Relatório 6- Determinaçao de Fe II - 2 Parte

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI
CAMPUS ALTO PARAOPEBA
Determinação da concentração de Fe(II) por espectrometria de absorção 
no visível
Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina de Análise Experimental, ao curso de Engenharia Química sob responsabilidade do Prof. Vagner Knupp. 
Ana Beatriz Chaves de Sousa 
Evelyn Cristina Benevenuto de Souza
Natália da Silva Rodrigues Tomé
Noemy Santana Vieira 
Ouro Branco – MG
Novembro, 2019
1. INTRODUÇÃO
A espectrofotometria é o método de análises óptico usado nas investigações biológicas e físico-químicas. O espectrofotômetro é um instrumento que permite comparar a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto, e uma quantidade conhecida da mesma substância. Todas as substâncias podem absorver energia radiante, mesmo o vidro que parece completamente transparente absorve comprimentos de ondas que pertencem ao espectro visível. A água absorve fortemente na região do infravermelho. As absorções das radiações ultravioletas, visíveis e infravermelhas dependem das estruturas das moléculas, e é característica para cada substância química. Quando a luz atravessa uma substância, parte da energia é absorvida (absorbância): a energia radiante não pode produzir nenhum efeito sem ser absorvida. A cor das substâncias se deve a absorção(transmitância) de certos comprimentos de ondas da luz branca que incide sobre elas, deixando transmitir aos nossos olhos apenas aqueles comprimentos de ondas não absorvidos. [1]
Os métodos espectroscópicos baseiam-se na absorção e emissão de radiação eletromagnética por muitas moléculas, quando os seus elétrons se movimentam entre níveis energéticos. A espectrofotometria baseia-se na absorção da radiação luminosa correspondente a uma gama de comprimentos de onda que vai desde o ultravioleta ao infravermelho no espectro da radiação eletromagnética. [2]
Um espectrofotômetro é um aparelho que faz passar um feixe de luz monocromática através de uma solução, e mede a quantidade de luz que foi absorvida por essa solução. Usando um prisma o aparelho separa a luz em feixes com diferentes comprimentos de onda, e pode-se fazer passar através da amostra um feixe de luz monocromática. O espectrofotômetro permite-nos saber que quantidade de luz é absorvida a cada comprimento de onda. [2]
O conjunto de absorbâncias aos vários comprimentos de onda para um composto chama-se espectro de absorção e varia de substância para substância. Se uma substância é verde, por exemplo, deixa passar ou reflete a cor nesse comprimento de onda, absorvendo mais a luz na região do vermelho. Uma vez que diferentes substâncias têm diferentes padrões de absorção, a espectrofotometria permite-nos identificar substâncias com base no seu espectro. Permite também quantifica-las, uma vez que a quantidade de luz absorvida está relacionada com a concentração da substância. [2]
A absorbância de luz é baseada em dois princípios. O primeiro determina que a absorção é um tanto maior quanto mais concentrada for a solução por ela atravessada, enquanto que o segundo determina que a absorção é tanto maior quanto maior for a distância percorrida pelo feixe luminoso através da amostra. [2]
Na química analítica, a espectroscopia de absorção atômica ou espectrofotométrica, é uma técnica para a determinação de uma concentração de um elemento metálico em uma amostra de forma direta, ou a concentração de um elemento qualquer através de métodos indiretos. Pela forma direta, esta técnica pode ser usada para a determinação de cerca de 70 elementos metálicos. A técnica parte de princípio de que os elétrons dos átomos de cada elemento especificamente, só podem sofrer certas transições. E para cada transição possível existe um pacote de energia específico, que será absorvido pelo elétron fazendo-o saltar por um curto período de tempo para um orbital de maior energia. Esse pacote de energia está diretamente relacionado a frequência da onda de luz, pois quanto maior a frequência da onda eletromagnética maior a energia que o fóton irá carregar. Então cada elemento possui certas frequências de luz que serão absorvidas quando a amostra for atomizada, esse conjunto de frequências é denominado banda de absorção. Alguns elementos podem possuir algumas frequências de absorção iguais, porém a banda de absorção será sempre diferente e única para cada elemento. [1]
O instrumento usado na espectroscopia é chamado espectrofotômetro. Para se obter informação sobre a absorção de uma amostra, ela é inserida no caminho óptico do aparelho. Então, a luz UV/Vis de um certo comprimento de onda é passada para a amostra. A intensidade de luz, antes de passar pela amostra, é simbolizada por P e a intensidade de luz ao passar pela amostra é simbolizada por P. A relação entre essas duas grandezas (P/P), a qual normalmente é expressa em porcentagem, chamamos de transmitância (%T). A partir dessa informação, a absorbância da amostra é determinada para vários comprimentos de onda. Os espectrofotômetros mais sofisticados normalmente fazem isso automaticamente. Existem dois tipos de espectrofotômetros, os de feixe simples e de feixe duplo. Apesar das amostras serem sólidas, as mais usuais são líquidas. Uma célula transparente, chamada de cubeta é preenchida com a amostra e colocada no espectrofotômetro. As cubetas podem ser cilíndricas ou retangulares. Para espectroscopia no visível, cubetas de vidro são usadas, porém para espectroscopia no ultravioleta requer cubetas especiais, feitas de material que não absorva UV, como o quartzo. [1]
A espectrofotometria é uma técnica usada para se medir concentrações de uma determinada espécie química usando-se a luz. Para que isso ocorra, o analito a ser estudado deve absorver parte da radiação emitida pelo espectrofotômetro. Caso o composto não absorva os comprimentos de onda da faixa do ultravioleta-visível, é necessário que haja uma reação química que o produto final absorva, chamada derivatização. Para a determinação do ferro no antianêmico, deve-se construir uma curva analítica a partir de sulfato ferroso amoniacal padrão primário [Fe(NH4)2(SO4)2] ∙ 6H2O. [1]
2. OBJETIVO
Determinar a concentração de Fe (II) em antianêmicos por espectrometria de absorção.
3. MATERIAIS E REAGENTES
· Balões volumétricos de 25,00 e 50,00 mL;
· Béqueres de 250 mL;
· Pipeta volumétrica de 10,00 mL;
· Pipeta volumétrica de 1,0 mL 
· Ácido sulfúrico concentrado P.A 
· Ácido nítrico concentrado P.A. 
· Acetato de sódio P.A. 
· Sulfato ferroso amoniacal P.A. - ([Fe(NH4)2(SO4)2].6H2O) 
· Cloridrato de hidroxilamina P.A. (NH2OH.HCl) 
· 1,10-fenantrolina P.A. 
· Água destilada. 
· Comprimido antianêmico. 
3.1 INSTRUMENTOS: 
· Espectrômetro de absorção no UV/VIS, marca Shimadzu, modelo UV 360
4. PROCEDIMENTOS 
PRIMEIRA PARTE 
A turma foi inicialmente dividida em grupos e cada qual ficou responsável pela execução dos cálculos das concentrações e volumes das soluções, adaptando, se necessário, às vidrarias disponíveis. As soluções padrão necessárias para esse procedimento, que eram Fe2+; cloridrato de hidroxilamina 5%; acetato de sódio e 1,10-fenantrolina já estavam previamente preparadas no laboratório. 
Foram numerados 6 balões volumétricos de 50ml. As soluções adicionadas nos balões de número 4, 5 e 6 sofreram alteração, ou seja, o volume tabelado foi reduzido pela metade. 
No balão de número 4 foi adicionado 1,5 ml da solução padrão de Fe2+; 2 ml da solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina a 5% (m/v); 2 ml da solução aquosa de acetato de sódio 2 mol L-1 e 4 ml da solução de 1,10-fenantrolina a 0,25% (m/v).
No balão de número 5 foi adicionado 2 ml da solução padrão de Fe2+; 2 ml da solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina a 5% (m/v); 2 ml da solução aquosa de acetato de sódio 2 mol L-1 e 4 ml da solução de 1,10-fenantrolina a 0,25% (m/v).
No balão de número 6 foi adicionado 2,5 ml da solução padrão de Fe2+; 2 ml da solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina a 5% (m/v); 2 ml da solução aquosa de acetato desódio 2 mol L-1 e 4 ml da solução de 1,10-fenantrolina a 0,25% (m/v).
Todas as soluções foram feitas em duplicatas, e tomando o cuidado de usar uma pipeta para cada reagente a fim de evitar contaminação. 
Após as adições em cada balão, os mesmos foram completados com agua destilada até o menisco e homogeneizados. As soluções ficaram em repouso por 10 minutos, e posteriormente foi feito a leitura de suas respectivas absorbâncias.
SEGUNDA PARTE
Para validar a curva analítica foi feito os cálculos dos limites baseados nas medidas das replicatas das concentrações da tabela 2 que foi utilizada na primeira parte do procedimento. 
Preparou-se também uma solução do ponto 2, uma solução do ponto 6 e o branco e logo em seguida, fez-se a leitura no espectrômetro de UV/Vis. 
· Determinação da Concentração de Ferro em Medicamentos
Olhou-se o rotulo do medicamento e a diluição apropriada foi executada para que o medicamento apresentasse a leitura dentro da faixa da curva analítica. 
Adicionou-se 0,2 mL da amostra diluída em um balão de 100 mL e adicionou-se 4 mL de solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina a 5%; 4 mL de solução aquosa de acetato de sódio 2 mol L-1; 8 mL de solução de 1,10-fenantrolina. O volume foi completado com água destilada até que o menisco fosse atingido e foi deixado em repouso por 10 minutos.
· Branco Testemunha 
Foi adicionado 0,2 mL da amostra diluída em um balão de 100 mL e foram adicionados 4 mL de solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina a 5%; 4 mL de solução aquosa de acetato de sódio 2 mol L-1; 0 mL de solução de 1,10-fenantrolina. O volume foi completado com água destilada até que o menisco fosse atingido e foi deixado em repouso por 10 minutos.
· Amostra dopada 
Foi adicionado 0,2 mL da amostra diluída em um balão de 100 mL, adicionou-se 3 mL da solução padrão diluída de Fe2+ e foram adicionados 4 mL de solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina a 5%; 4 mL de solução aquosa de acetato de sódio 2 mol L-1; 8 mL de solução de 1,10-fenantrolina. O volume foi completado com água destilada até que o menisco fosse atingido e foi deixado em repouso por 10 minutos.
 
5. RESULTADOS E DISCUSSOES 
Para validar a curva analítica tem-se que calcular os limites baseados nas medidas das replicatas das concentrações da tabela 1 e 2. 
Tabela 1: Dados utilizados para construção da curva de calibração
	Número do balão
	Sol 2 (ml)
	Sol 3 (ml)
	Sol 4 (ml)
	Sol 5 (ml)
	Conc
	Abs
(512 nm)
	2
	1
	4
	4
	8
	0,408
	0,074
	2
	1
	4
	4
	8
	0,42
	0,076
	2
	1
	4
	4
	8
	0,424
	0,076
	2
	1
	4
	4
	8
	0,48
	0,087
	2
	1
	4
	4
	8
	0,44
	0,079
	2
	1
	4
	4
	8
	0,424
	0,076
	2
	1
	4
	4
	8
	0,402
	0,072
	MEDIA
	0,428286
	--------
	DESVIO PADRAO
	0,025883
	--------
Tabela 2: Dados utilizados para construção da curva de calibração
	Número do balão
	Sol 2 (ml)
	Sol 3 (ml)
	Sol 4 (ml)
	Sol 5 (ml)
	Conc
	Abs
	6
	5
	4
	4
	8
	2,114
	0,389
	6
	5
	4
	4
	8
	2,113
	0,389
	6
	5
	4
	4
	8
	1,915
	0,352
	6
	5
	4
	4
	8
	2,139
	0,394
	6
	5
	4
	4
	8
	1,934
	0,356
	6
	5
	4
	4
	8
	2,123
	0,391
	6
	5
	4
	4
	8
	1,876
	0,345
	MEDIA 
DESVIO PADRAO 
	2,030571
	--------
	
	0,115924
	--------
Em seguida, preparou-se uma solução do ponto 2 e uma solução do ponto 6 e o branco e fazer a leitura no espectrômetro de UV/Vis.
Para determinar o valor da concentração substitui-se a absorção obtida experimentalmente na equação da curva analítica. 
y = 0,1837x - 0,0011
Tabela 3 – Validação da curva analítica – Vol para balão de 50 mL
	Equação da Reg Lin. curva analítica obtida da tabela 1 =
	Numero do balão
	Solução 2 (ml)
	Solução 3 (ml)
	Solução 4 (ml)
	Solução 5 (ml)
	Concentração
	Absorção
	1 
	0
	2
	2
	4
	0
	0
	2
	0,5
	2
	2
	4
	0,207403
	0,037
	Limite superior da variabilidade permitida Média + 3 x S = 0,505933
	Limite inferior da variabilidade permitida Média + 3 x S = 0,350638
	6
	2,5
	2
	2
	4
	1,16548
	0,213
	Limite superior da variabilidade permitida Média + 3 x S = 2,378342
	Limite inferior da variabilidade permitida Média + 3 x S = 1,682801
As concentrações calculadas para a solução 2 e 6 na segunda parte do experimento estão de acordo com o esperado e dentro dos valores encontrados na primeira parte experimental, entretanto os grupos responsáveis pelo preparo das soluções para construção da carta de controle, que seria utilizada para analises neste relatório, está incorreta. 
O grupo preparou a solução duas vezes mais concentrada que o procedimento indicava, pode ser notado porque a concentração da solução 2 e 6 está menor que os limites de controle, e o correto seria estar entre os valores dos limites. 
Esse erro indica que os cálculos necessários para a proporção entre balão e solução foram feitos errados, o indicado é realizar novamente o experimento com os devidos valores, contudo não tinha mais tempo para repetição dos testes. 
5.1 BRANCO TESTEMUNHA E AMOSTRA DOPADA
Foram adicionados as seguintes quantidades de solução nas amostras a fim de corrigir interferências referentes a corantes ou outras substancias adicionadas a medicamentos e que podem mudar o índice de refração e ou interferir no resultado do ensaio, e analogamente foi feita sua recuperação com adição de padrão na amostra chamado de amostra dopada. Os resultados obtidos estão listados na tabela 4. 
Tabela 4 – Análise das amostras – Vol para balão de 50 mL.
	Número do balão
	Solução
 2 (mL)
	Solução 
3 (mL)
	Solução 
4 (mL)
	Solução 
5 (mL)
	Concentração
(µg/mL)
	Absorção
	Branco testemunha
	0,1 amostra + 0 mL sol 2
	2,00
	2,00
	0,00
	0,207
	0,037
	Amostra
	0,1 amostra + 0 mL sol 2
	2,00
	2,00
	4,00
	0,566
	0,103
	Abs AMOSTRA – Abs Branco Testemunha
	0,066
	Amostra
Dopada
	0,1 amostra +1,5 mL sol item 2
	2,00
	2,00
	4,00
	1,720
	0,315
	Abs AMOSTRA DOPADA – Abs Branco Testemunha
	0,278
	Absorção Recuperação (Experado ao ponto 4) =
	0,037
5.2 CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO DA AMOSTRA
 
Também foi preciso fazer a determinação da concentração de ferro no medicamento, mas como foi usado o sulfato ferroso, foi necessário a realização de alguns cálculos para obtenção do valor real da massa de ferro contida no mesmo. Como a massa molar de FeSO4 é 151,908 g/mol e usou-se um comprimido de 40 mg, a massa de ferro encontrada, com massa molar 55,845 g/mol foi 14,704 mg.
Com essa massa encontrada também foi preciso ser feito os cálculos para determinação do volume necessário para diluição. Como para o uso de 250 mg de Fe seria necessário a diluição em 1L de água destilada, fez-se uma regra de três simples e obteve 58,8 ml de água. A partir da expressão para a concentração, podemos obter uma estimativa da concentração q deverá ser encontrada no experimento.
C= 14,704/58,8=0,245 mg/mL
Utilizando a equação da reta podemos achar a concentração substituindo o valor da absorbância da amostra em Y, como por exemplo: 
Y = 0,1837x - 0,0011, com Y= 0,103; obtendo então concentração 0,566 µg/mL. 
5.3 CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO DA RECUPERAÇÃO DILUÍDA 
Para esse cálculo deve-se descontar do valor da concentração encontrado para amostra do valor encontrado da amostra dopada, 
Conc RECUPERAÇÃO = Conc AM DOPADA – Conc AMOSTRA
Conc RECUPERAÇÃO = 1,720 - 0,566; assim, obteve-se uma concentração da recuperação 1,154 µg/mL. E a recuperação em porcentagem é a divisão da concentração da recuperação pelo valor dopado, que é a concentração do ponto 3 da curva, multiplicado por 100.
% recuperação = Conc recuperação / Valor dopado x 100 
% recuperação = 1,154 / 0,4 x 100; assim obteve-se 288,5% de recuperação da amostra. 
A partir desses resultados podemos encontrar a concentração de ferro referente as diluições feitas.
Concentração1 ∙ Volume1 = Concentraçãoamostra∙ Volumeamostra
0,566 µg mL-1 ∙ 100mL Concentraçãoamostra ∙ 0,2mL
Concentraçãoamostra = 283 µg mL-1= 0,283 mg.mL-1
O erro relativo pode ser descrito por: 
. 100
=15,51%
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A partir dos dados coletados, encontrou-se um valor de concentração de Fe2+ de 0,283 mg/mL em uma amostra de antianêmico utilizando-se o método da espectrometria de absorção UV-VIS. Observa-se também que foium valor diferente do calculado matematicamente no início do experimento (0,245 mg/mL) constatando um erro de 15,51%. Para se achar essa concentração de Ferro II, utilizou-se o método do padrão externo, medindo-se a absorbância de uma solução padrão diluída em várias concentrações e encontrando-se uma equação da reta de Y = 0,1837x - 0,0011, no qual y é a resposta dada pelo instrumento e x a concentração da amostra. Os erros estão associados a preparação das soluções da carta de controle, as quais foram utilizadas para análises no relatório. Nota-se que a concentração das soluções 2 e 6 encontram-se menor que os limites de controle, pois as soluções foram preparadas duas vezes mais concentradas do que o indicado no procedimento. Há também erros na falta de calibração das vidrarias e erros pessoais ao se completar os meniscos. Além disso, esse método possui alta sensibilidade e precisão das respostas.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1]. SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R. Fundamentos de Química Fundamentos de Química Analítica Analítica. 8ª edição, São Paulo: Thomson, 2007; 
[2]. VOGEL, A. I e outros. Análise Química Quantitativa. 5a edição, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1992, 462p;