Otimização das variáveis para construção de um método analítico mais limpo na determinação de íons cobre (II) em aguardente de cana por spot test-reflectância difusa.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Verde

Autores

Souza, J.C. (UNESP) ; Toci, A.T. (UNESP) ; Pezza, H.R. (UNESP) ; Pezza, L. (UNESP)

Resumo

Neste trabalho, propomos avaliar a determinação de íons cobre(II) em aguardente de cana-de-açúcar, através de sua complexação com PAN e empregando a combinação spot test-reflectância difusa na construção de um método analítico mais limpo. Espectros de absorção do complexo e do complexante foram obtidos, verificando-se a máxima sensibilidade a 559 nm. As variáveis otimizadas foram: graduação alcoólica e pH da solução de íons Cu(II), tempo e concentração de PAN, sendo os ótimos definidos como 40,0% v/v, 5,0 upH, 5 minutos, e 0,12% m/v, respectivamente. A curva padrão é descrita por y= 0,0397x + 0,0153, ld= 0,19 mg/L e LQ= 0,53 mg/L. Conclui-se que, utilizando PAN no sistema estudado, é viável o emprego desse procedimento para determinação futura de cobre em aguardente de cana-de-açúcar.

Palavras chaves

aguardente de cana ; cobre; reflectância difusa

Introdução

Como o vinho na Itália, o uísque na Escócia, a cerveja na Alemanha, o Brasil vem se destacando na produção de aguardente de cana, sendo a segunda bebida alcoólica mais consumida no país e a terceira no mundo, atrás apenas da vodca e do soju (bebida asiática à base de sorgo)(SEBRAE, p.259, 2011). A aguardente é definida pelo Decreto nº 2314 de 04/09/1997, artigo 91 do Ministério da Agricultura, Pecuária e do Abastecimento (MAPA), como a bebida com graduação alcoólica de 38 a 54% v/v a 20,0ºC, obtida do destilado alcoólico de cana ou pela destilação do mosto fermentado de cana, podendo adicionar até 6,0 g/L de açúcares,expressos em sacarose(CARDOSO, p.152, 2001). Uma preocupação recorrente é o cuidado e o respeito com o meio ambiente, assim todos os procedimentos realizados na construção do método houve a inclusão e a prática dos princípios da química verde. Esses princípios visam reduzir e prevenir a utilização de substâncias tóxicas, produção de resíduos, podendo poluir o meio ambiente e gerar custos adicionais em um provável tratamento desses resíduos. A ideia de Química Verde visa também o uso racional de energia e matérias–primas renováveis(LENARDÃO, p.123, 2003). Nos últimos anos a combinação spot test-espectroscopia de reflectância difusa vem ganhando destaque devido a rapidez e simplicidade das análises, baixo consumo de reagentes (em média, 20 a 30 µL), boa sensibilidade, possibilidade de medidas “in situ” (portabilidade), baixa geração de resíduos ao meio ambiente e baixo custo relativo dos equipamentos(LUIZ et al, p.2546, 2012). Assim, neste trabalho adequamos as condições experimentais para a reação dos íons Cu(II) com PAN na combinação spot test-reflectância difusa, visando a construção de uma metodologia para a determinação de cobre em aguardente de cana.

Material e métodos

A reação de complexação dos íons Cu(II) com o agente cromogênico PAN foi estudada no sistema spot test-reflectância difusa. A reação de complexação foi realizada em papel de filtro, denominado spot test, com ajuda de um micropipetador e um suporte. Adicionou-se 30μL de uma solução de PAN com concentração de 0,10% m/v em etanol e, em seguida, após secagem, 30 μL de uma solução alcoólica a 40% v/v com concentração de 5,0 mg/L de íons Cu(II). A reação no papel de filtro é evidenciada pela formação de uma mancha de coloração violeta. A leitura das absorvâncias foram realizadas com auxílio de um equipamento portátil composto de uma esfera integrada com fibra óptica, acoplado a um espectrofotômetro. Utilizando o branco de solventes como referência, obteve-se o espectro de absorção do complexo. Nas mesmas condições experimentais verificou-se a influência da variação do teor alcoólico (35 a 55% v/v) da solução de íons Cu(II). Definido o teor alcoólico da solução, verificou-se a variação da concentração do agente cromogênico PAN em etanol, no intervalo de 0,01 a 0,20% m/v. Na sequência, empregando o planejamento fatorial 22 composto, tipo estrela e com ponto central e adotando as condições otimizadas anteriormente, verificou-se as melhores condições das variáveis pH da solução alcoólica de íons Cu(II) e tempo de formação do complexo. O intervalo de pH utilizado variou de 2 a 6 e o tempo de 5 a 20 minutos para a reação química. Posteriormente, avaliou- se a estabilidade óptica do complexo formado em função do tempo por um período de 2 horas. Finalmente, obteve-se uma curva analítica de calibração para os íons Cu(II), variando a concentração do íon de 1,0 a 5,0 mg/L na solução alcoólica.

Resultado e discussão

Analisando o espectro de absorção no visível, adotamos o comprimento de onda de 559 nm para o estudo de complexação do íon. Na avaliação do teor alcoólico da solução de íons Cu(II), o intervalo de concentração alcoólica de 35 a 40% v/v mostrou maior sensibilidade. Desta forma, selecionou-se a concentração de 40% v/v por aproximar-se da concentração média das aguardentes de cana. O agente cromogênico PAN apresentou boa absorção no intervalo de concentração de 0,10 até 0,18% m/v. Portanto, a concentração de PAN adotada como ideal foi de 0,12% m/v, pois além de permitir que pequenas variações desta concentração não ocasione perdas de sinal analítico, economizando-se assim reagente. A superfície de resposta do estudo de formação do complexo em função do pH da solução alcoólica e do tempo de reação está representada na Figura 1. De acordo com a superfície obtida, pelo planejamento fatorial (Figura 1), observa-se máxima absorção no pH próximo a 5,0, e que a variável tempo de reação não interfere de forma significativa na absorbância. Assim sendo, fixou-se o pH em 5,0 e tempo de 5 minutos para os demais estudos. O complexo formado através da reação dos íons Cu(II) e o agente cromogênico PAN, demonstrou ser bastante estável no período avaliado, com medidas de reflectância praticamente constantes pelo período de 2 horas. Finalmente, mantendo-se constante as variáveis otimizadas, obteve-se a curva analítica de calibração (Figura 2) para íons cobre (II), descrita pela equação y = 0,0397x + 0,0153, R2= 0,9992, com limites de detecção e quantificação de 0,16 mg/L e 0,52 mg/L, respectivamente.

A superfície de resposta é descrita pela equação: ΔAbs = - 0,0947 + 0,1302pH - 0,0035t - 0,0135pH2 + 0,0001t2 + 2,8485.10-5pHt.

Conclusões

Conclui-se que as condições ótimas para a complexação dos íons Cu(II) com o agente cromogênico PAN na combinação spot test-reflectância difusa com detecção a 559 nm são: concentração da solução alcoólica de íons Cu(II) de 40% v/v, concentração da solução do agente cromogênico PAN a 0,12% m/v, pH da solução alcoólica de 5,0 e tempo de reação de 5 minutos. A estabilidade do complexo demonstra leituras confiáveis por no múnimo 2 horas. Portanto, com essas condições podemos desenvolver uma metodologia mais limpa, rápida, simples, barata, portátil e sensível para determinar íons cobre(II).

Agradecimentos

Ao Instituto de Química da UNESP–Araraquara/SP e a CAPES pelo apoio técnico e financeiro cedidos para a realização deste trabalho.

Referências

CARDOSO, M. das G.; Análise físico-químicas de aguardente. In: Produção de aguardente de cana-de-açúcar. Lavras: UFLA/FAEPE, 2001, 152.
LENARDÃO, E. J., “Green Chemistry” – Os 12 princípios da química verde e sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa, Química Nova, 26(1), 123-129,2003.
LUIZ, V.H.M.; PEZZA, L.; PEZZA, H. R.; Determination of nitrite in meat products and water using dapsone with combined spot test/difuse reflectance on filter paper, Food Chemistry, 134, 2546-2551, 2012.
SEBRAE-MG; Diagnóstico da cachaça de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2011, 259.