Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Estudo das condições experimentais para determinação de cromo em fertilizantes fosfatados por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e extração por ultrasson
AUTORES: Rezende, H.C. (UFU) ; Coelho, N.M.M. (UFU)
RESUMO: Neste trabalho foi desenvolvido um método para determinação de Cr em fertilizantes
fosfatados por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica em
forno de grafite e extração por ultrasson. O programa de temperatura foi otimizado
utilizando planejamento fatorial e superfície de resposta, foram estudadas as
melhores temperaturas de pirólise e de atomização, bem como o uso de
modificadores permanentes. Na condições otimizadas foi utilizado tubo de grafite
tratado com paládio e temperatura de 400º C para pirólise e 2680ºC para
otimização. O estudo da extração foi realizado utilizando material certificado
NIST695. Extração extração 100% foi obtida utilizando solução de 2 mol
L-1 de HCl e 30 minutos de sonicação.
PALAVRAS CHAVES: cromo; fertilizante fosfatado; GFAAS
INTRODUÇÃO: As plantas necessitam de substâncias essenciais para o seu desenvolvimento como
macronutrientes: nitrogênio, fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e potássio; e
micronutrientes: boro, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdênio e
zinco (WATSON et al., 2012). Alguns destes elementos estão
fartamente disponíveis no meio ambiente e são diretamente assimiláveis pelas
plantas, entretanto outros elementos não estão abundantemente disponíveis nos
solos ou o processo de adsorção pelas plantas é muito lento (YU-KUI et al.,
2012). A ausência destes nutrientes causa prejuízo no crescimento e no
desenvolvimento da planta, desta forma com a finalidade de suprir as
deficiências em substâncias vitais à sobrevivência dos vegetais, os
fertilizantes são utilizados intensamente na agricultura, pois fornecem
substâncias essenciais para o desenvolvimento dos vegetais. A sua aplicação nos
solos possibilita manter a capacidade produtiva dos mesmos ou até aumentar, uma
vez que repõem os nutrientes retirados do solo a cada ciclo de colheita.
Entretanto apesar dos fertilizantes fornecerem nutrientes essenciais para o
crescimento e desenvolvimento das plantas, eles podem conter em suas composições
contaminantes, como metais tóxicos (As, Cr, Cd, Pb) que são causam sérios
prejuízo ao meio ambiente e principalmente a saúde humana (AYDIN et al., 2010).
Portanto desta forma
é necessário realizar um controle dos teores destes nos fertilizantes para
assegurar a qualidade dos alimentos, reduzindo a entrada destes na cadeia
alimentar. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia analítica
para a determinação de Cr em fertilizantes fosfatados por espectrometria de
absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafite e extração por
ultrasson.
MATERIAL E MÉTODOS: Um espectrofotômetro de absorção com forno de grafite Varian (Mulgrave,
Australia), modelo AA240Z equipado com corretor de Zeeman, foi utilizados em
todas as leituras. Tubos de grafite com plataforma L'vov foram empregadas para a
atomização dos analitos. Lâmpada de catodo oco de Cr foi usada como fonte de luz
e argônio (99,99% de grau), foi utilizado como gás inerte de limpeza. Os
reagentes utilizados foram de grau analítico. Uma solução estoque de 1000 mg
L-1 de Cr foi utilizada no preparo das soluções de trabalho através
de diluições apropriadas. Para otimização do programa de temperatura
primeiramente foi realizada uma triagem com diferentes tubos de grafite com
plataforma tratada com diferentes tipos de modificadores permanentes. Após esta
escolha foi realizado um planejamento fatorial (PF) 23 para as
variáveis
temperatura de pirólise (TP), temperatura de atomização (TA) e modificador. A
partir dos resultados obtidos neste planejamento através de um planejamento
composto central (CCD) foi obtida uma superfície de resposta, determinando as
melhores condições de análise. No estudo da extração das amostras foi utilizado
material de referência certificado NIST SRM 695 (oligoelementos em Multi-
Nutriente Fertilizantes), foram estudadas as variáveis tempo de sonicação e
concentração do extrator (HCl). Na extração 100 mg da amostra foi pesada em
frascos de centrifuga e adicionados 20 mL do extrator, em seguida a amostra foi
levada para o banho utrasônico. Após a sonicação, a amostra foi submetida a
centrifugação e o sobrenadante foi separado. O Cr foi determinado por GFAAS,
utilizando as condições otimizadas para leitura.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na triagem dos tubos modificados os tubos tratados com Zr e Pd foram escolhidos
por apresentarem melhor sinal analítico e resolução de pico. Após a triagem foi
realizado um PF para TA (2000 - 2400 °C), TP (800 - 1200 ºC) e modificador
(zircônio e paládio). Os resultados obtidos foram tratados e os resultados estão
apresentados em um gráfico de Pareto conforme Figura 1.
A partir do gráfico de Pareto foi possível observar que todas as variáveis
apresentaram efeito significativo na absorvância. A variável mais significativa
foi a TA, seguida pelo modificador. Como o modificador é uma variável
qualitativa e os resultados indicaram que no nível positivo a sensibilidade foi
favorecida, o tubo modificado com paládio foi escolhido para a seqüência da
otimização. Para o refinamento das TA e TP foi construído um CCD, seguindo as
tendências observadas no PF. A superfície de resposta obtida está apresentada na
figura 2 o modelo estatístico obtido apresentou um máximo de resposta, onde os
valores máximos foram de 400º C e 2680º C para TP e TA, respectivamente.
No estudo da extração foi avaliado o tempo de sonicação na faixa de 5 a
60 min, utilizando 20 mL HCl 0,1 mol L-1. Foi observado um aumento na
extração com o aumento do tempo de sonicação, entretanto este aumento não foi
pronunciado havendo somente a melhora de 12% no percentual de extração na faixa
estudada, com um percentual de extração de 44%. Desta forma o tempo de 30
minutos foi escolhido para a seqüência da otimização e foi realizado o estudo da
concentração de HCl na faixa de 0 a 4 mol L-1. Neste estudo, a partir
de concentração de 2 mol L-1 foi obtida uma extração quantitativa,
sendo a concentração de 2 mol L-1 e tempo de 30 minutos escolhidos
para realizar a extração.
Gráfico de Pareto
Superfície de Resposta
CONCLUSÕES: A utilização da do tubo de grafite tratado com modificador permanente melhorou a
sensibilidade do método, em comparação as condições recomendadas pelo fabricante.
A otimização do programa de temperatura utilizando a quimiometria foi um
procedimento simples e rápido, melhorando a sensibilidade e reduzindo o número de
experimentos, e desta forma economizando tempo, reagentes, amostras e tubos de
grafite. A utilização do ultrasson permitiu o preparo da amostra utilizando uma
concentração baixa de ácido e um tempo relativamente pequeno quando comparado ao
métodos clássicos de abertura de amostra
AGRADECIMENTOS: Agradecemos a Capes, Fapemig, CNPq e IQUFU.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AYDIN, I.; AYDIN, F.; SAYDUT, A.; BAKIRDERE, E.G.; HAMAMCI, C. 2010. Hazardous metal geochemistry of sedimentary phosphate rock used for fertilizer (Mazıdag, SE Anatolia, Turkey). Microchem. J., 96: 247–251.
WATSON, C.A.; ÖBORN, I.; EDWARDS, A.C; DAHLIN, A.S.; ERIKSSON, J.; LINDSTRÖM, B.E.M.; LINSE, L; OWENS, K.; TOPP, C.F.E; WALKER, R.L. 2012. Using soil and plant properties and farm management practices to improve the micronutrient composition of food and feed. J. Geochem. Explor. 121: 15–24.
YU-KUI, R.; JING, H.; FAFU, R. 2012. Determination of seven plant nutritional elements in potassium dihydrogen phosphate fertilizer from northeastern. China. J. Saudi Chem. Soc. 16: 89–90.