Norma Técnica
NTS 010
SABESP
DETERMINAÇÃO DE FERRO TOTAL: MÉTODO DA
1,10 FENANTROLINA
Método de ensaio
São Paulo
Maio - 2001
NTS 010 : 2001
Norma Técnica SABESP
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1
1 ESCOPO ............................................................................................................................ 1
2 CAMPO DE APLICAÇÃO.................................................................................................. 1
3 INTERFERENTES ............................................................................................................. 1
4 DEFINIÇÕES...................................................................................................................... 2
5 PRINCÍPIO DO MÉTODO.................................................................................................. 2
6 REAÇÕES DO MÉTODO .................................................................................................. 3
7 REAGENTES ..................................................................................................................... 3
7.1 Lista de reagentes ......................................................................................................... 3
7.2 Solução permanganato de potássio 0,02M ................................................................ 3
7.3 Solução estoque de ferro ............................................................................................. 3
7.4 Ácido clorídrico 50% (v/v)............................................................................................. 4
7.5 Solução de cloridrato de hidroxilamina a 10% (m/v) ................................................ 4
7.6 Solução tampão de acetato de amônio ...................................................................... 4
7.7 Solução de 1,10 fenantrolina a 0,1% (m/v) ................................................................. 4
7.8 Solução padrão de 0,20 mg Fe/L ................................................................................. 4
7.9 Solução padrão de 4,0 mg Fe/L ................................................................................... 4
7.10 Hidróxido de sódio 1M ................................................................................................ 4
7.11 Hidróxido de sódio 12M .............................................................................................. 4
7.12 Ácido sulfúrico 0,5M ................................................................................................... 5
8 VIDRARIAS, MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ............................................................... 5
8.1 Vidrarias.......................................................................................................................... 5
8.2 Materiais e Equipamentos............................................................................................ 5
9 LIMPEZA E PREPARO DE MATERIAIS .......................................................................... 5
10 COLETA E PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS .............................................................. 5
11 PROCEDIMENTOS.......................................................................................................... 5
11.1 Execução do ensaio .................................................................................................... 5
11.2 Curva de calibração..................................................................................................... 6
12 EXPRESSÃO DE RESULTADOS................................................................................... 6
14 BIBLIOGRAFIA................................................................................................................ 7
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DETERMINAÇÃO DE FERRO TOTAL: MÉTODO DA 1,10
FENANTROLINA
INTRODUÇÃO
Em amostras filtradas de águas superficiais oxigenadas, as concentrações de ferro
raramente alcançam 1 mg/L. Algumas águas subterrâneas podem conter mais
ferro. O ferro na água pode provocar manchas em roupas e porcelanas. Um sabor
acre-doce é detectável por algumas pessoas em concentração acima de 1 mg/L.
Sob condições redutoras, o ferro existe no estado ferroso. Na ausência de íons
formadores de complexo, o ferro férrico não é significativamente solúvel, a menos
que o pH seja muito baixo. Em exposição ao ar ou adição de oxidantes, o íon
ferroso é oxidado ao estado férrico e pode hidrolisar para formar óxido férrico
hidratado insolúvel.
Em amostras de água o ferro pode ocorrer em solução em estado coloidal que pode
ser peptizado por matéria orgânica, complexos orgânicos ou inorgânicos de ferro ou
em partículas suspensas.
A ingestão de ferro por alimentos é substancialmente maior que através de água
potável. O ferro é essencial na nutrição humana. A ingestão de excesso de ferro
leva à hemocromatose, que ocorre devido ao consumo prolongado de alimentos
ácidos cozidos em panela de ferro.
1 ESCOPO
A presente norma prescreve a análise de determinação de ferro total: método da
1,10 fenantrolina em águas naturais ou tratadas e efluentes domésticos. Este
método detecta uma concentração de até 10 µg/L utilizando-se um
espectrofotômetro com cubeta de 10 a 100 mm.
2 CAMPO DE APLICAÇÃO
O método colorimétrico da fenantrolina é adequado para análises de águas naturais
ou tratadas e efluentes domésticos. A determinação do ferro é importante no
controle do tratamento da água e da conservação da rede de distribuição. É
importante na exploração de novos suprimentos de água, podendo levar à rejeição
de uma fonte. Se houver a presença de ferro deve-se decidir a necessidade de
tratamento e o tipo a ser adotado.
3 INTERFERENTES
A 1,10 fenantrolina é específica para ferro ferroso. Contudo, devido à instabilidade
do ferro nesse estado (pode ser facilmente levado à forma férrico em soluções em
contato com o ar); a determinação de ferro ferroso requer cuidados especiais e
pode ser necessário fazê-la no campo, no momento da coleta de amostra.
Interferem nitrito, cianeto, fosfato (polifosfato mais que ortofosfato), cromo e zinco
em concentrações 10 vezes maiores que o ferro; cobalto e cobre em concentrações
acima de 5 mg/L e níquel em concentrações acima de 2 mg/L. Bismuto, cádmio,
mercúrio, molibdato e prata precipitam a fenantrolina.
A ebulição inicial com ácido converte polifosfato a ortofosfato e remove cianeto e
nitrito que de outro modo poderiam interferir. A adição de excesso de hidroxilamina
elimina erros causados por altas concentrações de reagentes oxidantes fortes. Na
presença de íons dos metais interferentes, usar um grande excesso de fenantrolina
para substituir o complexo do metal interferente. Se excessivas concentrações de
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íons dos metais interferentes estão presentes, o método de extração pode ser
usado.
Interferência produzida por quantidade excessiva de matéria orgânica (amostras de
águas residuárias) tem seu efeito reduzido seguindo o procedimento abaixo:
- Transferir para um erlenmeyer (ou béquer), uma quantidade previamente
homogeneizada da amostra de acordo com a concentração estimada do metal,
conforme a tabela:
Concentração estimada do metal (mg/L)
Volume da amostra (mL)
< 0,1
1000
0,1 – 10
100
10 – 100
10
- Adicionar 5 mL de ácido nítrico concentrado, cobrir com vidro de relógio e
evaporar em chapa de aquecimento até um volume entre 10 e 20 mL;
- Retirar do aquecimento e adicionar 5 mL de ácido nítrico concentrado e 10 mL
de ácido sulfúrico concentrado, resfriando a solução entre as adições;
- Evaporar novamente em chapa de aquecimento até que desapareçam os fumos
brancos provenientes do desprendimento de anidrido sulfúrico. Caso a amostra não
se apresente límpida, repetir o processo adicionando mais 10 mL de ácido nítrico
concentrado;
- Continuar a evaporação até desaparecer os fumos castanhos de óxidos nitrosos
e a amostra apresentar-se límpida. Evitar entretanto a secura, adicionando
pequenas porções de água deionizada se necessário;
- Esfriar, diluir até aproximadamente 50 mL com água deionizada e aquecer até
quase atingir o ponto de ebulição para dissolver os sais solúveis;
- Resfriar e filtrar se necessário, acertar o pH da amostra entre 4,0 e 7,0 (utilizar
hidróxido de sódio 12M, hidróxido de sódio 1M ou ácido sulfúrico 0,5M para esse
fim);
- Transferir esse filtrado para um balão volumétrico com capacidade de 100 mL e
completar o volume com água deionizada;
- Retirar a alíquota necessária para a análise do metal e proceder a execução do
ensaio conforme item 11.1.
4 DEFINIÇÕES
Esse elemento forma duas importantes séries de sais:
- os sais de ferro (II) ou ferrosos, derivados do óxido de ferro (II), que são
facilmente oxidados a ferro (III), sendo, portanto agentes redutores fortes.
Quanto menos ácida estiver a solução, tanto mais pronunciado será esse efeito.
Em meio neutro ou alcalino, o oxigênio atmosférico tem a capacidade de oxidar
os íons de ferro (II).
- os sais de ferro (III) ou férricos, derivados do óxido de ferro (III), são mais
estáveis que os sais de ferro (II) e em solução provocam coloração amareloclara que na presença de cloretos torna-se mais intensa.
5 PRINCÍPIO DO MÉTODO
O ferro é solubilizado, reduzido ao estado ferroso por ebulição com ácido e
hidroxilamina e tratado com 1,10 fenantrolina em pH de 3,2 a 3,3. Cada três
moléculas de fenantrolina quelatam um íon ferroso para formar um complexo
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vermelho-alaranjado. A solução colorida obedece a lei de Lambert-Beer; sua
intensidade independe do pH se ele estiver na faixa de 3,0 a 9,0. Um pH entre 2,9 e
3,5 garante um rápido desenvolvimento da cor na presença de um excesso de
fenantrolina. Os padrões de cores são estáveis pelo menos por 6 meses.
6 REAÇÕES DO MÉTODO
4Fe3+ + 2NH2OH → 4Fe2+ + N2O + H2O + 4H+
3
N
+Fe 2+
N
N
Fe 2+
N
3
7 REAGENTES
Utilizar reagentes isentos ou com mínimos teores de ferro. Usar água deionizada
livre de ferro na preparação de padrões e soluções. Armazenar os reagentes em
frascos de vidro tampados. As soluções padrões são instáveis; prepare-as
diariamente quando necessário, através de diluições da solução estoque.
7.1 Lista de reagentes
-
1,10 fenantrolina monohidratada (C12 H8 N2.H2O);
acetato de amônio p.a. (NH 4CH2COOH);
ácido acético glacial p.a. (CH3COOH);
ácido clorídrico concentrado p.a. (HCl);
ácido nítrico p.a. (HNO 3);
ácido sulfúrico concentrado p.a. (H2SO4);
cloridrato de hidroxilamina p.a. (NH2OH.HCl);
hidróxido de sódio p.a. (NaOH);
permanganato de potássio p.a. (KMnO 4);
sulfato ferroso amoniacal hexahidratado p.a. [Fe(NH4)2(SO4)2 .6H2O].
7.2 Solução permanganato de potássio 0,02M
Pesar 3,1608 g de permanganato de potássio, dissolver em água deionizada,
transferir para um balão volumétrico de 1000 mL. Completar o volume,
homogeneizar e guardar ao abrigo da luz.
7.3 Solução estoque de ferro
Em um béquer de 250mL, adicionar lentamente 20 mL de ácido sulfúrico
concentrado. p.a. a 50 mL de água deionizada. Dissolver 1,404 g de sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado.
Transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 1000 mL e adicionar
permanganato de potássio 0,02M gota a gota até uma leve coloração rósea
persistir. Completar o volume para 1000 mL e homogeneizar.
Concentração: 1,00 mL = 200 µg Fe.
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7.4 Ácido clorídrico 50% (v/v)
Colocar um béquer de 2000 mL contendo 400 mL de água deionizada em um
recipiente de gelo e adicionar, lentamente sob agitação, 500 mL de ácido
clorídrico concentrado p.a. que contenha menos que 0,00005% de ferro. Transferir
quantitativamente para um balão volumétrico de 1000 mL, deixar esfriar totalmente
e completar o volume com água deionizada e homogeneizar.
Obs.: esta solução deve ser feita em capela de exaustão e utilizar os EPIs
necessários, principalmente óculos de segurança ou protetor facial.
7.5 Solução de cloridrato de hidroxilamina a 10% (m/v)
Dissolver 100 g de cloridrato de hidroxilamina em água deionizada. Transferir
quantitativamente para um balão volumétrico de 1000 mL e completar o volume
com água deionizada. Conservar a solução sob refrigeração.
7.6 Solução tampão de acetato de amônio
Dissolver 250 g de acetato de amônio em um béquer de 2000 mL contendo 150 mL
de água deionizada. Adicionar 700 mL de ácido acético glacial e dissolver o sal sob
agitação. Transferir quantitativamente para um balão de 1000 mL e completar o
volume com água deionizada. Preparar uma curva de calibração a cada nova
solução tampão porque normalmente o acetato de amônio contem uma significativa
quantidade de ferro.
7.7 Solução de 1,10 fenantrolina a 0,1% (m/v)
Dissolver 1,00 g de 1,10 fenantrolina monohidratada em 100 mL de água
deionizada sob agitação e aquecimento a 80°C. Descartar a solução se estiver
escura. Não ferver. Adicionar 20 gotas de ácido clorídrico concentrado p.a. e
transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 1000 mL. Esperar esfriar
e completar o volume com água deionizada.
Obs.: Um mililitro deste reagente é suficiente para até 100 µg de ferro.
7.8 Solução padrão de 0,20 mg Fe/L
Em um balão volumétrico de 1000 mL, adicionar (com pipeta volumétrica) 1 mL da
solução estoque e completar o volume com água deionizada.
7.9 Solução padrão de 4,0 mg Fe/L
Em um balão volumétrico de 100 mL, adicionar (com pipeta volumétrica) 2 mL da
solução estoque e completar o volume com água deionizada.
7.10 Hidróxido de sódio 1M
Dissolver, sob agitação constante, 40 g de hidróxido de sódio em béquer contendo
500mL de água deionizada. Esperar esfriar até temperatura ambiente, transferir
para um balão volumétrico de 1000 mL e completar o volume com água deionizada.
Armazenar em frasco de polietileno opaco.
7.11 Hidróxido de sódio 12M
Dissolver, sob agitação constante, 480 g de hidróxido de sódio em béquer contendo
500 ml de água deionizada. Esperar esfriar até temperatura ambiente, transferir
para um balão volumétrico de 1000 mL e completar o volume com água deionizada.
Armazenar em frasco de polietileno opaco.
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7.12 Ácido sulfúrico 0,5M
Adicionar lentamente 28 mL de ácido sulfúrico concentrado (usar capela) em um
béquer contendo 500 mL de água deionizada, homogeneizando com auxílio de um
bastão de vidro. Esperar esfriar até temperatura ambiente, transferir para um balão
volumétrico de 1000 mL e completar o volume com água deionizada. Armazenar
em frasco de vidro âmbar.
8 VIDRARIAS, MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
8.1 Vidrarias
-
Balões volumétricos de diversos volumes;
Erlenmeyer de diversos volumes;
Pérolas de vidro;
Pipetas graduadas de diversos volumes;
Pipetas volumétricas de diversos volumes;
Tubos de Nessler de 50 mL e fôrma alta ou outro recipiente compatível;
Vidro de relógio.
8.2 Materiais e Equipamentos
-
Chapa aquecedora;
Espectrofotômetro, para uso em 510 nm, provido de um caminho ótico de 1 cm
ou maior;
Estante para tubos de Nessler;
Papel indicador vermelho Congo;
Rolhas de silicone para tubo de Nessler.
9 LIMPEZA E PREPARO DE MATERIAIS
Lavar as rolhas, toda a vidraria e os frascos de coleta em água corrente;
Lavar com solução a 5% (v/v) de detergente neutro específico para laboratório e
enxaguar bem em água corrente;
Lavar as paredes internas da vidraria e as rolhas com ácido clorídrico 1+1 e
enxaguar em água corrente;
Enxaguar com água deionizada pelo menos por 5 vezes.
Nota: No caso de limpeza com escovação, não usar instrumentos metálicos a fim
de evitar possíveis contaminações.
10 COLETA E PRESERVAÇÃO DE AMOSTRAS
Coletar no mínimo 500 mL de amostra em frasco de polietileno. Evitar a adsorção
ou deposição do ferro coloidal às paredes do frasco preservando a amostra, com
ácido nítrico até pH < 2,0, por um período máximo de 6 meses.
Obs.: não adicionar ácido em excesso pois prejudicará a ação do tampão acetato
de amônio durante a análise.
11 PROCEDIMENTOS
11.1 Execução do ensaio
-
Homogeneizar a amostra e pipetar 50 mL em um erlenmeyer de 250 mL;
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-
Adicionar 2,0 mL de ácido clorídrico concentrado p.a. e 1,0 mL de solução de
cloridrato de hidroxilamina;
- Adicionar algumas “pérolas” de vidro e manter em aquecimento moderado até
reduzir o volume para 10 ou 20 mL;
- Na temperatura ambiente, transferir quantitativamente para um balão
volumétrico de 50 mL e completar o volume com água deionizada;
- Transferir com pipeta volumétrica 25 mL da amostra digerida para o tubo de
Nessler que contenha um pedaço de papel indicador Congo;
-
-
-
Nota: neste momento o papel indicador Congo deve mudar de coloração rósea
para azul.
Reservar o restante da amostra digerida para ser utilizada como referência;
Adicionar volumetricamente 5 mL de solução tampão de acetato de amônio;
Nota: a coloração do papel indicador Congo deve voltar para rósea. Caso
contrário adicionar volumetricamente solução tampão de acetato de amônio até
que a mudança ocorra. Corrigir o volume extra da amostra antes de considerar o
resultado final.
Adicionar volumetricamente 2,5 mL da solução de 1,10 fenantrolina e
homogeneizar;
Aguardar de 10 a 15 minutos para o desenvolvimento da cor. A cada série de
amostras efetuar um teste em branco utilizando água deionizada e, seguindo o
mesmo procedimento;
Fazer a leitura do branco e da amostra em espectrofotômetro a 510 nm,
utilizando cubeta de 10 a 100 mm conforme a faixa de trabalho.
11.2 Curva de calibração
-
Preparar uma série de padrões a partir de diluições sucessivas da solução
padrão de ferro, em balões volumétricos obedecendo os limites da “faixa ótima
de operação”.
- Tratar o branco e padrões como descrito no item 11.1.
- Calcular o fator da curva de calibração: F
F é média dos resultados da divisão das concentrações conhecidas pelos seus
respectivos valores de absorvância.

conc. do padrão

F=X 

 (abs. padrão - abs. branco) 
12 EXPRESSÃO DE RESULTADOS
mg Fe/L = (A – B) x F
onde:
A = leitura da amostra em absorvância;
B = leitura do branco em absorvância;
F = fator da curva de calibração.
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14 BIBLIOGRAFIA
- American Public Standards Health Association - Standard methods for the
examination of water and wastewater; 20th ed.; 1998.
- Ohweile,r O. A. - Química analítica quantitativa; 3 a ed.; Edit. LTC, Rio de
Janeiro, 1982.
- COZZA, Clara Campos; OLIVEIRA, Marco Antônio de; SAKAGAMI, Maureen
Kasuko et al. - Principais análises físico-químicas da água. Coordenada por
Orlando Antunes Cintra Filho - São Paulo, 1984 – 71 p.
- Sena H. C. - Estatística para laboratório; SABESP, AELS/AEAR – Suzano,
1997.
a
- Vogel, A.I. - Química analítica qualitativa; trad. Gimeno, A., 5 ed.; Edit. Mestre
Jou; São Paulo, 1981.
DETERMINAÇÃO DE FERRO TOTAL: MÉTODO DA 1,10
FENANTROLINA
Considerações finais:
1) Esta norma técnica, como qualquer outra, é um documento dinâmico, podendo ser
alterada ou ampliada sempre que for necessário. Sugestões e comentários devem ser
enviados à Divisão de Normas Técnicas - TDGN.
2) Tomaram parte na elaboração desta Norma:
ÁREA
A
A
A
A
I
I
I
I
L
M
M
T
UNIDADE DE
TRABALHO
AAHL
AELG
AELP
AEOB
IAOC
IBOC
IGOC
IGOC
LBTC
MCEC
MOEC
TDGN
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NOME
Elvira A. Simi Venckunas
Moacir F. Brito
Vera Lúcia de Andrade Aguiar
Francisco Novais
Ana Cristina Kira Saeki
Amélia Yoshie O. Kihara
Luís Antônio Salomão
Orlando Antunes Cintra Fº
Marco Antônio Silva de Oliveira
Maria Teresa Berardis
Sueli Ap. V. Lobo Freire
Maria Célia Goulart
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Sabesp - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
Diretoria Técnica e Meio Ambiente - T
Superintendência de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico - TD
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- Palavras-chave: ferro; análise
- _7_ páginas
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