ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE COMPLEXAÇÃO DE ÍONS COBRE UTILIZANDO MEMBRANA OSMÓTICA EM SUBSTÂNCIAS HÚMICAS AQUÁTICAS DO RIO NEGRO – AM
AUTORES: Costa, M.M. (IFAM) ; Bolson, M.A. (INPA) ; Sargentini Jr., (INPA)
RESUMO: As Substâncias Húmicas Aquáticas (SHA) atuam principalmente como agente complexante influenciando diretamente no transporte, acúmulo e biodisponibilidade de metais no ambiente. Com o intuito de avaliar o comportamento de complexação das SHA com e sem a presença de íons Cobre desenvolveu-se um sistema utilizando membrana osmótica. As concentrações de íons Cobre foram determinadas por GFAAS. O comportamento das SHA nas primeiras 24 horas demonstra alterações no equilíbrio e variações características de rearranjos inter e/ou intramoleculares nas SHA ao interagirem com íons Cobre formando diferentes complexos e tendendo a um equilíbrio durante o decorrer do tempo de reação.
PALAVRAS CHAVES: rio Negro - AM; SHA; Diálise
INTRODUÇÃO: O rio Negro é um dos principais afluentes do rio Amazonas e grandes partes das substâncias orgânicas contidas neste rio encontram-se como SHA que são formadas pela transformação de biomoléculas, durante o processo de decomposição de resíduos vegetais e animais presentes no ambiente (SARGENTINI JR. et al., 2001). Em ambientes aquáticos íons metálicos podem ser encontrados livres ou complexados e, neste caso, lábeis ou inertes (ZARA 1997). As SHA são os principais agentes complexantes de metais sendo que os complexos formados possuem diferentes estabilidades as quais são altamente dependentes do pH, espécies metálicas, força iônica, concentração de SHA e condições redox (ARAÚJO et al., 2002). Vários métodos têm sido utilizados para obter informações sobre o comportamento e a capacidade complexante, sendo o Cobre, o íon metálico mais utilizado nesses estudos devido sua característica de formar complexos estáveis com muitos ligantes de ocorrência natural nas águas (ROCHA E ROSA 2003). Para o estudo das interações entre SHA e íons Cobre utilizou-se a técnica de equilíbrio em diálise contínua, pois é simples e oferece a vantagem de fornecer a isotermia de interação e a variação de energia livre aparente de interação medindo quantitativamente o grau de extensão da interação (VOLPE E SILVA FILHO 1994). O interesse em estudar o comportamento das SHA deve-se ao importante papel desempenhado nos ecossistemas aquáticos proveniente da sua multiplicidade de sítios ligantes.
MATERIAL E MÉTODOS: Foi desenvolvido um sistema utilizando membrana osmótica, com porosidade de 1KDa, postas internamente em coluna de vidro. As soluções doadoras foram posta em erlemeyeres de vidro e mantidas sobre agitação constante. As soluções aceptoras foram posta em tubos de 10 mL. Bombas peristálticas foram utilizadas para controlar a vazão e bombear as soluções aceptoras e doadoras dentro da coluna de vidro e em sentidos opostos. Em tempos regulares de 0, 2, 4, 8, 12, 24, 48, 72 e 96 horas, coletaram-se alíquotas de 3 µL de ambos os compartimentos destinados a análise de Cobre. A determinação da concentração dos íons de Cobre foi feita por GFAAS da marca Perkin Elmer, modelo SIMAA 6000. Solução de modificadores químicos Pd e Mg foram preparadas a partir da diluição de soluções estoque 10.000 mg.L-1 Pd(NO3)2 em 15% HNO3 e 10.000 mg.L-1 Mg(NO¬3)2 da Perkin Elmer como descrito por Gama (2010). No estudo do comportamento de complexação usando apenas SHA utilizou-se solução doadora de SHA (20 mg.L-1) com volume de 200 mL e como solução aceptora utilizou-se água deionizada com KNO3 (1500 mg.L-1) com volume no tubo de 2 mL. Para determinar o comportamento entre as SHA e íons de Cobre utilizou-se solução doadora de SHA (20 mg.L-1) com íons de Cobre (20 mg.L-1) em um volume de 200 mL e como solução doadora utilizou-se água deionizada com KNO3 (1500 mg.L-1) com volume no tubo de 2 mL. Foi utilizado KNO3 para ajustar a força iônica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A interação entre as SHA e espécies metálicas é determinada por uma série de fatores, incluindo o número de átomos que formam a ligação com o metal, a concentração do íon metálico, concentração de SH, pH, tempo de complexação, etc. (ROCHA E ROSA 2003). O comportamento das SHA sem adição de cobre está representado na figura 1. As primeiras 24 horas de contato reforça a hipótese de rearranjos inter e/ou intramoleculares nas moléculas de SHA segundo Sargentini Jr., et al. (2001). Acredita-se que, nas primeiras horas ocorreram alterações no equilíbrio entre SHA e íons Cobre originalmente complexados havendo a liberação desses íons proveniente da quebra de ligações nas moléculas das SHA. Após esta perca dos íons há um novo rearranjo molecular nas SHA que compete e complexa novamente íons Cobre. Esta observação pode também ser evidenciada pelo o aumento da concentração de cobre na solução aceptora. A capacidade das SHA em complexar metais está relacionada com o alto teor de oxigênio encontrado em sua estrutura predominantemente na forma de grupos carboxílicos e fenólicos, sendo esses grupamentos os principais responsáveis pelas características de complexação de metais (ROCHA E ROSA 2003). O comportamento das SHA com adição de íons cobre está representado na figura 2. Os resultados obtidos durantes as primeiras 24 horas de contato mostram que a concentração de cobre na solução de SHA oscila com maior frequência se comparado com a Figura 1. Esse comportamento reforça a hipótese de uma grande modificação na estrutura molecular promovendo rearranjos inter e/ou intramoleculares nas moléculas das SHA quando estas interagem com excesso de íons Cobre formando diferentes espécies metal-SHA tendendo a estabilizar com o decorrer d tempo, como afirma Sargentini Jr., et al (2001).
Comportamento das SHA sem adição de íons Cobre
Variação na concentração de íons Cobre em função do tempo. Solução doadora: 20 mg.L-1 de SHA. Solução aceptora: água deionizada.
Interação das SHA com íons Cobre
Variação na concentração de íons Cobre em função do tempo. Solução doadora: 20 mg.L-1 de SHA com 4 mL de Cobre. Solução aceptora: água deionizada.
CONCLUSÕES: Os resultados deste trabalho indicam que o sistema desenvolvido é viável para avaliar o comportamento de complexação das SHA com íons Cobre durante o tempo de reação. O estudo de complexação dos íons Cobre complexado com SHA mostra uma grande variação no comportamento evidenviado pelas concentrações de íons Cobre nas primeiras 24 horas e tendendo a um equilíbrio durante o decorrer do tempo, confirmando a teoria de rearranjos inter e/ou intramoleculares nas SHA ao interagirem com íons cobre durante o tempo de reação formando diferentes complexos.
AGRADECIMENTOS: CNPq, Laboratório de Química Analítica Ambiental do INPA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARAÚJO, A. B.; ROSA, A. H.; ROCHA, J. C.; ROMÃO, L. P. C. 2002. Distribuição de metais e caracterização das constantes de troca entre espécies metálicas e frações húmicas aquáticas de diferentes tamanhos moleculares. Química Nova, 25: 1103-1107.
GAMA, C. A. F. da. 2010. Determinação direta e simultânea de alumínio / ferro e cobre / cromo em água do rio Negro – por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Amazonas, Manaus, Amazonas.
ROCHA, J. C.; ROSA, A. H. 2003. Substâncias húmicas aquáticas: interações com espécies metálicas. UNESP, São Paulo. 120pp.
SARGENTINI JR., É.; ROCHA, J. C.; ROSA, A. H.; ZARA, L. F.; SANTOS, A. dos. 2001. Substâncias húmicas aquáticas: fracionamento molecular e caracterização de rearranjos internos após complexação com íons metálicos. Química Nova. 24: 339-344.
VOLPE, P. L. O.; SILVA FILHO, E. A. 1994. Estudo da interação proteína-surfatante pelo método de equilíbrio de diálise. Química Nova, 17: 199-204.
ZARA, L. F. 1997. Estudo das interações entre Mn, Ni, Cu, Cd e Pb com ácido húmico aquático utilizando resina fosfato de celulose (FOSCEL ). Dissertação de mestrado, Universidade Estadual Paulista Instituto de Química de Araraquara, São Paulo.
