Eletrodos quimicamente modificados aplicados à detecção de 2,4-D

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Inorgânica

Autores

Barcelos, H.T. (IFG) ; Nunes, L.D. (UFG)

Resumo

O 2,4-D foi ancorado em silica gel. Para esta imobilização, primeiramente o 3- aminopropiltrimetoxisilano foi ancorado na superfície da sílica gel produzindo a sílica precursora. O 2,4-D foi incorporado na sílica precursora por reação entre o cloreto do 2,4-D e o grupo amina da sílica precursora, resultando no material SiD, contendo 1,02 mmol de 2,4-D por e uma área superficial de 250 m / g. Os espectros de infravermelho estão de acordo com a estrutura proposta da sílica modificada. Esta sílica modificada foi aplicada para desenvolver um eletrodo de pasta de carbono quimicamente modificado, usado na detecção do próprio pesticida em água. Estudos voltamétricos indicam limites de detecção e quantificação de 2,4-D na água de 0,45 μmol/L.

Palavras chaves

silica; detecção eletroquímica; 2,4-D

Introdução

Para aumentar a produção agrícola, os produtores tem feito uso muitos agroquímicos, no entanto, a aplicação indiscriminada destes agroquímicos pode causar problemas ambientais (CAMPOS , 2006)(PRADO , 2001). O excesso de agroquímicos pode rapidamente atingir as águas naturais por processos de lixiviação e escoamento superficial (DE OLIVEIRA , 2007). A aplicação de agroquímicos nas culturas pode levar à contaminação de alimentos e água potável (PRADO , 2001). Entre os vários pesticidas utilizados na agricultura, o 2,4-D (ácido diclorofenoxiacético) é um herbicida comum, sendo normalmente aplicado no controle de ervas daninhas para culturas como o óleo de palma, cacau e principalmente, nas plantações de cana-de-açúcar (VIEIRA , 2001) As quantidades de vários agroquímicos presentes nas águas superficiais e subterrâneas aumentaram nos últimos anos (AYAR , 2008). Os efeitos adversos sobre o meio ambiente estão levando a esforços para o desenvolvimento de tecnologias eficientes para determinar esses agroquímicos na água e o método eletroquímico tem sido uma alternativa (CASELLA , 2007). Os eletrodos de pasta de carbono quimicamente modificados têm sido amplamente aplicados na eletroanálise devido à sua versatilidade e simplicidade de construção (GIL , 2009). O desenvolvimento de uma pasta de carbono modificada, que é uma matriz eletroquímica sensível, pode ser obtida por organofuncionalização de superfície da sílica gel (PRADO , 2004). A funcionalização proporciona versatilidade a esta superfície; Neste estudo, o 2,4-D foi imobilizado na superfície da sílica gel e esta foi utilizada para desenvolver um eletrodo de pasta de carbono (SiD) que foi aplicado em eletroanálise para a detecção próprio 2,4-D.

Material e métodos

Modificação da superfície da sílica Para a reação de modificação, 45g de sílica gel previamente seca, foram suspensos em 100 mL de xileno e deixados em refluxo sob fluxo de nitrogênio por 1 hora, então foram adicionados 15 mL de 3-aminopropiltrimetóxisilano gota a gota, sendo a mistura mantida sob refluxo por mais 72 h. O sólido obtido nesta preparação foi então fitrado, lavado com água e etanol e seco à pressão reduzida em temperatura ambiente e foi designano SiNH2. Uma amostra de 5,0 g de SiNH2 foram então suspensos em 100 mL de xileno seco, agitados e refluxados com 2,0 gramas de 2,4-D por mais 72h sob fluxo de nitrogênio, resultando no sólido SiD. Neste ponto, foi repetido o mesmo procedimento de lavagem e secagem de SiNH2. Caracterização Os sólidos SiNH2 e SiD foram caracterizados por análise elementar, ánalise de superfície e FTIR. Estudos eletroquímicos O eletrodo de trabalho foi um eletrodo de carbono modificado, preparado pela homogeinização de grafite em pó com quantidade apropriada de SiD na proporção de 1:1 em massa, além de algumas poucas gotas de óleo mineral nujol. O eletrodo de referência e o contra-eletrodo foram Ag/AgCl e fio platina respectivamente, conectados a um potenciostato micro-Autolab 101. Afim de se certificar que a silica SiNH2 não apresenta sinal eletroquímico, um eletrodo modificado com este material também foi preparado. Os estudos de potencial foram feitos de -1.0 a +1.0 V em solução aquosa 0.2 mol L-1 de KCl emu ma velocidade de varredura de 5 mV s-1.

Resultado e discussão

O processo de síntese de do sensor SiD foi baseado na reação de modificação da silica gel com 3-aminopropiltrimethoxisilano para obter a superfície SiNH . O precursor SiNH reage com 2,4-D para formar o produto SiD. A quantidade de 2,4-D ancorada na silica foi determinada por análise elementar e foram obtidos 1.02 mmol de 2,4-D por grama de silica. As isotermas de adsorção/desorção de nitrogênio do material SiD mostram que o processo de adsorção não é reversível (HIA , 2006). A área superficial calculada pelo método de BET foi de 258 m/g. O sensor SiD foi também caracterizado por FTIR sendo observados os picos característicos da reação desejada, com o aparecimento de bandas em conformidade com a reação de funcionalização de Si-NH pelo 2,4-D. O tratamento eletroquímico da superfície foi feito em potencial de varredura de +1,0 e -1,0 V. A oxirredução foi estudada por voltametria cíclica afim de se determinar o mecanismo de oxidação. A oxidação eletroquímica do 2,4-D ocorreu em +266 mV e a redução em +192 mV x Ag/AgCl em KCl 0.1 mol L-1 a pH 3. Figura 1 O comportamento voltamétrico do 2,4-D no eletrodo SiD mostrou uma boa reprodutibilidade, porém baixa sensibilidade. Para reverter este problema,os estudos eletroquímicos do 2,4-D foram determinados por voltametria de pulso diferencial, obtendo assim uma maior sensibilidade(CHAIYASITH , 2005).

Voltametria cíclica do 2,4-D com eletrodo modificado SiD

Conclusões

O ácido 2,4-diclorofenoxiacético foi ligado covalentemente à superfície da sílica gel, medidas de RMN 29-Si, FTIR e Análise Elementar confirmaram o sucesso desta imobilização. A sílica modificada mostrou propriedades promissórias como sensor eletroquímico para quantificar o pesticida 2,4-D em água, com um limite de quantificação de 0,45 μmol / L (99,47 ppb). Este novo eletrodo é uma nova ferramenta importante para a determinação de herbicidas, evitando o uso de eletrodos convencionais.

Agradecimentos

Referências

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