DETERMINAÇÃO DE 2,6-DICLORO-1,4-BENZOQUINONA UTILIZANDO MICROELETRODO DE OURO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Junior G. M, F. (UFMA) ; Veloso B., W. (UFMA) ; Pessoa A., M. (UFMA) ; Dantas M.f., L. (UFMA)

Resumo

Neste trabalho, realizou-se um estudo do comportamento eletroquímico da 2,6- dicloro-1,4-benzoquinona (DCBQ) utilizando um microeletrodo de ouro. A DCBQ apresentou comportamento de um sistema reversível. No desenvolvimento do método eletroanalítico para determinação da DCBQ utilizando a voltametria de onda quadrada (VOQ), o melhor sinal de corrente foi obtido com os valores de frequência de 2 s-1, amplitude de 50 mV e incremento de varredura de 6 mV. A quantificação foi feita em solução tampão fosfato 0,1 molL-1, pH 4,5. Os limite de detecção e quantificação calculados foram igual a 6,09 µmolL-1 e 20,32 µmolL-1, respectivamente. Por fim, examinou-se a validação do método e certificou-se resultados satisfatórios com intervalo de erro aceitável.

Palavras chaves

2,6-dicloro-1,4-benzoquin; Microeletrodo de ouro; Sensores Eletroquímicos

Introdução

Os rejeitos oriundos de indústrias, residências, hospitais e áreas agrícolas ao entrarem em contato com os constituintes naturais presentes nas águas sofrem uma série de reações que podem produzir compostos extremamente tóxicos em concentrações substancialmente pequenas (ngL−1). Com isso, inúmeros processos físicos e químicos vem sendo utilizados para a remoção dessas substâncias agressivas, como extração, tratamento térmico e remediação eletroquímica, o qual apresenta-se como uma das mais eficientes técnicas para a remoção desses poluentes através de processos redox [1]. A desinfecção da águapode contribuir para formação desses subprodutos, através da reação dos desinfetantes (cloro, cloraminas e radiação ultravioleta) com a matéria orgânica natural, em água [2]. Porém, tais processos promovem a formação de halobenzoquinonas via reação entre cloro e hidrocarbonetos, caracterizados como uma classe de subprodutos clorados tóxicos e cancerígenos [3]. De acordo com a literatura, estudos sobre o efeito das HBQs em organismos vivos e sua detecção em meio aquoso são feitos utilizando-se métodos espectrofotométricos e cromatográficos, devido as baixas concentrações (ng L−1) destas em água e a sua elevada eficiência em detecção e quantificação[1][2]. Porém, além de apresentarem um custo elevado, osmétodos cromatográficos geralmente levam muito tempo na realização das análises, pois necessitam de em pré-tratamento da amostra antes da realização de cada teste [4]. Diante disso, as técnicas eletroquímicas, com a utilização de sensores eletroquímicos, apresentam-se como uma alternativa na determinação da DCBQ, uma vez que possuem baixo custo quando comparada aos métodos citados acima, além de outras vantagens como: portabilidade, possibilidade de miniaturização, redução na queda ôhmica, altas velocidades no transporte de massa, elevada sensibilidade etc [5].

Material e métodos

Os experimentos eletroquímicos foram realizados em um PotenciostatoIvium-n- Stat, utilizando um sistema de 3 eletrodos: eletrodo de trabalho (microeletrodo de ouro), eletrodo de referência (Ag/AgCl/KClsat ) e o eletrodo auxiliar (fio de platina). Como eletrólito suporte, utilizou-se a mistura de etanol P.A. e solução tampão fosfato, na proporção1:1. O pH requerido das soluções foi ajustado utilizando solução de NaOH 3,0 molL−1 e medidas no pHmetro 827 pH lab da Metrohm. As soluções padrão de DCBQ (1,0 mmol L−1) foram preparadas em mistura de etanol e tampão fosfato na proporção 1:1, a fim de manter o mesmo meio do eletrólito de suporte, os recipientes eram envolvidos com papel alumínio e as soluções utilizados imediatamente após sua preparação com a finalidade de minimizar processosde degradação.

Resultado e discussão

Existem várias formas de confeccionar microeletrodos [6][7]. Assim, neste trabalho, selecionou-se o método “tradicional”, que consiste no enclausuramento da microfibra dentro do tubo e posterior selamento da extremidade por aquecimento. A avaliação e cálculo do raio dos microeletrodos A e B foram obtidos através do registro de seus voltamogramas cíclicos em K3[Fe(CN)6], uma sonda eletroquímica de comportamento bem definido, obtendo-se raios de 60,2 e 15,45 µm, respectivamente. Para minimizar os efeitos da limpeza sobre a superfície do microeletrodo, averiguou-se o efeito dos polimentos mecânico, químico e eletroquímico, notando-se que o polimento com alumina era o que menos alterava o raio do microeletrodo de Au além de remover completamente a DCBQ. A partir dos estudos eletroanalíticos realizados inicialmente, constatou-se que a molécula de DCBQ reduz-se em um potencila igual a 0,26V, formando moléculas de hidroquinona [2], e que seu perfil voltamétrico é diretamente influenciado pelo pH da solução. O coeficiente de difusão para a DCBQ foi determinado pela relação I_L/C=4nFrD, descrito por [8][9], o qual encontrou-se valores próximos ao reportado pelo mesmo. O etanol apresentou melhor resposta na solubilização do analito, visto que exibiu perfis com maior repetibilidade e nenhuma interferência na detecção da DCBQ. Para o desenvolvimento do método de determinação da DCBQ utilizou-se a técnica de voltametria de onda quadrada. Assim, utilizando como parâmetros a frequência de 2 Hz, amplitude de 50 mV e incremento de varredura de 6 mV, obteve-se limite de detecção e quantificação igual a 6,09 µmolL-1 e 20,32 µmolL-1, respectivamente. Por fim, avaliou-se a validação do processo analítico através da repetibilidade e reprodutibilidade das medidas obtendo desvio padrão de 0,94% e 4,5%, respectivamente.

Conclusões

Os resultados obtidos mostraram que a DCBQ reduz-se, reversivelmente, à hidroquinona em 0,26V e exibe comportamento eletroquímico dependente do pH do meio, exibindo melhor resposta eletroanalítica em meio ácido. A metodologia desenvolvida para a determinação da DCBQ em microeletrodo de Au, mostrou-se uma forma viavél e eficiente, uma vez que apresentaram voltamogramas estáveis, reprodutíveis e condizentes com a literatura. Uma faixa de linearidade para a curva analítica foi obtidaem 19,9 a 291 μmolL-1, com limites de detecção e de quantificação de 6,09 µmolL-1 e 20,32 µmolL-1, respectivamente.

Agradecimentos

Referências

1. PAL, A. E. A. Impacts of emerging organic contaminants on freshwater resources: Review of recent occurrences, sources, fate and effects. Science of The Total Environment, v. 408, p. 6062–6069, 2010.
2. QIN, F. E. A. A toxic disinfection by-product, 2,6-dichloro-1,4-benzoquinone, identified in drinking water. Angewandte Chemie International Ed. in English, v. 49(4), p. 790-792, 2010.
3. WANG, W. E. A. Analytical and Toxicity Characterization of Halo-hydroxyl benzoquinones as Stable Halobenzoquinone Disinfection Byproducts in Treated Water. Analytical Chemistry, p. 4982−4988, 2014.
4. AHAMMAD, A. J. S. E. A. Simultaneous Determination of Hydroquinone and Catechol at an Activated Glassy Carbon Electrode. Electroanalysis, v. 22, p. 694-700, 2010.
5. DANTAS, L. M. F. Uso de eletrodos de cobre e eletrodos modificados como sensores eletroquímicos. Tese(Doutorado). Programa de Pós - Graduação em Ciência (Química).Instituto de Química, Universidade de São Paulo. São Paulo, p. 143. 2014.
6. FERTONANI, F. L.; BENEDETTI, A. V. Microeletrodos: I. Construção e caracterização. Eclética Química, v.22, p. 1678-4618, 1997.
7. PAIXÃO, T. R. L. C.; BERTOTTI, M. Métodos para fabricação de microeletrodos visando a detecção em microambientes. Química Nova, v. 32, p. 1306-1314, 2009.
8. MONGE-ROMERO, I. C.; SUÁREZ-HERRERA, M. F.Electrocatalysis of the hydroquinone/benzoquinone redox couple at platinum electrodes covered by a thin film of poly(3,4-ethylenedioxythiophene). Synthetic Metals, v. 175, p. 36–41, July 2013.
9. ZHOU, A.; XIE, Q.; WEI, W.A long path length spectroelectrochemical behavior analysis of the coabsorption system. Talanta, v. 52, p. 903–908, August 2000.