UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS MOLECULARES
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
DESENVOLVIMENTO DE UM ELETRODO QUIMICAMENTE
MODIFICADO BASEADO EM MATERIAIS DE SÍLICA PARA
A DETECÇÃO DE ÁCIDO FÓLICO
ELAINE MARIA DE OLIVEIRA BARBOSA
RECIFE
2012
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS MOLECULARES
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
DESENVOLVIMENTO DE UM ELETRODO QUIMICAMENTE
MODIFICADO BASEADO EM MATERIAIS DE SÍLICA PARA
A DETECÇÃO DE ÁCIDO FÓLICO
Elaine Maria de Oliveira Barbosa
Dissertação
de
mestrado
apresentada
ao
Programa de Pós-Graduação em Química como
parte dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Química pela Universidade Federal
Rural de Pernambuco.
ORIENTADOR: Prof. Dr. André F. Lavorante
COORIENTADORA: Profa. Dra. Mônica F. Belian
Bolsista FACEPE
RECIFE
2012
Ficha Catalográfica
B238d
Barbosa, Elaine Maria de Oliveira
Desenvolvimento de um eletrodo quimicamente
modificado baseado em materiais de sílica para a
detecção de ácido fólico / Elaine Maria de Oliveira
Barbosa. -- Recife, 2012.
71 f. : il.
Orientador (a): André Fernando Lavorante.
Dissertação (Mestrado em Química) –
Universidade Federal Rural de Pernambuco.
Departamento de Ciências
Moleculares, Recife, 2012.
Inclui referências e apêndice.
1. Química Analítica 2. Ácido fólico 3. Potenciometria
4. Materiais de sílica I. Lavorante, André Fernando,
Orientador
II. Título
CDD 540
DESENVOLVIMENTO DE UM ELETRODO QUIMICAMENTE MODIFICADO
BASEADO EM MATERIAIS DE SÍLICA PARA A DETECÇÃO DE ÁCIDO FÓLICO
ELAINE MARIA DE OLIVEIRA BARBOSA
DISSERTAÇÃO APROVADA PELA BANCA EXAMINADORA 28 DE FEVEREIRO
DE 2012
Prof. Dr. André Fernando Lavorante (Orientador)
(DCM-UFRPE)
Profª Drª Mônica Freire Belian (Co-orientadora)
(DCM-UFRPE)
Profª Drª Claudete Fernandes Pereira (Examinadora)
(DCM-UFRPE)
Prof. Dr. Hélcio José Batista (Examinador)
(DCM-UFRPE)
Profª Drª Ana Paula de Souza de Freitas (Examinadora)
(CAA-UFPE)
Prof. Dr. Clécio Souza Ramos (Suplente)
(DCM-UFRPE)
Dedico à pessoa que sempre acreditou em mim, até
quando eu mesma achava que não seria capaz
Vovó
AGRADECIMENTOS
- A Deus, pela minha existência e por permitir a realização deste trabalho, sempre
me guiando pelo caminho correto.
- A minha família pelo apoio e amparo nos momentos de necessidade, em especial a
minha mãe Edilene, o pilar da minha estrutura.
- A Paulo Alberto, meu esposo, pela ajuda na realização de algumas análises,
sempre com muita disposição; e pela ajuda emocional, com muita paciência e
compreensão nos momentos difíceis, além da confiança e incentivo para a
realização deste trabalho.
- A Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) e ao Laboratório de
Química Analítica, Inorgânica e Sensores do Departamento de Química Molecular
(DQM) por disponibilizar suas instalações e equipamentos.
- Ao professor André F. Lavorante, pela orientação, dedicação e pela confiança
depositada.
- A professora Mônica F. Belian e seu esposo Wagner E. da Silva, que além de
excelentes professores, pesquisadores e coorientadores são exemplos de seres
humanos e profissionais comprometidos com a ciência e a educação.
- A minha irmã Aline, que sempre está por perto me ajudando, apoiando,
compreendendo e divertindo, além de todo carinho e afeto.
- Ao professor Sherlan Guimarães, que mesmo a distância contribuiu bastante com
seus ensinamentos.
- Aos meus amigos do LAQIS, em especial a Aline e a Rômulo pela amizade,
companheirismo e apoio, além dos inúmeros momentos de aprendizado prático e
teórico compartilhados no laboratório.
“Faço das pedras encontradas em meu caminho uma escada para
alcançar meus objetivos”
Elaine Mª de O. Barbosa
RESUMO
Este trabalho consiste no desenvolvimento de um Eletrodo Quimicamente
Modificado (EQM) baseado em sílica para a detecção de ácido fólico (AF) e folato.
Para isso foi sintetizada a sílica lamelar contendo platina metálica e o ligante 5amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol. Inicialmente, realizou-se a síntese da sílica lamelar
mediante reação em meio propanólico com o 1,10-diaminodecano (DADD) e o
tetraetilortosilicato (TEOS). Obtida a sílica lamelar, a mesma foi modificada após
reação em meio etanólico com o hexacloroplatinato de potássio K2[PtCl6]. O sólido
resultante foi caracterizado por espectroscopia na região do IV e análise elementar.
A sílica lamelar coordenada com platina (IV), foi modificada com o objetivo de
reduzir a Pt ao estado de oxidação zero. Para isso foi realizada uma reação em meio
etanólico sob constante agitação com o agente redutor hidrato de hidrazina, até
completa mudança de coloração, de amarelo para cinza. O produto da reação foi
seco sob vácuo e caracterizado por espectroscopia na região do infravermelho (IV) e
análise elementar. Posteriormente, na sílica lamelar com Pt(s), foi adicionado o
ligante seletivo ao AF e aos folatos, o 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol, através de
reação em meio etanólico por 24 horas sob agitação constante. O sólido resultante
foi centrifugado, lavado cinco vezes com etanol e evaporado o solvente sob vácuo.
Após a síntese do material de sílica, foi realizada a confecção do suporte do EQM. A
pasta de grafite, contendo o ligante 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol foi processada na
proporção de 70:25:5 (m/m/m) de grafite, de nujol e da sílica lamelar modificada
contendo o ligante para AF e os folatos, respectivamente. A resposta do EQM foi
avaliada empregando soluções de Na2CO3 na concentração de 1,0 e 0,1 mol L-1, do
tampão Na2CO3-NaHCO3 0,1 mol L-1 pH 9,2, do tampão fosfato 0,1 mol L-1 e pH
entre 7,0 e 8,0 e do tampão 2-Amino-2-hidroximetil-propano-1,3-diol (Tris) 0,1 mol L-1
pH 7,2. Para os testes com potenciais interferentes foram utilizados os íons
ascorbato, citrato, NO3-, Cl-, SO42-, H2PO4- e o HPO42-. Os resultados apresentados
demonstram que as melhores respostas potenciométricas para o EQM utilizando o
AF no estado tetravalente foram obtidas utilizando as soluções de Na2CO3 0,1 e 1,0
mol L-1 e a solução tampão de Na2CO3-NaHCO3 0,1 mol L-1 pH 9,2, apresentando
resposta Nernstiana iguais a -17,91; -15,23 e -16,17 mV, respectivamente, para uma
faixa linear de 5,806 10-05 a 2,221 10-03 mol L-1. Para o AF no estado bivalente o
eletrodo apresentou uma resposta Nernstiana igual a -21,44 mV utilizando o tampão
fosfato 0,1 mol L-1 pH 7,2. Em relação à presença dos potenciais íons interferentes,
todos apresentaram o coeficiente de seletividade potenciométrico (CSP) menor que
um demonstrando que o EQM apresenta maior seletividade ao AF. Neste contexto, à
resposta do EQM a solução padrão de AF, observa-se a possibilidade da sua
aplicação para a determinação de ácido fólico em amostras reais empregando
detecção potenciométrica.
Palavra-chave: ácido fólico, potenciometria, materiais de sílica.
ABSTRACT
This work concerns the development of a Chemically Modified Electrode (MSE)
based on silica to detect folic acid (FA). Lamellar silica metallic platinum containing
binder and 5-amino-1,3,4-thiadiazol-2-thiol ligate were synthesized. Initially, the
synthesis of lamellar silica was carried out by a reaction of 1,10-diaminodecane
(DADD) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in a propanol medium. When the
lamellar silica was obtained, it was modified by a reaction with hexachloroplatinate
potassium K2[PtCl6] in an ethanolic medium. The resulting solid was characterized by
IR spectroscopy and an elementary analysis. The lamellar silica coordinated with
platinum (IV), was modified in order to reduce the Pt oxidation to state zero. In order
to promote the reaction, the reducing agent hydrazine hydrate was put under
constant agitation until there was a complete color change from yellow to gray. The
product from the reaction was vacuum dried and characterized by infrared
spectroscopy (IR) and elementary analysis. Then the selective binder, the 5-amino1,3,4-tiadiazol-2-tiol, was added to the silica lamellar with Pt(s), reacting in an ethanol
medium for 24 hours under constant agitation. The resulting solid was centrifuged,
washed five times with ethanol and the solvent evaporated in a vacuum. After
synthesis of the silica material the support material for MSE was prepared. The
graphite paste, containing the 5-amino-1,3,4-thiadiazol-2-thiol binder was processed
at the ratio of 70:25:5 (m/m/m) of graphite, nujol and modified lamellar silica
containing the binder for AF, respectively. The response of the MSE was evaluated
using a solution of Na2CO3 in concentrations of 1.0 and 0.1 mol L-1,a buffer solution
of Na2CO3-NaHCO3 0.1 mol L-1 pH 9.2, a buffer solution of phosphate 0,1 mol L-1, pH
between 7.0 and 8.0 and the buffer solution of 2-amino-2-hydroxymethyl-propane1,3-diol (tris) 0.1 mol L-1 pH 7,2. For the tests with potential interfering ascorbate,
citrate ions, NO3-, Cl-, SO42-, H2PO4- and HPO42- were used. The results show that
the best results for the potentiometric MSE, in a AF tetravalent state, were obtained
when using solutions of Na2CO31.0 and 0,1 mol L-1and the buffer solution of Na2CO3NaHCO3 0.1 mol L-1 pH 9.2, with Nernstian response equal to -17.91, -15.23 and 16.17 mV, respectively, for a linear range from 5.806 x 10-5 to 2.221 x 10-3mol L-1.
For the AF in the divalent electrode, a Nernstian response was obtained equal to
21.44 mV using the phosphate buffer 0.1mol L-1 pH 7.2. Regarding the presence of
potential interfering ions, all showed a potentiometric selectivity coefficient (CSP) of
less than one, showing that the MSE has a higher selectivity for AF. In this context,
the response of the MSE solution, which was at FA standard, indicates the possibility
of its application to identify folic acid in real samples using potentiometric detection.
Keywords: Folic acid, potentiometry, chemically modified electrode, silica lamellar.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.
Estrutura do ácido fólico
18
Figura 2.
Parte da estrutura química de algumas das diferentes
19
formas de folatos
Figura 3.
Reação da sílica-gel com um agente sililante genérico 23
(OR)3Si(CH2)3- X.
Figura 4.
Representação da sílica lamelar obtida a partir do
25
processo sol-gel, através da utilização de uma diamina
alquila neutra genérica como molécula modeladora. As
barras representam os grupos siloxanos.
Figura 5.
Célula eletroquímica para determinação potenciométrica
26
(Figura adaptada de Skoog et al, 2005).
Figura 6.
Componentes do eletrodo de vidro e eletrodo indicador
27
(Figura adaptada de Skoog et al, 2005).
Figura 7.
Confecção do Eletrodo Químicamente Modificado (EQM).
37
Figura 8.
Sistema potenciométrico utilizado nas análises
38
Figura 9.
Estrutura mínima proposta da sílica lamelar sintetizada.
41
Figura 10.
Espectro de infravermelho da sílica lamelar.
42
Figura 11.
Estrutura proposta para a sílica lamelar modificada com o
43
hexacloroplatinato de potássio.
Figura 12.
Estrutura proposta para a sílica lamelar modificada com
44
platina.
Figura 13.
Estrutura proposta para a sílica lamelar modificada com
44
platina e o ligante seletivo a AF
Figura 14.
Resposta analítica do potencial x possível atividade do
46
analito.
Figura 15.
Resposta analítica do potencial x possível atividade dos
íons
Figura 16.
47
CO32-.
Resposta analítica da solução de ácido fólico em Na2CO3
48
1 mol L-1
Figura 17.
Resposta analítica da solução de ácido fólico em Na2CO3
0,1 mol L-1.
49
Figura 18.
Resposta analítica da solução de ácido fólico em tampão
49
-1
bicarbonato-carbonato 0,1 mol L pH 9,2.
Figura 19.
Resposta analítica do potencial x possível atividade dos
51
íons 2-Amino-2-hidroximetil-propano-1,3-diol(Tris)
Figura 20.
Teste potenciométrico da solução de ácido fólico em
52
tampão fosfato pH 7,2 e concentração igual a 0,1 mol L-1
Figura 21.
Teste de interferente da solução de ácido ascórbico na
-3
54
-1
solução de ácido fólico 10 mol L em tampão carbonatobicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
Figura 22.
Teste de interferente da solução de ácido cítrico na
55
solução de ácido fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonatobicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
Figura 23.
Teste de interferente da solução de KNO3 na solução de
-3
55
-1
ácido fólico 10 mol L em tampão carbonato-bicarbonato
0,1 mol L-1 pH 9,2
Figura 24.
Teste de interferente da solução de KCl na solução de
56
ácido fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato
0,1 mol L-1 pH 9,2
Figura 25.
Teste de interferente da solução de K2SO4 na solução de
-3
56
-1
ácido fólico 10 mol L em tampão carbonato-bicarbonato
0,1 mol L-1 pH 9,2
Figura 26.
Teste de interferente da solução de Na2HPO4 na solução
57
de ácido fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonatobicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
Figura 27.
Teste de interferente da solução de NaH2PO4 na solução
de ácido fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonatobicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.
Quantidade de ácido fólico nos alimentos
21
Tabela 2.
Ingestão diária recomendada (IDR) de ácido fólico
22
Tabela 3.
Soluções
33
Tabela 4.
Reagentes
34
Tabela 5.
Equipamentos e acessórios
35
Tabela 6.
Dados de análise elementar, teóricos e experimental da
sílica produzida.
42
Tabela 7.
Dados de infravermelho coletados dos espectros das
amostras das sílicas sintetizadas.
44
Tabela 8.
Estudo do pH para a solução tampão fosfato
51
Tabela 9.
Teste de interferentes
54
Tabela 10.
Faixa linear de resposta, coeficiente de correlação linear
(R2) e coeficiente angular dos íons interferentes
59
LISTA DE SIGLAS
Ácido Fólico
(AF)
Agência Nacional de Vigilância Sanitária
(ANVISA)
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência
(CLAE)
Eletrodo Quimicamente Modificado
(EQM)
União Internacional de Química Pura e Aplicada
(IUPAC)
Eletrodos de Íon Seletivo
(EIS)
Diferença de potencial
(ddp)
2-Amino-2-hidroximethil-propano-1,3-diol
(Tris)
Força eletromotriz
(f.e.m)
Coeficiente de Seletividade Potenciométrico
(CSP)
vi
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
15
2. OBJETIVOS
17
2.1 Objetivo geral
2.2 Objetivos específicos
17
17
3. REVISÃO BIBBLIOGRÁFICA
18
3.1 Ácido fólico
3.2 Sílica lamelar
3.3 Potenciometria
3.3.1 Eletrodos Íon Seletivo (EIS)
18
22
26
28
4. MATERIAIS E MÉTODOS
32
4.1 Soluções e Reagentes
32
4.2 EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS
34
4.3 MÉTODOS
4.3.1 Síntese da sílica lamelar
4.3.2 Modificação da sílica lamelar com o hexacloroplatinato de
potássio K2[PtCl6]
4.3.3 Redução da platina IV na sílica modificada
4.3.4 Síntese da sílica modificada
4.3.5 Preparação da pasta de grafite
4.3.6 Confecção do EQM
4.3.7 Avaliação do eletrodo quimicamente modificado
4.3.8 Estudo potenciométrico da solução de Na2CO3 utilizando o EQM
para AF
4.3.9 Estudo potenciométrico da solução de AF desprotonado com
Na2CO3 e utilizando água como eletrólito suporte
4.3.10 Estudo potenciométrico da solução de AF em Na2CO3 1 e 0,1
mol L-1 e na solução tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 e
pH 9,2
4.3.11 Estudo da variação de pH das soluções de AF utilizando as
34
34
35
35
35
36
36
38
38
39
39
39
soluções tampão fosfato de sódio e Tris-HCl
4.3.12 Estudo potenciométrico da solução de AF em tampão fosfato pH
7,2 0,1 mol L-1
4.3.13 Estudo potenciométrico da solução de AF em tampão Tris pH 7,2
0,1 mol L-1
4.3.14 Estudo potenciométrico da solução de Tris utilizando o EQM
para AF
4.3.15 Teste de interferentes pelo método das soluções misturadas com
a concentração fixa do íon primário
39
40
40
40
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
42
5.1 Síntese da sílica lamelar contendo platina metálica
5.2 Estudo preliminar do EQM para AF
5.3 Estudo potenciométrico da solução de Na2CO3 utilizando o
EQM
5.4 Teste potenciométrico da solução de ácido fólico em Na2CO3 e
na solução tampão bicarbonato-carbonato
5.5 Estudo potenciométrico da variação de pH das soluções de AF
utilizando os tampões fosfato e Tris, ambos de concentração
igual a 0,1 mol L-1
5.6 Estudo potenciométrico da solução de Tris utilizando o EQM
para AF
5.7 Teste potenciométrico da solução de ácido fólico em tampão
fosfato pH 7,2 0,1 mol L-1
5.8 Estudos de potenciais interferentes
42
46
47
6. CONCLUSÕES
60
7. PERSPECTIVAS
61
8. REFERÊNCIAS
62
48
51
52
53
53
viii
1. INTRODUÇÃO
O ácido fólico (AF) é uma vitamina do complexo B, mais conhecida como B9,
muito importante para a manutenção do organismo humano. Trabalhos recentes
vêm demonstrando uma possível relação da deficiência da vitamina com as doenças
que acometem o defeito do tubo neural, resultando em malformações congênitas
tais como, espinha bífida, encefalocele, fenda palatina, hidrocefalia e doenças
cardíacas (BRODY, 1991; CRANE et al., 1995; CZEIZE et al., 1992; DALY et al.,
1997; KATZUNG, 1994; MALINOW et al., 1998; MOSHFEGH et al., 1998; OAKLEY
et al., 1995; RANG et al.,1997). Atualmente, a maioria dos países que sofre com
doenças provocadas pela falta de AF está suplementando os alimentos mais
consumidos como, biscoitos, suco de frutas e leites. Em 2002, no Brasil, a Agência
Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) por meio da Resolução N°344, instituiu a
obrigatoriedade do enriquecimento de farinhas de trigo e milho com ácido fólico (150
µg a cada 100 g de farinha), devido à contribuição significativa desses alimentos na
dieta da população (CARVALHO, 1994; Carvalho, 1996).
A análise de ácido fólico em alimentos envolve alguns desafios em
decorrência
da
baixa
concentração,
presença
de
inúmeros
interferentes,
complexidade da matriz e exigência de cuidados especiais devido à baixa
estabilidade desse nutriente. Os maiores desafios para a determinação de AF em
alimentos incluem, além do melhoramento dos processos de extração, o
desenvolvimento e a validação de métodos, o tempo e o custo das análises e a
minimização da geração de resíduos (SCOTT et al., 2000; Stokes et al., 1999).
A literatura vem apresentando avanços nos métodos para a determinação de
AF e folatos, empregando técnicas como a cromatografia líquida de alta eficiência
(CLAE) com detecção UV-Visível (DAY et al., 1981; DUCH et al., 1983;
VAHTERISTO et al., 1997; JASTREBOVA et al., 2003; DOHERTY et al., 2003;
CHLÁDEK et al., 2000; NDAW et al., 2001. Pesquisas com CLAE, empregando
detecção UV também têm sido realizadas para determinação simultânea de AF e
folatos, em preparações farmacêuticas multivitamínicas e em alimentos (DONG et
al., 1988; FINGLAS et al., 1993; HOLLMAN et al., 1993). Entretanto, a maior parte
das determinações de AF e folatos em alimentos envolve a utilização de enzimas
(conjugases) no processo de extração, o que dificulta muito a aplicação do método e
aumenta o tempo de análise, além de promover a perda desses nutrientes (DAY et
al., 1981; DUCH et al., 1983; HOLT et al., 1988; VAHTERISTO et al., 1997;
KONINGS et al., 1999). As técnicas voltamétricas também têm sido empregadas na
determinação do AF e folatos utilizando o ligante seletivo 4-hidroxi-2-fenolato
(trifenilfosfônio) (ZARE , 2011) e nanopartículas modificadas de ZrO2 com eletrodo
de pasta de carbono (MAZLOUM-ARDAKANI, 2010). A espectroscopia tem sido
empregada na determinação do AF através da reação de interação com o
iminodibenzil ou 3-aminofenol ou molibdato de sódio–pirocatecol detectada na
região de 580, 460 e e 490 respectivamente (NAGARAJA, 2002).
Devido à composição química dos alimentos em geral, a determinação de
seus constituintes em maiores ou menores quantidades, requer tratamentos prévios
da amostra. Os métodos analíticos tradicionais para a análise de micronutrientes são
em sua maioria laboriosos. Deste modo, o método potenciométrico surgiu como uma
alternativa na redução do uso de reagentes, baixo custo das análises e facilidade na
operação do equipamento. Este trabalho traz o desenvolvimento de um eletrodo
quimicamente modificado (EQM) para a determinação de ácido fólico através da
interação com o ligante 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol. Este ligante foi escolhido por
apresentar boa seletividade ao AF e aos folatos sendo empregado em diversos
trabalhos que utilizam eletrodos em sua determinação (CHEN, 2011; John, 2009;).
Para o desenvolvimento do EQM, o ligante foi incorporado na sílica lamelar, pois ele
apresenta uma forte interação pela água e passaria para a solução caso fosse
adicionado diretamente à pasta de grafite. A sílica foi escolhida como base fixadora
do ligante seletivo por ser um material estável, que apresenta baixa solubilidade em
água e baixo custo, sendo a forma lamelar utilizada no trabalho por apresentar uma
organização regular da sua estrutura garantindo uma distribuição do produto de
maneira uniforme na superfície do eletrodo. Por ser um material isolante foi
necessária transformar a sílica em condutora através da adição de platina no estado
de oxidação IV seguida de redução. A platina presente na sílica também atua como
fixador do ligante seletivo a sílica, pois estabelece uma ligação coordenada com a
base de enxofre presente no ligante.
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Desenvolver um Eletrodo Químicamente Modificado para a detecção
potenciométrica de ácido fólico (AF) e folatos baseado na síntese da sílica lamelar
contendo platina metálica e o ligante seletivo 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol.
2.2 Objetivos específicos
- Sintetizar e caracterizar a sílica lamelar;
- Modificar a sílica lamelar utilizando o hexacloroplatinato de potássio;
- Reduzir a platina (IV) a platina (0) no interior da estrutura da sílica lamelar;
- Introduzir o ligante 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol seletivo ao ácido fólico e aos
folatos na estrutura da sílica lamelar;
- Confeccionar o eletrodo quimicamente modificado;
- Avaliar a resposta do eletrodo para AF e aos folatos empregando detecção
potenciométrica.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Ácido Fólico
O ácido fólico foi descoberto na década de 40 durante estudos de fatores do
crescimento, ele é um micronutriente essencial, sendo encontrado pela primeira vez
na folha do espinafre de onde foi possível isolar, cristalizar e identificar a sua
estrutura (Figura 1).
O
NH
O
OH
HN
N
HO
O
N
N
H2N
N
OH
Figura 1: Estrutura do ácido fólico
Novas descobertas sobre a ação do AF e folatos no organismo humano
demonstraram sua ligação direta com processos bioquímicos importantes. Essa
vitamina faz parte do grupo B, conhecida como B9, sendo seus derivados mais
importantes os folatos (nome dado ao um grupo de substâncias que desempenham
um papel parecido com o ácido fólico no metabolismo) (Figura 2), onde atuam em
processos bioquímicos, como síntese e reparo do DNA e RNA e no metabolismo de
aminoácidos funcionando como coenzimas no transporte de fragmentos de carbono
(FRANCO, 1989).
CH3
CH3
H3C
NH
NH
CH2
NH
H3C
CH2
HN
5-metil-tetrahidrofolato
Tetrahidrofolato
CH3
CH3
H3C
NH
CH3
NH
CH2
H2N
CH3
O
5-formimino-tetrahidrofolato
NH
CH2
10-formil-tetrahidrofolato
H3C
H3C
H3C
NH
N
H3C
N
CH3
H2C
5,10-metileno-tetrahidrofolato
+
N
N
CH3
H2C
5,10-metileno-tetrahidrofolato
Figura 2. Parte da estrutura química de algumas das diferentes formas
de folatos que atuam de maneira semelhante ao AF no organismo.
O AF e os folatos são vitaminas hidrossolúveis sendo pouco armazenadas no
organismo. Por apresentar vários hidrogênios ácidos, o AF possui quatro pKa’s
distintos: pka1 = 2,38; pKa2 = 3,46; pKa3 = 4,98 e pKa4 = 8,08. Desta maneira, ele
pode ser encontrado nos fármacos e nos alimentos na forma monovalente,
bivalente, trivalente e tetravalente, de acordo com o pH do meio (SZAKÁCS et al,
2006). O AF e os folatos são essenciais para as reações metabólicas específicas no
meio celular e vital para o funcionamento e crescimento normal do organismo
(VANNUCCHI et al., 1998). O AF e os folatos são cofatores essenciais em muitas
reações do metabolismo atuando na síntese de nucleotídios, interconversão de
aminoácidos (metionina-homocisteína), requerendo cobalamina de forma a prover
sadenosilmetionina para a metilação do DNA, RNA e proteínas, o AF e os folatos
são essenciais para períodos de rápida proliferação celular, como a gestação, por
conta do crescimento e desenvolvimento fetal, além da intensa atividade
hematopoiética (MELO, 2004).
O ácido fólico e os folatos podem ser encontrados na natureza em vários
alimentos, como o levedo de cerveja, nos vegetais de folha verde escuro como o
espinafre, o aspargo, o repolho e o brócolis, além das vísceras, carnes, ovos e
feijão. A Tabela 1 apresenta a quantidade de ácido fólico presente em alguns
alimentos.
Tabela 1. Quantidade de ácido fólico nos alimentos
Alimento
Fígado bovino frito (90 g)
Espinafre cozido (1/2 xícara)
Feijão cozido (1/2 xícara)
Brócolis cozido (1 xícara)
Alface (1/2 xícara)
Germe de trigo cru (1/4 xícara)
Suco de laranja fresco (1/2 xícara)
Banana 1 unidade
Ovo – gema 1 unidade
Amêndoas cruas (1/4 xícara)
Pão de trigo integral (1 fatia)
Leite (1 xícara)
Pão de trigo branco (1 fatia)
Quantidade de ácido fólico
em µg
187
131
122
78
76
70
55
24
23
21
16
12
10
Fonte: Tabela extraída de (http://www.amway.com.br/downloads/misc/Ferro_e_AcFolico_IMEN.pdf)
Apesar de sua grande presença na alimentação, é relativamente fácil a
ocorrência de deficiência da vitamina B9, já que ela é muito sensível a diversos
fatores, como o cozimento prolongado, que chega a destruir até 90% do conteúdo
de folatos dos alimentos. Além de ser termosensível, é pouco resistente ao contato
com a luz e ao oxigênio atmosférico (FRANCO, 1998; MAHAN et al., 1998).
A principal consequência metabólica da deficiência de ácido fólico é a
alteração no metabolismo do DNA. Isso resulta em alterações da morfologia nuclear
celular, especialmente naquelas células com velocidades de multiplicação mais
rápidas (hemácias, leucócitos e células epiteliais do estômago, intestino, vagina e
cérvix uterino) (MAHAN et al., 1998).
A deficiência de ácido fólico está relacionada diretamente com uma série de
doenças, entre elas defeitos do tubo neural tornando-se importante sua
administração no período pré-concepcional e durante os três primeiros meses de
gravidez. Outras doenças provocadas pela carência do AF são: anemia
megaloblástica, malformações congênitas, doença de Alzheimer, síndrome de
Down, desordens cerebrais, doenças cardiovasculares e alguns tipos de câncer
(Steindal et al, 2005). Na tabela 2 é apresentada a quantidade da ingestão diária
recomendada (IDR) de ácido fólico segundo a ANVISA (ANVISA, 2004), necessária
para prevenir as doenças provocadas pela carência de AF de acordo com a faixa
etária e necessidades especiais.
Tabela 2. Ingestão diária recomendada (IDR) de ácido fólico
Indivíduo
Faixa etária
IDR em µg
Adulto
-
400
Lactente
0–11 meses
80
Crianças
1-3 anos
160
Crianças
4-6 anos
200
Crianças
7-10 anos
300
Gestantes
-
600
Lactante
-
500
Fonte: ANVISA, 2004
3.2 Sílica lamelar
A sílica-gel é um polímero inorgânico formado estruturalmente por unidades
de siloxanos (Si-O-Si), normalmente presentes em seu interior; e unidades silanóis
(Si-OH) no exterior (ILER, 1979). Esse polímero pode ser isolado resultando em um
produto que pode apresentar diversas formas estruturais, sendo a sílica lamelar uma
dessas formas. A sílica cristalina nas formas hexagonal ou lamelar pode ser obtida
através do processo sol-gel, sendo utilizadas como precursores alcoxissilanos e
diamina alquila neutras ou haletos de alquilamônio como moléculas direcionadoras,
que
atuam
direcionando
o
processo
de
polimerização
do
alcoxissilano
(ULAGAPPAN et al., 1996; TANEV et al., 1996; MONNIER et al., 1993).
Os alcóxidos são os compostos de constituição mais simples utilizados para a
preparação de novos materiais via processo sol-gel, sendo os mais empregados
para este fim os do elemento silício. Dentre a grande variedade dos grupos
alcóxidos os mais comuns são o metóxi (OCH3), o etóxi (OCH2CH3), o n-propóxi
[O(CH2)2CH3] e o sec-butóxi [H3C(O)CHCH2CH3]. Porém o mais estudado é o
tetraetilortossilicato, Si(OC2H5)4, conhecido abreviadamente como TEOS (BRADLEY
et al.,1978).
A obtenção de novos materiais via processo sol-gel envolve uma série de
reações químicas. A primeira reação, envolvendo o alcóxido de fórmula genérica
Si(OR)4, consiste na hidrólise do alcóxido resultando na formação do álcool
correspondente e do grupo silanol (Equação 1). Vale à pena ressaltar que nos
alcóxidos do tipo Si(OR)4, quanto maior for a cadeia (determinada pela natureza do
radical R) mais lento é processo de hidrólise, influenciando assim suas
propriedades, como tamanho do grão e porosidade (BRINKER et al.,1990). O
processo seguinte é a policondensação dos grupos silanóis resultado na formação
dos grupos siloxanos (EQUAÇÃO 2) (CORRIU, 2001).
A. Hidrólise do alcóxido
Si(OR)4 + 4H2O
Equação 1
Si(OH)4 + 4HOR
B. Condensação do silanol
(HO)3Si
OH + HO
Si(OH)3
Equação 2
(HO)3Si
O
Si(OH)3 + H2O
A reatividade da superfície da sílica é correspondente aos grupos silanóis
(OH), que apresentam um pKa por volta de 7, sendo fracamente ácidos (GATES,
1992).
A exploração da reatividade dos grupos silanóis na superfície da sílica pode
ser realizada através dos processos de sililação, onde um alcoxissilano, também
conhecido como agente sililante, se liga quimicamente a superfície da sílica através
da remoção de um átomo de hidrogênio reativo, geralmente ligado a um grupo
hidroxila, atuando como um intermediário da ligação, obtendo assim um grupo
reativo
em
um
substrato
insolúvel.
Este
processo
é
chamado
de
organofuncionalização (Figura 3) (ARAKAKI et al.,1999; PLUEDDEMANN, 1986).
HO
n
Si
HO
OH
n
Si
OH
OH
OH
O
O
OH
OH
Si
OH
+
(RO)3Si(CH2)3-X
Si
=
O
O
OH
OH
Si
Si
OH
O
O
SiH— (CH2)3-X
+
2ROH
OH
HO
HO
Figura 3. Reação da sílica-gel com um agente sililante genérico (OR)3Si(CH2)3-X.
A sílica-gel pode ser sintetizada de diferentes formas, sendo obtida na forma
pura (IZUTSU et al., 1997), dopada (DUTOIT et al., 1997) ou funcionalizada
(AHMAD et al.,1997). Dentre as grandes aplicabilidades dos materiais obtidos via
processo sol-gel pode-se citar sua utilização como adsorventes cromatográficos
(ESQUENA et al., 1997), materiais mesoporosos (RICHER et al., 1998) ou redes
poliméricas (WANG et al., 1998).
É comumente utilizada como rota de síntese da sílica lamelar a síntese de
silicatos de sódio e potássio lamelares, seguida da troca iônica dos íons sódio ou
potássio por íons H+ provenientes do ácido clorídrico, resultando na obtenção do
ácido silícico (VAN et al., 1996). No entanto, esta rota de síntese apresenta alguns
problemas, como tempo de reação prolongado e baixa reprodutibilidade dos
resultados. Uma rota comum da síntese da sílica amorfa é realizada através da
utilização de NaOH ou KOH, SiO2 e H2O a uma temperatura de aproximadamente
400 K durante 21 dias, resultando na formação do X2H2Si20O42.yH2O (onde X = K ou
Na), onde a troca iônica, mencionada anteriormente, é realizada dispersando o
silicato cristalino obtido em uma solução de HCl de concentração igual a 1,0 mol L-1.
Esta rota de síntese apresenta como ponto negativo a síntese do silicato, pois
mesmo utilizando as mesmas condições de síntese muitas vezes o produto difere
em cristalinidade e reatividade, e o tempo de reação é muito longo podendo chegar
a anos (VAN et al., 1996; AHMAD et al., 1997).
Uma das mais novas aplicações do processo sol-gel é a síntese da sílica na
forma lamelar, através da utilização de diamina alquila neutras (ULAGAPPAN et al.,
1996; TANEV et al.,1996), direcionando o processo de polimerização do
alcoxissilano, ocorrendo assim em direções preferenciais, resultando em um material
cristalino, ao em vez de ocorrer de forma aleatória, que resultaria na formação da
sílica amorfa (Figura 4).
HO
O
Si
HO
O
Si
HO
OH
O
Si
HO
OH
O
-
O
Si
O
Si
HO
HO
OH
OH
Si
HO
OH
n
OH
+
H3N
2
NH2
NH2
2
+
H3N
OH
OH
HO
HO
Si
HO
OH
O
HO
HO
Si
O
Si
O
-
OH
Si
O
OH
HO
HO
Si
O
Si
O
n
OH
Figura 4. Representação da estrutura mínima da sílica lamelar obtida a partir do
processo sol-gel, através da utilização de uma diamina alquila neutra
genérica como molécula modeladora. As barras representam os grupos
siloxanos.
Uma das vantagens do processo sol-gel na síntese da sílica lamelar, consiste
no uso de temperaturas próximas a ambiente e a rapidez dos produtos obtidos,
sendo o tempo de reação de alguns minutos ou até poucas horas. Porém, a
utilização de moléculas orgânicas para atuarem como moléculas “template”
(moléculas que direcionam o processo de polimerização do composto de sílica
formado) ocupam os espaços livres intralamelares, fazendo com que essas sílicas
não possam receber moléculas hospedeiras.
A obtenção da sílica lamelar pela rota da dialquilamina neutra vem ganhando
espaço nos últimos anos, devido a sua vasta aplicabilidade e facilidade de obtenção
dos produtos, além da versatilidade, onde através das condições de síntese é
possível controlar suas propriedades.
A quantidade de átomos de carbono na cadeia da dialquilamina neutra e a
quantidade de água presente no sistema reacional, na síntese da sílica lamelar
através do processo sol-gel, são fatores que irão determinar se o produto final obtido
será amorfo, hexagonal ou lamelar. De um modo geral, cadeias carbônicas grandes
e maior quantidade de água, determinam a formação de um produto lamelar,
enquanto a redução da cadeia carbônica da molécula “template” induz à formação
de uma sílica hexagonal (ULAGAPPAN al., 1996).
3.3 Potenciometria
Os métodos eletroanalíticos estão entre as técnicas mais populares e
poderosas usadas em química analítica. As técnicas básicas da eletroanalítica são a
potenciometria, voltametria, coulometria e condutimetria (EVANS et al., 1987). Todas
essas técnicas encontraram aplicações em técnicas volumétricas, no entanto as
técnicas
eletroanalíticas
também
desempenham
um
papel
importante
no
desenvolvimento de detectores cromatográficos, assim como no desenvolvimento de
sensores e biossensores. A potenciometria é uma das técnicas eletroquímicas mais
simples e bem conhecidas pelos químicos, empregada inicialmente para realizar
medidas de pH. O fundamento da medida potenciométrica baseia-se na força
eletromotriz (f.e.m) de uma célula eletroquímica (Figura 5), ou seja, a diferença de
potencial entre o eletrodo indicador e o eletrodo de referência, em condições de
corrente desprezível, com o principal objetivo de obter informações sobre a
composição química da solução. A célula de análise potenciométrica pode ser
representada por:
Eletrodo de referência Ponte salina
Eref
Solução do analito Eletrodo indicador
Ej
Eind
Figura 5. Célula eletroquímica para determinação potenciométrica (Figura
adaptada de SKOOG et al, 2005).
O eletrodo de vidro de pH (Figura 6.A) consiste em um eletrodo que
responde seletivamente a atividade da espécie iônica de interesse na solução. Já o
eletrodo de referência (Figura 6.B) é um eletrodo que apresenta o potencial
constante, independente das atividades das espécies iônicas em solução (MERMET
et al., 1999).
Abertura lateral para
enchimento c/tampa
Haste de prata recoberta
com cloreto de prata
(Ag/AgCl)
Haste de prata recoberta
com cloreto de prata
(Ag/AgCl)
Eletrólito
Eletrólito
Elemento de
referência
Elemento
sensor de pH
A - Eletrodo de vidro
Junção ou diafragma
B - Eletrodo de referência
Figura 6. Componentes do eletrodo de vidro indicador e eletrodo de referência
(Figura adaptada de SKOOG et al, 2005).
A potenciometria é o único método de detecção em química analítica, no qual
o sinal analítico é uma função da atividade de uma espécie determinada de acordo
com a equação de Nernst (Equação 3). Essa equação nos permite relacionar a ddp
gerada entre um eletrodo indicador e um eletrodo de referência frente à atividade de
uma espécie iônica desejada em solução. Essas medidas potenciométricas
geralmente são realizadas com o chamado Eletrodo Íon Seletivo (TROJANOWICZ et
al., 1998).
Equação 3.
E = Eº ± 0,0591 log ai
n
Onde, E é o potencial da célula eletroquímica, Eº é o potencial padrão, n é o número
de elétrons do analito, e ai é a atividade do analito. Um eletrodo apresenta resposta
Nernstiana quando obedece a equação de Nernst.
3.3.1 Eletrodos Íon Seletivo (Eis)
Os eletrodos Íon Seletivo (EIS), podem ser definidos como sensores
eletroquímicos que permitem a determinação potenciométrica da atividade de uma
determinada espécie iônica em solução (MARQUES, 1995). A resposta da medida
potenciométrica é obtida através da diferença de potencial gerada pelo eletrodo de
trabalho (ou eletrodo indicador) e o eletrodo de referência na solução amostra
(ARMSTRONG, 1990).
O EIS é um dispositivo para determinações seletivas de baixo custo, de
rápida resposta analítica que pode ser aplicado a diversas análises, como a
determinação de íons metálicos e orgânicos em diferentes matrizes como a água,
plantas, bebidas e alimentos (ZAHRAN et al., 2005; MAHAJAN et al., 2003).
A potenciometria surgiu no final do século XIX, porém os EIS só surgiram a
partir de 1957, através dos trabalhos teóricos de dois cientistas, Eisenman e Nikolski
(NIKOLSKI et al.,1962). Um dos trabalhos mais significativos realizados com os EIS,
foi o desenvolvimento de um eletrodo para fluoreto realizado em conjunto por Ross e
Frant (ROSS et al., 1966; FRANT et al.,1966). Este eletrodo foi construído à base de
cristal de LaF3 e se tornou um dos eletrodos mais utilizados mundialmente até os
dias atuais, depois do eletrodo de vidro.
O eletrodo de vidro ou eletrodo de pH, como é conhecido comercialmente, é o
EIS mais utilizado. Esse eletrodo é seletivo a íons H3O+ e é vastamente utilizado em
laboratórios de pesquisa e nas indústrias.
Na criação dos eletrodos íon seletivos se imaginava que eles eram
específicos, respondendo unicamente ao analito de interesse em solução, porém,
após vários estudos foi comprovado que eles são seletivos, pois respondem de
maneira seletiva a um grupo de íons. Para determinar o quanto uma espécie
química interfere na determinação do analito de interesse é calculado o Coeficiente
de Seletividade Potenciométrico (CSP) através da equação de Nicolsky–Eisenman
abaixo (Equação 4):
, = / ⁄
Equação 4
Onde, é a atividade do íon primário, é a atividade do íon interferente é a
carga do íon primário e é a carga do íon interferente.
Se o CSP for menor que 1significa dizer que o EIS é mais seletivo ao íon
primário do que para o íon interferente e se for maior que 1 o EIS é mais seletivo ao
íon interferente do que para o íon primário (KUBOTA et al, 2001). A equação de
Nernst para os EIS fica escrita desta forma:
= ° − !
log[ + ∑
!
, ]
Equação 5
Algumas aplicações dos Eletrodos Íon Seletivo
Os
detectores
potenciométricos
possuem
grande
aplicabilidade
na
determinação de vitaminas e compostos farmacêuticos por apresentar boa
seletividade, de fácil operação e de baixo custo.
O preparo da amostra é frequentemente citado na literatura como uma das
principais fontes de erros e, na maioria das análises farmacêuticas utilizando EIS é
realizada apenas a etapa de diluição para amostras concentradas e dissolução para
amostras sólidas e, em seguida o ajuste da força iônica e controle do pH
(COSOFRET et al, 1991; COSOFRET; et al, 1993; STEFAN et al, 1997a; DIAS et al.,
2004).
Um dos analgésicos mais consumidos pela população é o ácido
acetilsalicílico, comercialmente conhecido como aspirina, devido à simples
confecção do eletrodo e boa resposta analítica, ele lidera nas publicações de
trabalhos potenciométricos na área de EIS. Um dos primeiros pesquisadores a
difundir a utilização da potenciometria para determinações farmacêuticas foi
(PEREIRA et al, 1990), utilizando um eletrodo EIS constituído por uma membrana
confeccionada a partir de PVC e dibutilfitalato com agente plastificante que serviu
como base para o composto seletivo salicilato-tricaprimetilamônio.
Na mesma década, foram realizados outros trabalhos empregando ISE para o
ácido
acetilsalicílico
utilizando
outros
agentes
seletivos
como
o
heptil-4-
trifluoroacetil-benzoato e o cloreto de metiltridodecil amônio em membrana de PVC
utilizado como plastificante o ortofeniloctiléter (KATSU et al, 1996; LI et al, 1998). Em
seguida, foram realizados novos trabalhos utilizando os agentes plastificantes
dibutilftalato e tributilfosfato com o agente seletivo salicilato-tricaprimetilamônio. O
trabalho apresentou uma resposta Nernstiana de -59,8 mV e limite de detecção de
5,0 x 10-5 mol L-1 (STEFAN et al, 1997a).
Na literatura nota-se a aplicação dos ISE para os antibióticos. Rizk e
colaboradores (RIZK et al, 1994) desenvolveram um sensor potenciométrico
fosfotúngstico em PVC e dioctilftalato para a determinação de ampicilina, que
apresentou uma resposta potenciométrica para uma faixa linear de 0,16 a 40 mmol
L-1. Já para a determinação da tiamulina foi desenvolvido um sensor de membrana
de PVC, tetrafenil-borato e dibutilftalato que apresentou uma resposta nersntiana de
59,2 mV, para um faixa de pH entre 2,0- 8 (MARQUES et al, 1997).
Com relação aos anti-histamínicos, foi desenvolvido um ISE de membrana de
r-borato de [3,5-bis (trifluorometil) fenila em PVC utilizando diferentes plastificantes
como o 2-nitrofeniloctil-éter, 2-nitrofenildodeciléter, bis (2-etilexil)sebacato e o 1isopropil-4-nitrobenzeno (HOPKALA et al, 1996).
Para os antineoplásicos, foram desenvolvidos dois eletrodo ISE para a
determinação do tamoxifeno, utilizando um eletrodo de pasta de carbono e como
agentes seletivos a dipicrilamina e o laurilsulfato, que apresentaram respostas subNernstianas de 54,6 mV e 52,9 mV, respectivamente (STEFAN et al, 1997b).
A determinação de nutrientes hidrossolúveis, em especial as vitaminas, é um
desafio no desenvolvimento de novos procedimentos analíticos, pois necessitam de
dispositivos que detectem concentrações muito baixas e que sejam inertes a uma
grande quantidade de interferentes. Os EIS vem sendo amplamente utilizados na
determinação destes compostos.
O ácido ascórbico, popularmente conhecido como vitamina C, é uma
molécula que faz parte de processos bioquímicos importantes no nosso organismo,
como a hidroxilação do colágeno (PAULING et al, 1970; FENSKE et al, 1986). Um
eletrodo de membrana constituído de trifeniltertrazólio-fosfotungstato em nitrotolueno
foi desenvolvido por Vetsistas (VETSISTAS et al, 2000) para a determinação indireta
da vitamina C. O eletrodo apresentou uma resposta Nernstiana de 57 mV para uma
faixa linear de 2,0 x 10-4 a 1,0 x 10-2 mol L-1.
Outro desafio na determinação das vitaminas está na instabilidade destes
nutrientes, grande parte delas são facilmente degradadas pelo oxigênio presente no
ar atmosférico e pelo aquecimento durante o processo de cozimento dos alimentos.
A quantidade desses nutrientes na amostra, onde muito desses compostos estão
presentes na escala micro requer técnicas de detecção cada vez mais sensíveis. O
ácido fólico, conhecida como a vitamina da gravidez, é fundamental nos processos
de rápido desenvolvimento celular e sua carência está associada a problemas
oriundos a má formação do tubo neural. Na literatura só foi relatado um único
trabalho na determinação de AF utilizando o ISE desenvolvido por Górniak
(GÓRNIAK et al, 1976). Ainda há muito para ser desenvolvido em relação aos ISE
para a determinação de AF.
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Soluções e reagentes
Todos os reagentes foram preparados com água destila-deionizada e com
reagentes de alto grau analítico.
Tabela 3. Soluções
-1
Solução
Concentração (mol L )
Ácido fólico desprotonado com Na2CO3 em meio aquoso
10
-2
-1
Ácido fólico em 1,0 mol L de Na2CO3
-2
10
-1
Ácido fólico em 0,1 mol L de Na2CO3
10
Ácido fólico em solução tampão Na2CO3-NaHCO3 0,1 mol
-1
L pH 9,2
10
-2
Ácidos fólico, Ascórbico e Cítrico
-2
10
-1
Ácido fólico em tampão fosfato 0,1 mol L pH 7,2
-2
10
Ácido fólico em tampão Tris (2-Amino-2-hidroximetil-1
propano-1,3-diol) 0,1 mol L pH 7,2.
-1
Tris (2-Amino-2-hidroximetil-propano-1,3-diol) 0,01 mol L
Carbonato de sódio
Ácido ascórbico
Ácido cítrico
Nitrato de potássio
Cloreto de potássio
Sulfato de potássio
Fosfato de sódio monobásico
Fosfato de sódio dibásico
Tampão fosfato e pH 7,0; 7,3; 7,5; 7,7 e 8,0
Tampão carbonato-bicarbonato pH 9,2
Carbonato de sódio
Carbonato de sódio
Tampão Tris-HCl pH 7,2
-2
-2
10
-2
10
-2
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
-1
10
1,0
-1
10
Tabela 4. Reagentes
C6H8O6
Massa
molas
176.12
Fabricante
Grau de
Pureza (%)
99,5
Dinâmica
Ácido cítrico
C6H8O7
192,13
98,0
Dinâmica
Ácido clorídrico
HCl
36.46
36,5-38,0
Dinâmica
Ácido fólico
C19H19N7O6
441.37
98,0
Vetec
Bicarbonato de sódio
NaHCO3
84.007
99,7-101,0
Vetec
Carbonato de sódio
Na2CO3
105,989
99,5
Cinética
Cloreto de potássio
KCl
74.551
98,0-102,0
Vetec
Dihidrogenofosfato
sódio
de Na2HPO4
Reagente
Fórmula
Ácido ascórbico
141.9590 98,0
Quimex
Monohidrogenofosfato
de sódio
NaH2PO4
119.9771 99,0
Merck
Nitrato de potássio
KNO3
101,1032 99,0
Nuclear
Sulfato de potássio
K2SO4
174.259
98,0
Vetec
121,14
99,5
Aldrich
Tris
(2-Amino-2- (HOCH2)3C
hidroximetil-propanoNH2
1,3-diol)
4.2 Equipamentos e acessórios
Tabela 5. Equipamentos e acessórios
Equipamento/Acessórios
Descrição
Aplicação
Local de uso
Rota evaporador
Buchi
Sínteses inorgânicas
LAQIS
Infravermelho
transformada de fourier
com
Analisador elementar
Agitador
magnético
com
aquecimento e vidrarias de uso
geral no laboratório.
Tubos de vidro de 7 cm de
comprimento, 2,5 mm de d.i. e
6,5 mm de d.e. e um fio elétrico
de 20 cm de comprimento
Medidor de Íons
Análise inorgânica
Central Analítica
(UFPE)
Análise inorgânica
Central Analítica
(UFPE)
Bruker IFS66
(CHNS-O) (AE)
(CE Instruments
EA 1110)
-
Síntese inorgânica e
preparo das soluções
LAQIS
Confecção do corpo
do eletrodo
LAQIS
-
Q400I
QUIMIS
da
Determinação
potenciométrica do AF
e folatos
LAQIS
CENAPESQ
e
*LAQIS - Laboratório de Química Analítica, inorgânica e Sensores
*d.i. - diâmetro interno
*d.e. - diâmetro externo
4.3 Métodos
4.3.1 Síntese da sílica lamelar
Transferiu-se 1,7200 g de 1,10-diaminodecano (DADD) para um balão de
fundo chato de 250 mL e acrescentou-se 38 mL de n-pronanol e 60 mL de H2O. Em
seguida, esperou-se 10 minutos pra garantir a total solubilização do DADD.
Posteriormente adicionou-se 2,0833 g de tetraetilortosilicato (TEOS) e permaneceu
em repouso por 24 h. Após o término da reação, o precipitado foi lavado durante 3
dias com n-propanol e seco sob vácuo a 60 ºC. O produto foi caracterizado por
espectroscopia na região do IV e análise elementar.
4.3.2 Modificação da sílica lamelar com o hexacloroplatinato de potássio
K2[PtCl6]
Em um béquer de 100 mL foram adicionados 0,2000 g da sílica lamelar e
0,0797 g do hexacloroplatinato de potássio em meio aquoso. Após 24 h sob agitação
constante, o sólido resultante foi centrifugado e lavado 5 vezes com etanol para
remoção do excesso de complexo. O produto final foi seco sob vácuo e
caracterizado empregando espectroscopia na região do IV e análise elementar.
4.3.3 Redução da platina IV na sílica modificada
Em um béquer de 100 mL foi adicionado 0,0500 g da sílica lamelar
coordenada com platina (IV) em meio etanólico sob agitação constante. Após
completa dispersão da sílica no meio, foram adicionados gota a gota hidrato de
hidrazina como agente redutor, até completa mudança de coloração, de amarelo
para cinza. Após 8 h de agitação constante, o sólido resultante foi centrifugado e
lavado 5 vezes com etanol para remoção do excesso de hidrazina. O produto final
foi seco sob vácuo e caracterizado por espectroscopia na região do IV e análise
elementar.
4.3.4 Síntese da sílica modificada
Em um balão volumétrico de fundo redondo de 50 mL foi adicionado 1,0000 g
da sílica lamelar com Pt metálica e 0,1021 g de 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol em
meio etanólico. Após 24 h de agitação constante, o sólido resultante foi centrifugado
e lavado 5 vezes com etanol. Em seguida o produto final foi seco no rotaevaporador.
4.3.5 Preparação da pasta de grafite
Em um vidro de relógio pesou-se 0,0701 g grafite; 0,0249 g nujol e 0,0052 g
da sílica lamelar modificada. Em seguida, com o auxílio de um tubo de ensaio o
material foi misturado até homogeneização da pasta.
4.3.6 Confecção do EQM
Para a confecção do EQM empregou-se um fio com c.a. de 20 cm de
comprimento e um tubo cilíndrico de vidro com 6 cm de comprimento, 2,5 mm de
diâmetro interno e 6,5 mm de diâmetro externo (Figura 7-A). Na parte superior do
corpo do eletrodo foi colocada a soda (Figura 7-B). Em seguida, as impurezas
presentes na superfície do eletrodo foram removidas mediante sonicação por 5
minutos com etanol. Com a ajuda de um multímetro foi medida a condutividade entre
a solda e o fio (Figura 7-C). Por último foi adicionada à pasta de grafite contendo o
composto formado pela sílica lamelar modificada com Pt(s)e o ligante 5-amino-1,3,4tiadiazol-2-tiol ao suporte do eletrodo (Figura 7-D).
20 cm
A
0,5 cm
Pasta de grafite
Soda
Ferro de
Soda
B
C
Figura 7. Confecção do Eletrodo Químicamente Modificado (EQM).
D
4.3.7 Avaliação do eletrodo quimicamente modificado
Na Figura 8 é apresentado o sistema montado para a determinação do ácido
fólico na sua forma ionizada. As amostras contendo o AF foram preparadas a partir
das diluições das soluções concentradas de AF. A solução amostra foi injetada na
célula eletroquímica com o auxílio de uma pipeta volumétrica, observando a variação
do potencial entre cada injeção durante um intervalo de 2 minutos para estabilização
da resposta potenciométrica. A resposta do equipamento é obtida pela variação do
potencial entre o eletrodo de referência e o eletrodo trabalho que apresenta o
ionóforo seletivo ao AF. Os dados obtidos foram coletados e tratados no programa
computacional Excel®. A curva analítica foi construída relacionando o potencial lido e
a atividade do analito.
Figura 8. Sistema potenciométrico utilizado nas análises.
4.3.8 Estudo potenciométrico da solução de Na2CO3 utilizando o EQM para AF
Utilizando o mesmo sistema potenciométrico ilustrado na figura 8, foram
realizados testes utilizando o EQM com a finalidade de determinar seu
comportamento em relação à solução de Na2CO3. Para isso foi preparada uma
solução estoque de Na2CO3 de 1,0 mol L-1, de onde foram preparadas as soluções
de referência de concentrações iguais a 10-3 e 10-4 mol L-1, sendo as três soluções
utilizadas nas análises. O teste experimental foi realizado segundo o procedimento
descrito no item 4.3.7.
4.3.9 Estudo potenciométrico da solução de AF desprotonado com Na2CO3
utilizando água como eletrólito suporte
Para este estudo utilizou-se as soluções de AF de concentração iguais a 10-4,
10-3 e 10-2 mol L-1 preparadas a partir da solução estoque de AF 10-2 mol L-1
desprotonada com Na2CO3. O teste experimental foi realizado segundo o
procedimento descrito no item 4.3.7.
4.3.10 Estudo potenciométrico do íon folato na solução de Na2CO3 1,0 e 0,1 mol L-1 e
na solução tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1
Para este estudo utilizou-se as soluções de AF de concentrações iguais a 10, 10-3 e 10-2 mol L-1, respectivamente preparadas a partir das soluções concentradas
4
de AF 10-2 mol L-1 em Na2CO3 1,0 e 0,1 mol L-1 e em solução tampão carbonatobicarbonato 0,1 mol L-1 respectivamente. O teste experimental foi realizado segundo
o procedimento descrito no item 4.3.7.
4.3.11 Estudo da variação de pH das soluções de AF utilizando as soluções tampão
fosfato de sódio e Tris-HCl
Com a finalidade de selecionar a melhor faixa básica de pH e o melhor
tampão para ser utilizado nas preparações das soluções de trabalho, o estudo foi
realizado utilizando soluções de tampão fosfato e tampão Tris, ambas com
diferentes faixas de pH variando-se entre 7,0 e 8,0. Para tanto, foram preparadas
soluções trabalho de AF de concentração igual a 10-3 mol L-1 utilizando as soluções
tampão citadas anteriormente. O teste experimental foi realizado segundo o
procedimento descrito no item 4.3.7.
4.3.12 Estudo potenciométrico da solução de AF em tampão fosfato pH 7,2 0,1 mol
L-1
Para este estudo utilizou-se as soluções de AF de concentrações iguais a 104
, 10-3, 10-2 mol L-1 preparadas a partir da solução estoque de AF 10-2 mol L-1 em
tampão fosfato 0,1 mol L-1. O teste experimental foi realizado segundo o
procedimento descrito no item 4.3.7.
4.3.13 Estudo potenciométrico da solução de AF em tampão Tris 0,1 mol L-1 pH 7,2
Para este estudo utilizou-se as soluções de AF de concentrações iguais a 10-4,
10-3, 10-2 mol L-1 preparadas a partir da solução estoque de AF 10-2 mol L-1 em
tampão Tris 0,1 mol L-1. O teste experimental foi realizado segundo o procedimento
descrito no item 4.3.7.
4.3.14 Estudo potenciométrico da solução de Tris utilizando o EQM para AF
O estudo potenciométrico da solução de Tris com o EQM foi realizado com o
intuito de avaliar o comportamento do eletrodo frente a outras espécies iônicas em
solução diferentes do AF. O teste foi realizado utilizando soluções de Tris de
concentração iguais 10-4, 10-3 e 10-2 mol L-1. O teste experimental foi realizado
segundo o procedimento descrito no item 4.3.7.
4.3.15 Teste de interferentes pelo método das soluções misturadas com a
concentração fixa do íon primário
O teste de interferentes foi realizado com o intuito de verificar o
comportamento do EQM na presença de outros íons. Para tanto foi utilizado o
método das soluções misturadas, ao invés do método das soluções separadas,
utilizando a concentração fixa do íon primário. Este método foi escolhido por ser o
recomendado pela IUPAC (GUILBAULT et al, 1976) por apresentar maior
proximidade com a amostra real, visto que, em uma amostra real o analito e os
interferentes estarão presentes juntos na solução e não separados. Os interferentes
utilizados foram o ácido ascórbico, ácido cítrico, KNO3, KCl, K2SO4, Na2HPO3 e o
NaH2PO3, eles foram escolhidos por estarem presentes no rótulo de uma variedade
de alimentos, sendo o coeficiente seletividade potenciométrico calculado segundo a
equação de Nicolsky-Eisenman (GUILBAULT et al, 1976). O teste foi realizado
utilizando uma solução de ácido fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato
0,1 mol L-1 pH 9,2 como íon primário e as soluções dos interferentes nas
concentrações iguais a 10-4, 10-3 e 10-1 mol L-1 a partir de diluições das soluções
estoque. O teste experimental foi realizado segundo o procedimento descrito no item
4.3.7.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Síntese da sílica lamelar contendo platina metálica
A sílica produzida se apresentou na forma de um pó branco, com
característica higroscópica. Os dados de análise elementar são mostrados na
Tabela 6.
Tabela 6. Dados de análise elementar, teóricos e experimental da sílica produzida.
%C
H%
%N
Teórico
Experimental Teórico
Experimental Teórico
Experimental
19,70
19,68
6,05
4,47
6,07
4,50
De acordo com os dados apresentados, nota-se que não há diferença
significativa entre os valores teórico e experimental. De modo, que pode-se inferir
que a síntese realizada para a produção da sílica foi eficiente. Assim, é possível
sugerir uma fórmula mínima para a sílica produzida, pois os erros da análise
elementar foram menores que 0,2%. Na Figura 9 está apresentada à estrutura
sugerida para a sílica lamelar sintetizada.
HO
O
Si
HO
O
Si
HO
OH
O
Si
HO
OH
O
-
O
Si
O
Si
HO
HO
OH
OH
Si
HO
OH
n
OH
+
H3N
5
NH2
NH2
5
+
H3N
OH
OH
HO
HO
Si
HO
OH
O
Si
O
-
HO
HO
Si
O
OH
Si
O
OH
HO
HO
Si
O
Si
O
n
OH
Figura 9. Estrutura mínima proposta da sílica lamelar sintetizada
Para a caracterização da sílica empregou-se a espectroscopia na região do
infravermelho. Neste caso, foi avaliada a presença dos grupos funcionais presentes
na estrutura proposta. Na Figura 10 é apresentado o espectro na região entre 4000
e 500 cm-1 para a amostra de sílica produzida.
-1
0,2
-1
0,4
-1
1080 cm - νSi-O-Si
-1
1640 cm - νC-C
2920 cm - νCH2
%T
0,6
1430 cm - νC-N
0,8
0,0
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
-1
Frequência
(cm-1) )
frequency (cm
Figura 10. Espectro de infravermelho da sílica lamelar.
A partir do espectro de infravermelho é possível observar a presença das
bandas de absorção dos grupos siloxanos (Si-O-Si) em 1080 cm-1, C-N em 1430 cm1
e C-C em 1640 cm-1, sugerindo a formação do composto desejado.
A sílica após modificação com o complexo hexacloroplatinato de potássio se
apresentou na forma de um pó, de coloração amarela. Após as sucessivas lavagens
com etanol, a sílica permaneceu com esta coloração, e não foi verificada a presença
do complexo nos resíduos de lavagem.
Com a adição da hidrazina a sílica modificada com o complexo, teve uma
mudança considerável na coloração, passando de amarela para cinza. Os
comprimentos de onda referente à ligação C-N dos espectros de infravermelho da
sílica lamelar, da sílica com Hexacloroplatinato de potássio e da sílica com Pt
metálica são apresentados na Tabela 7.
Tabela 7. Dados de infravermelho coletados dos espectros das amostras de sílica
sintetizadas.
C-N (cm-1)
Dados de infravermelho
Compostos
Sílica Lamelar
Sílica com Hexacloroplatinato de potássio
Sílica com Pt metálica
1430
1397
1420
A partir dos dados expostos na Tabela 7 pode-se observar deslocamentos da
banda referente ao grupo C-N para menores frequências. No caso da sílica
contendo o hexacloroplatinato de potássio este deslocamento é mais evidenciado,
isto provavelmente devido à coordenação da platina ao sítio aminado. Na Figura 11
apresenta-se a estrutura proposta para a sílica modificada com o hexacloroplatinato
de potássio.
K+
Cl
Cl
Cl
Pt4+
Cl
Cl
NH2
5
+
OH
OH
OH
Si
HO
Si
O
O-
OH
OH
OH
Si
O
H3N
OH
Si
O
OH
OH
Si
O
OH
OH
Si
O
OH
n
Figura 11. Estrutura proposta para a sílica lamelar modificada com o
hexacloroplatinato de potássio.
Na Figura 12 é apresentada à estrutura proposta da sílica lamelar modificada
com a platina metálica.
HO
O
O
Si
O
Si
HO
HO
HO
OH
O
Si
O
OH
-
O
Si
OH
Si
HO
HO
Si
HO
OH
OH
n
OH
+
H3N
5
NH2
NH2
5
Pt
+
H3N
OH
OH
HO
HO
OH
Si
HO
O
-
HO
HO
Si
O
Si
O
OH
Si
O
OH
HO
HO
Si
O
Si
O
n
OH
Figura 12. Estrutura proposta para a sílica lamelar modificada com platina.
Na Figura 13 é apresentada à estrutura proposta da sílica lamelar modificada
com a platina metálica e o ligante seletivo ao AF e aos íons folato. O ligante seletivo
ao AF, o 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol, se liga a platina através de uma ligação
coordenada com a base de enxofre e interage com o analito em solução através da
base nitrogenada.
HO
O
Si
HO
O
Si
HO
OH
O
Si
HO
OH
O
-
O
Si
O
Si
HO
HO
OH
OH
Si
HO
OH
n
OH
+
H3N
5
N
NH2
N
NH2
H2 N
5
SH Pt
S
+
H3N
OH
OH
HO
HO
Si
HO
OH
HO
HO
Si
O
O
Si
O
-
OH
Si
O
OH
HO
HO
Si
O
Si
O
n
OH
Figura 13. Estrutura proposta para a sílica lamelar modificada com platina e o
ligante seletivo a AF.
5.2 Estudo preliminar do EQM para AF
O resultado apresentado na Figura 14 refere-se ao teste preliminar da
resposta do EQM para atividade do íon folato em solução. O estudo foi realizado
utilizando soluções de trabalho do íon folato de concentrações iguais a 10-3 e 10-4
mol L-1 preparadas a partir da solução concentrada de 10-2 mol L-1 em meio aquoso,
onde o AF foi desprotonado com Na2CO3, pois o íon folato é mais solúvel que o
ácido fólico. O carbonato de sódio foi escolhido para desprotonar o AF por ser uma
substância também encontrada nos alimentos.
A Figura 14 apresenta a curva analítica entre o potencial e a possível
atividade do analito. A partir do gráfico exposto é possível verificar uma sensibilidade
de 29,51 mV dec-1 referente a uma faixa de concentração linear entre 3,531.10-6 e
1,350.10-3 mol L-1, estimando-se um limite de detecção igual a 2,953x10-6 mol L-1 e
coeficiente de correlação linear (R2) de 0,993. Esta resposta é coerente para
compostos bivalentes, o que não condiz com a solução formada pelo AF e o
Na2CO3, que apresenta um pH em torno 12 garantindo que todo AF em solução se
encontra na forma de íons folato tetravalentes. Sendo assim, a resposta Nernstiana
esperada deveria ser igual a 14,80 mV dec-1. Este resultado pode ser explicado pela
presença dos íons bivalentes CO32- em solução, que podem está atuando como
interferentes na resposta potenciométrica. Outro fator, que também deve ser levado
em consideração foi a não realização do controle da força iônica, que pode também
ter contribuído para a variação da ddp. Outros testes serão realizados a fim de se
comprovar a veracidade dos resultados obtidos.
Y = -29,51x + 2,248
R2 = 0,993
150
140
E(mV)
130
120
110
100
90
-5,0
-4,5
-4,0
-3,5
-3,0
Log a (AF)
Figura 14. Resposta analítica do potencial x possível atividade do analito.
5.3 Estudo potenciométrico da solução de Na2CO3 utilizando o EQM
O resultado apresentado na Figura 15 refere-se ao estudo da atividade dos
íons CO32- em solução, onde foram utilizadas soluções de Na2CO3, em meio aquoso,
nas concentrações de 10-4, 10-3 e 1 mol L-1 respectivamente. A curva analítica
apresentada na Figura 14 é um indício da resposta do EQM para a atividade dos
íons CO32- em solução, corroborando com o resultado obtido no teste anterior que
indicava atividade potenciométrica de espécies bivalentes em solução. Os
resultados obtidos demonstraram que a curva analítica apresenta uma resposta
linear ao logaritmo da atividade de CO32- no intervalo de concentração entre 5,806
10-5 e 1,122 10-01 mol L-1, com inclinação angular de -34,692 mV dec-1 e R2 igual a
0,9941. Assim é observado apresentado um comportamento acima da resposta
Nerstiniana, cujo o valor esperado era de 29,58 mV dec-1. Testes futuros serão
realizados a fim de se obter uma resposta mais conclusiva sobre a resposta do EQM
para os íons CO3-2.
100
y = -34,69x - 62,06
2
R = 0,994
80
E (mV)
60
40
20
0
-20
-4,5
-4,0
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
2-Log a (CO3 )
Figura 15. Resposta analítica do potencial x possível atividade dos íons CO32-.
5.4 Estudo potenciométrico da solução de ácido fólico em Na2CO3 e na solução
tampão bicarbonato-carbonato
Com o intuito de comprovar a resposta do EQM ao íon folato tetravalente foi
realizado um teste potenciométrico com uma solução de AF preparada em Na2CO3 1
mol L-1 para garantir o controle da força iônica e manter a concentração dos íons
CO32- constantes, eliminando assim um interferente.
Acurva analítica apresentada na Figura 16 apresentou uma resposta
Nerstiana esperada ao EQM para o íon AF igual a -15,23 mV dec-1, referente a uma
faixa linear de 5,806 10-05 a 2,221 10-03 mol L-1 e coeficiente de correlação linear de
(R2) igual a 0,9845. Como a concentração dos íons CO32- presentes na solução
estava constante e em elevada concentração, sendo apenas a concentração do íon
folato tetravalente variando no meio e em pequenas concentrações. Devido a este
fato, pode-se inferir que o EQM esteja respondendo a atividade do íon folato em
solução. Outros dois testes potenciométricos utilizando a mesma faixa linear, que o
teste anterior, foram realizados para comprovar a atividade do íon folato tetravalente,
modificando apenas a concentração do Na2CO3, para 0,1 mol L-1, e da solução
tampão bicarbonato-carbonato pH 9,2 para 0,1 mol L-1. Os testes potenciométricos
resultaram em uma resposta Nerstiana de -17,91 mV dec-1 e coeficiente de
correlação linear (R2) igual a 0,954 para a leitura de AF na solução de Na2CO3 0,1
mol L-1 (Figura 17). Para o teste realizado na solução tampão bicarbonato-carbonato
a resposta foi de -16,17 mV dec-1 e coeficiente de correlação linear (R2) igual a 0,947
(Figura 18). Com os dois últimos testes potenciométricos podemos comprovar a
atividade do íon folato tetravalente ao EQM, pois em ambos os testes a única
espécie química que apresentou a concentração variável em solução foi o íon folato
tetravalente.
40
y = -15,23x - 39,77
R = 0,9845
35
E (mV)
30
25
20
15
10
-5,2 -5,0 -4,8 -4,6 -4,4 -4,2 -4,0 -3,8 -3,6 -3,4
Log a (AF)
Figura 16. Resposta analítica da solução de ácido fólico em Na2CO3 1,0 mol L-1.
85
Y = -17,91x - 7,62
R = 0,954
80
75
E (mV)
70
65
60
55
50
45
-5,0
-4,5
-4,0
-3,5
-2
-Log a Af em CO3 0,1 mol L
-3,0
-1
Figura 17. Resposta analítica da solução de ácido fólico em Na2CO3 0,1 mol L-1.
85
Y = -16,17x + 8,77
R = 0,947
80
E (mV)
75
70
65
60
55
-5,0 -4,8 -4,6 -4,4 -4,2 -4,0 -3,8 -3,6 -3,4 -3,2
-Log a (AF)
Figura 18. Resposta analítica da solução de ácido fólico em tampão
bicarbonato-carbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2.
5.5 Estudo potenciométrico da variação de pH das soluções de AF utilizando
os tampões fosfato e Tris, ambos de concentração igual a 0,1 mol L-1
O AF é uma substância que apresenta quatro pKa, podendo o íon folato ser
encontrado na forma mono, bi, tri e tetravalentes dependendo do pH do meio. Até o
momento só foram realizadas análises com os íons folato tetravalentes, e com o
intuito de verificar a resposta do EQM para os íons folato em outros estados de
oxidação, foram realizados testes potenciométricos com os íons folato nos estados
de oxidação bi e trivalentes através de uma faixa de pH entre 7,0 e 8,0 utilizando a
solução tampão fosfato e a solução tampão Tris.
Para a realização do estudo utilizou-se soluções tampão de fosfato e Tris,
ambas na concentração 0,1 mol L-1, variando-se o pH em 7,0; 7,3; 7,5; 7,7 e 8,0 para
a preparação da solução de AF 10-3 mol L-1. Em seguida, foram utilizadas10 mL da
cada uma das soluções de AF para as leituras potenciométricas. Os resultados,
apresentados na Tabela 8, demonstraram que a maior ddp foi obtida quando foi
utilizada solução tampão fosfato em pH igual a 7,3, onde neste pH há maior
predominância dos íons folato trivalentes. De acordo com Younisa (YOUNISA, 2009)
foi observada uma maior estabilidadedo AF em soluçãotampão fosfato pH 7,2 para
estas espécies, corroborando assim com o resultado obtido. Neste contexto,
selecionou-se o pH 7,3 para os subsequentes experimentos.
Tabela 8. Estudo do pH para a solução tampão fosfato
pH
ddp
(mV)
entre
o
ddp (mV) entre o EMQ e
Variação de ddp
EMQ e o ER
o ER na presença de AF
7,0
135
121
14
7,3
135
120
15
7,5
133
121
12
7,7
124
119
05
8,0
118
112
06
* EQM – Eletrodo Químicamente Modificado
ER – Eletrodo de ReferênciaAF – Ácido fólico
A leitura potenciométrica com a solução tampão Tris não pode ser realizada,
pois o AF não foi solubilizado no mesmo. Estudos posteriores serão realizados para
a solução sem a presença do HCl. Em relação aos íons folatos monovalentes, não
foram realizadas análises, pois os mesmos são muito instáveis e de difícil
solubilização.
5.6 Estudo potenciométrico da solução de Tris utilizando o EQM para AF
O resultado apresentado na Figura 19 refere-se ao estudo potenciométrico
da solução de Tris em meio aquoso variando-se a concentração do AF entre 1,368
10-4 e 4,445 10-3 mol L-1. Nesta Figura, observa-seuma provável resposta analítica
do EQM a variação de pH(o controle da força iônica não foi realizado), pois houve
uma diminuição na variação do potencial da solução, sendo o esperado um
aumento, pois os íons Tris em solução aquosa apresentam carga negativa. Os
dados obtidos não são suficientes para afirmar precisamente esta resposta.
120
Y = -76,66x - 178,2
2
R = 0,984
E(mV)
100
80
60
40
20
0
-4,0
-3,8
-3,6
-3,4
-3,2
-3,0
-2,8
-2,6
-2,4
- Log a (Tris)
Figura 19. Resposta analítica do potencial x possível atividade dos íons 2amino-2-hidroximetil-propano-1,3-diol (Tris).
5.7 Estudo potenciométrico da solução de ácido fólico em tampão fosfato pH
7,2 0,1mol L-1
Para fins de comprovação do resultado do teste anterior, foi realizada uma
leitura potenciométrica da solução de AF em tampão fosfato 0,1 mol L-1 pH 7,2. Na
curva analítica apresentada na Figura 20 pode-se observar uma resposta Nerstiana
esperada do EQM para os íons AF trivalentes de -21,44 mV dec-1, referente a uma
faixa linear de 5,806x10-05 a 0,221x10-03 mol L-1 e coeficiente de correlação linear de
(R2) igual a 0,9692. Após realização deste teste é possível inferir que o EQM
responde Nerstianamente tanto para os íons folato na forma tri e tetravalente.
160
155
Y = -21,44x + 52,64
2
R = 0,913
150
E(mV)
145
140
135
130
125
120
-4,8
-4,6 -4,4
-4,2
-4,0
-3,8
-3,6
-3,4
-3,2
-3,0
-Log a (AF)
Figura 20. Teste potenciométrico da solução de ácido fólico em tampão fosfato
pH 7,2 e concentração igual a 0,1 mol L-1
5.8 Estudos de potenciais interferentes
Com a finalidade de verificar o comportamento do EQM frente aos
interferentes ácido ascórbico, ácido cítrico, KNO3, KCl, K2SO4, Na2HPO4 e NaH2PO4
foram realizados testes potenciométricos utilizando como íon primário a solução de
AF 10-3 mol L-1 em solução tampão Na2CO3-NaHCO3 0,1 mol L-1. O resultado do
teste de potenciais interferentes é apresentado na Tabela 9. Segundo (GUILBAULT
et al, 1976), quando o Coeficiente de Seletividade Potenciométrico (CSP) for maior
que 1 o EIS é mais seletivo para o íon interferente do que para o íon primário (íon
folato tetravalente). Porém se o valor do CSP for menor que 1 o EIS é mais seletivo
para o íon primário do que para o íon interferente. De acordo com os resultados
nenhum dos ânions estudados apresentaram CSP superiores a 1 demonstrando
maior seletividade do EIS ao íon folato. Segundo (KUBOTA et al, 2001), quando a
carga do íon primário é distinta da carga do íon interferente os valores do CSP
apresentam valores elevados que diferem dos valores obtidos experimentalmente,
não podendo ser utilizados para fins práticos e, sim apenas, para verificar se o EIS é
mais seletivo ao íon primário ou ao interferente.
Tabela 9. Teste de interferentes
Coeficiente
de
Seletividade
Interferentes
Potenciométrico
2-
-19
Asc
Cit
3,66x10
3+
-
-
-29
NO3
1,9031x10
-
-25
Cl
4,66x10
2-
-20
SO4
5,63x10
-
H2PO4
2-
HPO4
-24
1,246x10
-14
3,47x10
2-
Asc : Íon ascorbato
3+
Cit : Íon citrato
De acordo com a Tabele 9, o íon que apresenta a maior interferência é o íon
HPO42-, porém nos testes experimentais o íon que apresentou maior interferência foi
o Asc2-, por apresentar a maior faixa linear de concentração correspondente a
9,019x10-07 a 1,005x10-02 mol L-1. Para o íon Cit3+, não foi possível determinar o
CSP, pois as duas retas não se interceptam (Figura 21), de modo que não é
possível determinar o limite de detecção do íon que é usado no cálculo
potenciométrico para a determinação do CSP. As curvas analíticas presentes nas
Figuras de 21 a 27 apresentam as respostas potenciométricas para os interferentes
citados acima com a resposta em mV dec-1 versus a atividade dos íons interferentes.
A variação da concentração dos íons folato tetravalentes na solução era
desprezível e, apenas a concentração dos íons interferentes variaram no meio,
desta forma podemos inferir que a resposta do EQM era referente à atividade dos
íons interferentes em solução. Na tabela 10 constam as faixas lineares de resposta
em mol L-1, os coeficientes de correlação linear (R2) e os coeficientes angulares dos
íons interferentes.
50
Y =Y-57,738x
= -57,738x
– -362,09
362,09
2
= 0,9795
= 0,9795
R2 R
0
E (mV)
-50
-100
-150
-200
-7
-6
-5
-4
-3
-2
3+
- Log a Asc
Figura 21. Teste de interferente da solução de ácido ascórbico na solução de ácido
fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
24
YY == 1,595x
22,399
1,595x ++22,399
2
R2 =
= 0,6826
R
0,6826
22
E (mV)
20
18
16
14
12
-6.0
-5.5
-5.0
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
-2.5
3+
Axis
Title )
-X
Log
a (Cit
Figura 22. Teste de interferente da solução de ácido cítrico na solução de ácido
fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1
pH 9,2
28.0
= -1,6362x
+ 18,704
Y = Y-1,6362x
+ 18,704
2
R = 0,9595
R2 = 0,9595
27.5
E (mV)
27.0
26.5
26.0
25.5
25.0
-6.0
-5.5
-5.0
-4.5
-4.0
-
- Log a NO3
Figura 23. Teste de interferente da solução de KNO3 na solução de ácido fólico
10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
26
= -11,365x
- 29,215
Y = Y-11,365x
– 29,215
25
2
R = 0,9999
R2 = 0,999
24
E (mV)
23
22
21
20
19
18
17
-4.8
-4.7
-4.6
-4.5
-4.4
-4.3
-4.2
-4.1
-4.0
-
-Log a Cl
Figura 24. Teste de interferente da solução de KCl na solução de ácido fólico
10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
28.5
-3,3103x ++ 7,3151
7,3151
Y Y= =-3,3103x
2
0,9989
R2R==0,9989
28.0
E (mV)
27.5
27.0
26.5
26.0
25.5
25.0
-6.4
-6.2
-6.0
-5.8
-5.6
-5.4
2-
-Log a SO4
Figura 25. Teste de interferente da solução de K2SO4 na solução de ácido fólico
10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 pH 9,2
26.0
= -3,7611x
7,9682
Y =Y-3,7611x
+ +7,9682
2
2
= 0,9425
R R
= 0,9425
25.5
E (mV)
25.0
24.5
24.0
23.5
23.0
-4.8
-4.7
-4.6
-4.5
-4.4
-4.3
-4.2
-4.1
-4.0
2-
-Log a HPO4
Figura 26. Teste de interferente da solução de Na2HPO4 na solução de ácido
fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1
pH 9,2
49.5
-4,834x ++26,457
YY== -4,834x
26,457
2
R = 0,9645
R2 = 0,9645
49.0
E (mV)
48.5
48.0
47.5
47.0
46.5
46.0
-4.8
-4.7
-4.6
-4.5
-4.4
-4.3
-4.2
-4.1
-4.0
-
-Log a H2PO4
Figura 27. Teste de interferente da solução de NaH2PO4 na solução de ácido
fólico 10-3 mol L-1 em tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 pH
9,2
Tabela 10. Faixa linear de resposta, coeficiente de correlação linear (R2) e
coeficiente angular dos íons interferentes
Interferentes
Faixa linear de resposta
em mol L
As
2-
9,019x10
3+
3,531x10
Cit
NO3
-
2-
-06
a 3,841x10
HPO4
57,738
-03
0,7179
2,4839
-04
0,9595
1,6362
-04
0,9999
11,365
-05
0,9118
2,2611
-04
0,9645
4,834
-04
0,9425
3,7611
-05
a 2,604 x10
-06
a 5,806 x10
-05
a 2,604 x10
-05
a 2,604 x10
5,806 x10
2-
5,806 x10
angular
0,9795
a 4,030 x10
-
H2PO4
Coeficiente
-02
-06
1,633 x10
de
correlação linear (R )
a 1,005x10
5,806 x10
Coeficiente
2
-07
5,929 x10
Cl
SO4
-1
6. CONCLUSÕES
Os resultados obtidos neste trabalho nos permitem concluir que a síntese da
sílica lamelar, da sílica modificada com hexacloroplatinato de potássio e a redução
da platina (IV) para platina metálica no interior da sílica pode ser comprovada
através da determinação espectroscópica na região do IV e através da análise
elementar, cujos resultados experimentais apresentaram valores semelhantes aos
valores teóricos. A partir desses dados foi possível determinar uma estrutura dos
materiais sintetizados. Para a sílica modificada com a platina metálica e contendo o
ligante seletivo ao AF serão realizadas as análises de infravermelho e análise
elementar para comprovar a sua síntese.
O procedimento proposto para a construção do EQM para a determinação do
ácido fólico é simples, de baixo custo e de fácil operação. O EQM foi baseado na
interação entre o ácido fólico e o 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol apresentando melhor
resposta Nernstiana de -16,17 mV para o íon folato tetavalente, correspondente a
uma faixa linear entre 5,806x10-05 a 0,221x10-03 mol L-1 com a utilização da solução
tampão carbonato-bicarbonato 0,1 mol L-1 e pH 9,2. Para os testes realizados na
determinação do coeficiente de seletividade potenciométrico comprovaram que para
os interferentes citados na Tabela 9 o EQM é mais seletivo para o ácido fólico,
possibilitando sua aplicação para a determinação do AF em amostras reais
empregando detecção potenciométrica.
7. PERSPECTIVAS
•
Caracterização da sílica funcionalizada contendo o ligante 5-amino-1,3,4tiadiazol-2-tiol
•
Aplicação do EQM a amostras reais
•
Comparação com o método oficial
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