IDENTIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE METAIS PESADOS UTILIZADO ELETRODOS MODIFICADOS COM BISMUTO

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

de Oliveira Silva, C. (UESPI) ; da Silva Santos, R. (UESPI) ; Brandão Lima, A.E. (UESPI)

Resumo

Este trabalho apresenta um estudo para o preparo de eletrodos modificados com bismuto para detecção de metais pesados em água como cádmio, zinco e chumbo. E apresenta uma metodologia simples e de baixo custo. Constatou-se que quando comparado ao branco as medidas feitas na presença dos metais apresentaram um sinal de oxidação. Observou-se que o aumento no sinal (corrente) ocorre com uma boa linearidade. A relação linear (com coeficiente de correlação de 0,9801) do sinal de corrente com o aumento da concentração do analito, na faixa de concentração de 0,5 x 10-5 a 5,0 x 10-5 mol/L.

Palavras chaves

metais; eletrodos; bismuto

Introdução

O eletrodo modificado com bismuto (EMBi) tem apresentado-se como uma excelente alternativa para substituir os de mercúrio, em análises eletroquímicas, devido sua capacidade de formar ligas com metais pesados, amplo intervalo de potencial negativo, alta sensibilidade e baixa toxicidade. (AGAPESCU, et. al. 2013) Recentemente, pesquisas mostram que o uso de técnicas eletroanáliticas com EMBi vem se intensificando no que refere a identificação e quantificação de metais pesados. Os quais, quando presentes nos corpos hídricos (lagos, rios e fontes subterrâneas), oferecem riscos à saúde humana e de outros animais. Neste mesmo contexto, as técnicas de pulso aliadas a etapas de pré-concentração vem sendo investigadas em eletroanalítica por gerarem melhor sensibilidade. A voltametria de onda quadrada (SWV) é uma das técnicas de medição de pulso mais rápidas e sensíveis. Os seus limites de detecção podem ser comparados aos das técnicas cromatográficas e espectroscópicas. ( REHACEK, et. al. 2008) O aprimoramento das análises eletroquímicas está intimamente relacionado ao aperfeiçoamento de eletrodos (sensores), que são muito versáteis para detecção de compostos de interesse ambiental, biológico e industrial. Neste caso, os EMBi podem mostram-se uma alternativa pois possuem baixo custo relativo, simples processo de construção e alto grau de susceptibilidade do sinal analítico. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de uma metodologia para o preparo de microeletrodos de cobre a partir de materiais de baixo custo. Os microeletrodos são construídos de cobre obtido de cabo flexível e resina Epóxi. (YANG, et. al. 2006)

Material e métodos

O corpo dos eletrodos, investigados neste estudo, foi construído a partir de fios de cobre. A ideia principal deste trabalho foi a eletrodeposição de bismuto e da formação da amalgama dos metais na extremidade do fio de cobre, que ficou imersa na solução contendo as espécies analisadas. Os eletrodos de cobre foram empregados como eletrodos de trabalho em célula eletroquímica configurada com três eletrodos. Eletrodos de grafite e de Ag/AgCl utilizados como auxiliar e referência, respectivamente. Os estudos eletroquímicos foram feitos com voltametria de onda quadrada (SWV) aliada a uma etapa de pré-concentração. Para a SWV foram utilizados os parâmetros: 25 Hz (frequência), 25 mV (amplitude) e 50 mV (incremento de potencial). O tempo de pré-concentração foi de 300 s. O estudo de detecção e quantificação de multimetais foi realizado com os íons dos metais pesados Cd2+, Pb2+ e Zn2+ solubilizados em tampão ácido acético- acetato (pH 4,5). Neste estudo, realizou-se medidas na ausência dos metais (condição chamada de branco) e varreduras após a adições sucessivas de 25, 50, 75 e 100 µL das soluções 0,01 mol L-1 dos metais pesados e adequados volumes de solução 0,02 mol /L -1 Bi(NO3)3, em uma célula eletroquímica contendo 20 mL de tampão. Os estudos eletroquímicos foram feitos com eletrodo de Cu na dimensão de 1,02 mm. Todos os estudos foram realizados com sucessivas varreduras em janela catódica que variou de -0,85 até 0,2 V.

Resultado e discussão

Estudos eletroquímicos foram realizados variando-se a concentrações das soluções contendo íons dos metais Zn2+, Cd2+ e Pb2+. A Figura 1 apresenta as curvas SWV obtidas para soluções dos metais pesados com a adição de volumes de solução de Bi(NO3)3 variando de 25 há 100 µL. Os voltamogramas apresentam um progressivo aumento nos valores de corrente com o aumento da concentração dos metais analisados, quando comparado ao branco. Os picos que surgem em ca.-0,70, -0,46 e -0,24 V são atribuídos ao Zn2+, Cd2+ e Pb2+, respectivamente. O pico de corrente que surge como um “ombro” em potencial ligeiramente superior ao do Pb2+ é atribuído ao Bi2+ presente na solução. Estudos mostram que o bismuto deve formar um amalgama com os outros metais durante a etapa de pré-concentração e é o responsável pela intensificação da corrente durante a varredura anódica (WANG et. al. 2000). Os valores de corrente, registrado em -0,46 V, foram utilizados para construir a curva padrão (Inset nas Fig. 1). De modo geral, observa-se que o aumento no sinal (corrente) ocorre com uma boa linearidade. O coeficiente de correlação foi determinado em 0,9801, para as concentrações de faixa 0,5x 10-5 a 1,25x 10-5 mol/L (Inset na Fig. 1).

Voltamogramas obtidos por onda quadrada,tendo como resultado os picos atribuídos ao Zn2+, Cd2+ e Pb2+ respectivamente.

Conclusões

A construção de eletrodos de cobre a partir de cabos flexíveis apresenta-se uma metodologia ser simples e de baixo custo para estudos em eletroanalítica. A utilização de bismuto para formação de amalgama sobre o eletrodo de cobre mostrou- se adequada para a investigação dos metais Zn, Cd e Pb em um única varredura (análise de multimetais). Verifica-se que o bismuto apresenta baixa toxicidade e janela potencial que variou de -0,85 até 0,1 V (versus eletrodo de Ag/AgCl).

Agradecimentos

Há UESPI – Universidade Estadual do Piauí Ao laboratório de pesquisa Geratec e ao CNPQ.

Referências

AGAPESCU, C.; COJOCARU, A.; COTARTA, A.; VISAN, T. Electrodeposition of bismuth, tellurium, and bismuth telluride thin films from choline chloride – oxalic acid ionic liquid. J Appl Electrochem, V. 43, p.309–321, 2013.
REHACEK, V.; HOTOVY, I.; VOJS M.; MIKA F. Bismuth film electrodes for heavy metals determination. Microsyst Technol, V.14, p. 491– 498, 2008.
WANG, J.; LU, J.; HOCEVAR, S. B.; FARIAS, P. A. M. Bismuth-coated carbon electrodes for anodic stripping voltammetry. Analytical Chemistry, V. 72, p. 3218– 3222, 2000.
YANG, M.; ZHANG, Z.; HU, Z.; LI, J. Differential pulse anodic stripping voltammetry detection of metallothionein at bismuth film electrodes. Talanta, V. 69, p. 1162– 1165, 2006.