Paulo José de Oliveira Marcos Nazareth Souza

Itapetinga-BAAbril/2012

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia

Departamento de Estudos Básicos e Instrumentais Curso de Licenciatura em Química

Determinação voltamétrica por redissolução anódica de Cu(I) em águas residuárias empregando um eletrodo de pasta de carbono modificado com quitosana.

Tópicos

Conceitos Introdução

Parte experimental

Resultados e discussão

Considerações Finais

Conceitos

Voltametria: é uma técnica eletroanalítica onde as informações qualitativas e quantitativas de uma espécie química são obtidas medindo-se simultaneamente a corrente formada com a variação do potencial.

O campo da voltametria se desenvolveu a partir da polarografia, iniciada na década de 1920, continua a ser uma ferramenta excelente para estudos de oxidação, redução e processos de adsorção em diversas áreas da química, bioquímica, ciências ambientais, engenharia e ciência de materiais.

Introdução

Técnica de redissolução anódica

Determinação de metais pesados

Depositados no eletrodo de mercúrio (eletrólise)

Restrita aos metais que apresentam solubilidade no mercúrio

Os eletrodos mais utilizados:

Gota pendente de mercúrio Mercúrio de gota estática

Filme de mercúrio e de carbono vítreo.

Introdução (cont.)

Aplicação de eletrodos modificados (EM):

Eletrocatálise Síntese eletroorgânica,

Conversão de energia solar

Eletroanálise e sensores químicos.

Introdução (cont.)

Adiciona-se espécies quimicamente ativas imobilizadas no substrato do eletrodo.

Com o objetivo de pré-estabelecer e controlar a natureza físico-química da interface eletrodo/solução.

Introdução (cont.)

A quitosana é um biopolímero, obtida a partir da reação de desacetilaçãoda quitina (presente nas cascas de crustáceos e fungos).

Agente modificador de eletrodos.

Vem sendo aplicado na remoção de metais pesados em águas residuárias.

Na determinação de metais em soluções aquosas.

Versatilidade física(fibras, filmes, géis, microesferas e membranas).

Capacidade de formar complexos com íons metálicos.

Eletrodos de pasta de carbono (EPC)

Anos 80 (história dos eletrodos de pasta de carbono modificados)

Desenvolvimento de um sensor modificado com dimetilglioxima para a determinação de íons Ni(I).

A superfície dos eletrodos de pasta de carbono é muito complexa, com muitas possibilidades de interações.

Populares

Facilidade e simplicidade de utilização

Pó de grafite e óleo mineral. (60% pó de grafite e 40% óleo mineral)

Baixa volatilidade Baixa Solubilidade

Parte Experimental

Célula: compartimento único de 15 mL

Sistema de três eletrodos

Trabalho: eletrodo quimicamente modificado com quitosana (EPCM)

Referência: eletrodo de Ag/AgCl(KCl3 mol/L)

Auxiliar: eletrodo de platina

Parte Experimental

Medidas eletroquímicas: potenciostato/galvanostato AutolabPGSTAT12 (Eco Chemie)

Software de gerenciamento: GPES 4.9

Medidas de pH:pHmetrodigital Orion, modelo EA 940

Medidas espectrofotométricas: aparelho de absorção atômica (Varian modelo Gemini)

Parte Experimental

Homogeneização em bécker:

aproximadamente 10 mL de hexano(Synth)

600 mgde pó de grafite (Aldrich) (60%m/m)

250 mgde quitosana (Aldrich) (25% m/m)

150 mgde óleo mineral (Aldrich) (15% m/m)

Parte Experimental

Agitação mecânica até evaporação do solvente

A pasta(eletrodo de trabalho): inserida em uma seringa plástica (90 m altura e diâmetro interno da ponta de 2,6 m)

Inserção do eletrodo > célula eletroquímica com o eletrodo auxiliar (platina) e referência (Ag/AgCl, KCl3 mol/L)

Tomou-se as medidas c/ potenciostato mencionado.

Propósito: melhor desempenho do sensor na determinação de íons Cu(I)

Resultados e Discussão Estudo dos constituintes da pasta

Variação composição da pasta de carbono

Porcentagem de pó de grafite entre 50 e 65% m/m 60% m/m

Melhor perfil voltamétrico

Maior sinal analítico

Resultados e Discussão Estudo dos constituintes da pasta

Estudo efeito concentração do biopolímero (20, 25 e 30% m/m)

Maior magnitude de corrente para 25% m/m de quitosana, 60% m/m de pó de grafite e 15% m/m de óleo mineral

Para concentração quitosana <25% (m/m)

O sinal analítico diminuiu consideravelmente

Devido à menor quantidade de quitosana disponível para a complexação dos íons metálicos contidos na solução

Resultados e Discussão Estudo dos constituintes da pasta

Pasta c/ quitosana 30% m/m

Diminuição da percentagem de pó de grafite compromete a transferência eletrônica devido à baixa concentração do material condutor na pasta

Diminuindo desta forma a magnitude de corrente

Resultados e Discussão

Estudo do Eletrólito suporte Objetivo:avaliação p/ realização das medidas voltamétricas

Soluções avaliadas: KCl, NaCl, NaNO3e KNO3(0,10 a 1,0 mol/L)

Melhor resposta voltamétrica: NaNO3para o cátion Cu(I).

Resultados e Discussão

Estudo velocidade de varredura

Redissoluçãode Cu(0) do eletrodo Com voltametria de redissoluçãoanódica

Estudou-se a velocidade de varredura de potencial (5 a 50mV/s)

Escolhida a velocidade de varredura de potencial de 25 mV/s

Melhor perfil de sinal analítico

Resultados e Discussão

Aplicação

Determinação de íons Cu(I) em duas amostras de águas residuárias de laboratório

Resultados comparados com a técnica de espectrometria de absorção atômica (AAS)

Estatística:

Boa concordância entre os métodos Nível de confiança de 95%

O eletrodo proposto pode ser utilizado na determinação de íons Cu(I)

Conclusão

O eletrodo de pasta de carbono modificado com quitosana pode ser empregado para a determinação de Cu(I) presente em águas residuárias no intervalo de 2,0 x 10-7 a 7,4 x 10-6 mol/L, empregando-se voltametria de redissoluçãoanódica.

Barato

Simples

Não necessita de nenhum tipo de tratamento da amostra podendo ser aplicado em laboratórios de análise de rotina

O limite de detecção encontrado é adequado para a análise de

Cu(I) em águas residuárias atendendo às exigências estabelecidas pelas agências de controle ambiental (CONAMA)35.

Referências

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