danno una simile reazione. I bromuri hanno un effetto, rispetto agli ioduri, di circa 10^6 volte inferiore. Ancor meno è l’attività catalitica dei cloruri, stimata come 10^7 volte inferiore.

Il platino, per fare un esempio, come ione cloroplatinato ha una debole azione corrispondente a 0,0005 volte quella degli ioduri.

Note:

nota 1: Izaak Maurits Piet Kolthoff e Ernest Birger Sandell, entrambi professori di chimica analitica all’universita del Minnesota.

nota 2: tutti i reagenti devono avere un contenuto di iodio estremamente basso. Si consiglia di usare solamente reagenti certificati in tale senso.

nota 3: in alternativa si può usare un più economico colorimetro a filtri

nota 4: il liquido deve risultare praticamente incolore. La presenza di cristalli in seno al liquido rientra nella norma e non pone problemi.

nota 5: la velocità dell areazione è influenzata dalla temperatura. per assicurarsi una buona riproducibilità dei risultati eseguire l'analisi in un locale termostatato a 25 °C.

saluti

Mario