SÍNTESE DE NOVOS POLÍMEROS COM ÍONS IMPRESSOS E SUA APLICAÇÃO NA PRÉ-CONCENTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO DE CÁDMIO, COBRE E NÍQUEL EM AMOSTRAS DE FARINHA DE MILHO POR ICP OES.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Analítica

Autores

Eça Rocha, M. (UESB) ; Oliveira Santos, T. (FTC) ; Azevedo Lemos, V. (UESB) ; Pinto dos Santos, A.M. (UFBA)

Resumo

Neste trabalho, três novos polímeros com íons impressos (IIP) foram sintetizados e empregados em sistemas em linha para pré-concentração e determinação de espécies metálicas em amostras de farinha de milho. Os polímeros foram impressos com íons Cd(II), Cu(II) e Ni(II), separadamente. Todos os polímeros sintetizados foram preparados empregando-se a polimerização tradicional e posteriormente caracterizados utilizando-se infravermelho. Os materiais obtidos foram utilizados como recheios de minicolunas inseridas em sistemas em linha para com detecção espectrométrica. Após otimização de variáveis químicas e de fluxo, Os limites de detecção também foram calculados: Cd (0,2 g L-1), Cu (2,1 g L-1) e Ni (0,2 g L-1).Os sistemas desenvolvidos viabilizaram a determinação rápida e sensível dos metais.

Palavras chaves

Ions impressos; Farinha de milho; Cádmio, Cobre e Níquel

Introdução

O desenvolvimento de métodos analíticos cada vez mais seletivos e sensíveis para a determinação de diversas espécies químicas é de grande relevância em diferentes setores, como a produção de alimentos, biotecnologia, meio ambiente, e fabricação de medicamentos, entre outros. Desta forma, a Química Analítica desempenha um papel fundamental no estabelecimento de protocolos que envolvem desde o preparo da amostra até a identificação e quantificação das espécies de interesse. Devido à complexidade de algumas matrizes e aos baixos níveis de algumas espécies químicas que devem ser quantificadas, em muitos casos, é necessária uma etapa de extração, envolvendo separação ou pré-concentração. A separação melhora a seletividade de algumas técnicas de detecção, pois pode isolar constituintes de interesse ou concomitantes que poderiam interferir na quantificação. Procedimentos que envolvem pré-concentração, além de separar espécies químicas, também promovem um aumento da sensibilidade de algumas técnicas de detecção, promovendo a transferência de constituintes para volumes menores[1]. As técnicas mais utilizadas para a separação e pré-concentração de espécies químicas são a coprecipitação, a extração líquido-líquido, a extração no ponto-nuvem e a extração em fase sólida [2,3]. Procedimentos que utilizam extração em fase sólida são muito bem aceitos, devido às diversas vantagens apresentadas, como relativa rapidez, eficiência, redução ou eliminação do uso de solventes tóxicos, obtenção de altos fatores de enriquecimento e versatilidade [4]. Um campo de estudo que tem atraído muito interesse em procedimentos de separação e pré-concentração é a utilização de materiais poliméricos cujo princípio de atuação é similar à biomimetização de interações bioquímicas.

Material e métodos

O IIP foi preparado convencionalmente pelo método conhecido por polimerização em “bulk”,onde a reação é realizada em sistema homogêneo[1]. A síntese dos polímeros se processa em duas etapas. Na primeira etapa, ocorre a formação do complexo e na segunda etapa a polimerização do complexo com o monômero (Estireno) e o reagente de ligação cruzada (Divinilbenzeno) mais o iniciador radicalar (AIBN) em atmosfera de N2. Os três polímeros produzido foram caracterizados utilizando espectrometria no infravermelho. Os materiais sintetizados foram aplicados em um sistema em linha para pré-concentração de íons cádmio, cobre e níquel com detecção por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado. Os estudos visando a determinação de cádmio, cobre e níquel foram realizados utilizando-se nove amostras de farinha de milho adquiridas em supermercados da cidade de Jequié-BA. As amostras foram armazenadas em frascos de polipropileno, protegidas da luz e umidade. Aproximadamente, 0,1 g de cada amostra de farinha de milho foi pesada e transferida para o copo de Teflon de uma bomba de digestão ácida (marca Parr, modelo 4781). Em seguida, foram adicionados 1,0 mL de HNO3 concentrado e 1,0 mL de H2O2a 30% (v/v). O copo foi inserido na armadura metálica da bomba, e o sistema mantido sob aquecimento em estufa de esterilização durante 3 horas, a uma temperatura de 160 °C. A digestão de cada amostra foi realizada em triplicata, assim como ocorreu com os brancos de reagentes. Após resfriamento à temperatura ambiente, o pH dos digeridos foi ajustado com solução concentrada de NaOH e solução-tampão amoniacal (pH 8,5). A amostra líquida foi, então, transferida para balão volumétrico de 25,0 mL e o volume completado utilizando água desionizada ultrapura.

Resultado e discussão

As Figura 1 apresenta as equações que representam a síntese do polímero com íons Ni(II) impressos, de acordo com a metodologia proposta. As condições iniciais de operacionalização do sistema basearam-se em um levantamento prévio existente na literatura envolvendo a determinação de cádmio, cobre e níquel por meio de extração em fase sólida. A partir de então, foram estudados os fatores que poderiam afetar a pré-concentração. Desta forma, foi realizado um estudo das condições mais adequadas, efeito do pH, tipo de eluente, concentração do eluente, vazões da amostra, e tempo de pré-concentração da amostra. O estudo do efeito do pH é extremamente importante, pois a pré-concentração a um pH adequado faz com que a sorção do metal de interesse seja quantitativa, além de poder separá-lo das diferentes espécies da matriz, devido às diferenças de estabilidade dos respectivos complexos, aumentando, respectivamente a sensibilidade e estabilidade do método. Os resultados foram obtidos a partir de soluções-tampão acetato (pH 3,5 - 4,0 - 5,0 – 6,0), borato (pH 7,5 - 8,5) e amoniacal (pH 8,5 - 9,0 - 10,0) totalizando uma faixa de pH entre 3,5 - 10,0. O procedimento foi aplicado para as soluções, obtendo-se o resultado apresentado na Figura 2. Como pode ser visto na Figura 2, a retenção máxima dos metais analisados ocorreu em pH 8,5 para os polímeros empregados. A solução-tampão amoniacal pH 8,5 foi escolhido para análises subsequentes. Utilizaram-se como eluente soluções de ácido clorídrico, ácido nítrico e ácido sulfúrico na concentração de 0,5 mol L-1. O ácido sulfúrico foi o que apresentou melhores resultados na dessorção de cádmio, cobre e níquel presente na minicoluna do polímero. A escolha do eluente adequado é um fator essencial para a determinação de sinal analítico dos metais.

Esquema reacional para a formação do polímero com íons impressos.


Efeito do pH no sistema em linha para pré-concentração de cádmio, cobre e níquel.

Conclusões

O método proposto mostrou boa precisão e sensibilidade. Os limites de detecção e de quantificação são compatíveis com outras metodologias encontradas na literatura. A análise de material de referência certificado foi utilizado para validar o método desenvolvido e os resultados obtidos concordaram com os valores certificados. A determinação de cádmio, cobre e níquel por ICP OES nas amostras de farinha de milho foi adequada, apresentando baixos desvios entre as medidas. As concentrações encontradas encontram-se abaixo do limite máximo admissível estabelecido pelo Ministério da Agricultura.

Agradecimentos

Fundação de Pesquisa do Estado da Bahia-FAPESB. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível S

Referências

[1] Tarley, C.R.T., Sotomayor, M.D.P.T., Kubota, L.T. Polímero biomiméticos em química analítica. Parte 1: Preparo e apalicações de MIP (“molecularly imprinted polymers”) em técnicas de extração e separação. Química Nova, v. 28, p. 1076-1086, 2005
[2] Margui, E., Van Grieken, R., Fontas, C., Hidalgo, M., Queralt, I. Preconcentration Methods for the Analysis of Liquid Samples by X-Ray Fluorescence Techniques. Applied Spectroscopy Reviews, v. 45, p. 179-205, 2010
[3] Bezerra, M.D., Arruda, M.A.Z., Ferreira, S.L.C. Cloud point extraction as a procedure of separation and pre-concentration for metal determination using spectroanalytical techniques: A review. Applied Spectroscopy Reviews, v. 40, p. 269-299, 2005
[4] Camel, V. Solid phase extraction of trace elements. Spectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy, v. 58, p. 1177-1233, 2003