Utilização do eletrodo de carbono vítreo para estudo voltamétrico do azo-corante Ponceau 4R (E-124)

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Analítica

Autores

Nascimento, E.D. (UNIFESSPA) ; Lima Filho, M.M.S. (UNIFESSPA) ; Carvalho, F.A.O. (UNIFESSPA) ; Oliveira, T.M.B.F. (UFCA)

Resumo

Estudos comprovam que a presença de corantes azóicos no ambiente, mesmo em níveis traços, podem causar sérios impactos ao ecossistema. Por esta razão o presente trabalho apresenta uma metodologia voltamétrica sensível, precisa e rápida, para detectar traços do E-124 sobre eletrodo de carbono vítreo. Os resultados indicaram elevada reatividade deste corante em meio ácido (solução tampão Britton-Robinson; pH = 1,0), cujo processo redox foi rápido, de natureza reversível e governado por difusão das moléculas na interface eletrodo/solução. Após otimização dos parâmetros da voltametria de onda quadrada (frequência de 150 s-1, amplitude de 30 mV e incremento de 3 mV), obteve-se limite de detecção de 9,8×10-8 mol L-1, reforçando possível aplicabilidade do mesmo para a detecção do E-124.

Palavras chaves

Técnicas voltamétricas; Ponceau 4R; Eletrodo de carbono vítre

Introdução

Após a revolução industrial no século XIX, houve uma intensificação na fabricação dos corantes sintéticos que, desde então, vêm substituindo o mercado dos corantes naturais. No Brasil, a fiscalização destes aditivos ainda é muito limitada e, por consequência, resíduos industrias e domésticos enriquecidos com esses compostos vêm sendo lançados no meio ambiente (PRADO et al, 2003). Dentre estes corantes mais utilizados estão os azo-corantes, uma classe de compostos que têm na sua composição o grupo cromóforo azo (-N=N-), essas moléculas possuem elevada estabilidade química, fato este que lhes confere resistência a processos químicos e fotoquímicos de degradação (PIRES, 2013). Esses resíduos são considerados altamente tóxicos para a vida aquática, por reduzirem a capacidade de reoxigenação da água, dificultar a passagem de luz solar, e afetam as funções endócrinas dos seres vivos (CLAUSEN et al, 2007). No Brasil, os corantes alimentares sintéticos permitidos são quatorze, dentre estes, o corante Ponceau 4R (figura 1) está entre os mais utilizados. Para fins de controle de qualidade e monitoramento ambiental, vários métodos analíticos têm sido propostos, com base em técnicas cromatográficas e espectroscópicas (SOUZA et al, 2003) infelizmente, muitas delas são susceptíveis a interferentes naturais e antrópicos, sendo necessário uma série de etapas de clean up antes da análise. Como alternativa, os métodos eletroanalíticos, dentre elas as técnicas voltamétricas, vêm ganhando destaque por superar as dificuldades mencionadas anteriormente (SOUZA et al, 2003). Estás técnicas possuem elevada seletividade e especificidade, robustez e sensibilidade, permitindo alcançar limites de detecção em níveis traços (BRITO et al, 2003). Por estes motivos têm-se a motivação deste trabalho

Material e métodos

4.1 REAGENTES E SOLUÇOES Todos os reagentes utilizados foram de pureza analítica (P.A.). A Solução de tampão Britton-Robinson, foi utilizada como eletrólito de suporte. O ajuste do pH foi realizado com solução de NaOH 1,0 mol L-1 (Merck). A solução estoque do Ponceau 4R (Sigma-Aldrich) foi preparada a 1,0×10-3 mol L-1. As soluções padrão foram preparadas por diluição, a partir da solução estoque, até a concentração desejada. Quando armazenadas, as soluções foram mantidas sob refrigeração (±5°C), respeitando o prazo de validade. Todas as soluções foram preparadas com água ultra-pura (Milli-Q, Millipore). 4.2 INSTRUMENTAÇÃO Os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma célula convencional equipada com três eletrodos: um eletrodo de carbono vítreo (ECV) como eletrodo de trabalho, um eletrodo de platina como eletrodo auxiliar e um eletrodo do tipo Ag/AgCl/Cl- como referência. O conjunto de eletrodos foi conectado a um potenciostato modelo µ-Autolab (Type III, Methrom) e controlados por computador, por meio do software NOVA 1.10. 4.3 METODOLOGIA ELETROANALÍTICA As informações relacionadas à eletroatividade, comportamento redox, cinética eletródica, transporte de massa, mecanismos de troca eletrônica, entre outros fenômenos de superfície sofridos pelo analito na interface eletrodo/solução, foram avaliadas por Voltametria Cíclica (VC), com base nos valores de corrente de pico (Ip), potencial de pico (Ep) e potencial de pico a meia-onda (Ep1/2). Para a quantificação do E-124, utilizou-se a Voltametria de Onda Quadrada (VOQ): frequência (ƒ), amplitude (a) e incremento (ΔEs). Conhecendo-se as melhores condições experimentais e operacionais, foi construída uma curva analítica para o Ponceau 4R (1,0×10-7 a 5,0×10-6 mol L-1), a partir da relação Ip e [Ponceau 4R]

Resultado e discussão

A eletroatividade do E-124 foi avaliada em solução tampão Britton-Robinson (pH 2,0), utilizando VC a 50 mV s-1, nestas condições, observou-se a presença de dois picos de igual intensidade, o anódico em +0,80 V e o catódico +0,77 V, obtendo assim ΔEp de 30 mV, conforme ilustrado na Figura 2, estes resultados indicam um processo redox reversível, além de proporcionar informações acerca do transporte de massa, que após 30 varreduras consecutivas, não houve variação nas Ip e Ep definindo que o transporte de massa estava ocorrendo somente por difusão, não ocorrendo adsorção na superfície do eletrodo. Posteriormente realizou-se estudos de variação da velocidade de varredura, que tinha por objetivo confirmar a reversibilidade do processo, onde observou-se uma pequena variação no Ep e com o aumento da velocidade de varredura há um aumento proporcional e não- linear das Ip tanto no processo anódico quanto catódico. Entretanto a diferença dos valores Epa e Epc permaneceu constante, isso classifica que o processo é totalmente reversível e selecionou-se 50 mV s-1 como velocidade ideal, pois em velocidade altas além de aumentar expressivamente o ruído, aumenta também gradativamente Ep1/2 diminuindo a seletividade do processo. Realizou-se a variação do pH (1 à 8), observando que o pH 1 obteve-se melhor perfil voltamétrico, pois a sensibilidade do processo diminui com o aumento do pH. Para aumentar a intensidade das correntes faradáicas no processo redox, realizou-se estudo de VOQ, tendo como condição otimizada (ƒ de 150 s- 1, a de 30 mV e ΔEs de 3 mV), pois até nestes valores observou-se a linearidade do processo, após a otimização das condições construiu-se a curva analítica, obtendo R2=0,9979, e a sensibilidade do método proposto foi avaliada em termo de LD = 9,8×10-8 mol L-1

Fórmula estrutural do E-124


Voltamograma cíclico obtido para o Ponceau 4R (5,0×10-6 mol L-1) sobre eletrodo de carbono vítreo, em meio de solução tampão Britton-Robinson (pH = 2)

Conclusões

Os estudos por voltametria cíclica, indicam que o comportamento eletroquímico do Ponceau 4R sobre o eletrodo de trabalho é caracterizado por um processo reversível, com transporte de massa controlado por difusão, sem fenômenos de adsorção de reagentes e/ou produtos. A voltametria de onda quadrada foi utilizada para se obter maior influência das correntes faradáicas no sinal eletroanalítico. Após a otimização dos parâmetros (ƒ de 150 s-1, a de 30 mV e ΔEs de 3 mV), foi possível detectar o analito com LD = 9,8×10-8 mol L-1. Comprovando a eficiência do método proposto para detecção do Ponceau 4R.

Agradecimentos

À CAPES pelo auxílio concedido ao projeto

Referências

BRITO, N. M.; AMARANTE JUNIOR, O. P.; POLESE, L.; RIBEIRO, M. L. Validação de métodos analíticos: estratégia e discussão. Pesticidas: Revista de Ecotoxicol e Meio Ambiente, v. 13, 129-146, 2003.
CLAUSEN, D. N.; TAKASHIMA, K. Efeitos dos parâmetros operacionais na fotodegradação do azo corante direct red 23 na interface dióxido de titânio/água. Química Nova, v. 30, nº 8, 1896-1899, 2007.
PIRES, M. J. R. G. R. Propriedades de Corantes Azo em Soluções Aquosas: Influência da temperatura e do meio iónico. [Tese de doutorado] Universidade da Beira Interior, Covilhã, 9-11, 2013.
PRADO, M. A.; GODOY, H. T. Corantes artificiais em alimentos. Alim. Nutr., Araraquara, v.14, nº 2, 237-250, 2003.
SOUZA, D. D.; MACHADO, S. A. S.; AVACA, L. A. Voltametria de onda quadrada primeira parte: aspectos teóricos. Química Nova, v. 26, 81-89, 2003.