Relatório 2 (TiO2) - Bianca e Fernanda_corrigido

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO (UFRJ) 
CENTRO DE CIÊNCIAS MATEMÁTICAS E DA NATUREZA (CCMN) 
INSTITUTO DE QUÍMICA (IQ-UFRJ) 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA (DQA) 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório 2: 
Determinação de espécies inorgânicas em 
matriz cosmética 
 
Disciplina: 
 Química Analítica Instrumental Experimental II 
Docentes: 
 Professora Fernanda Veronesi 
 Professora Mônica Padilha 
Discentes: 
Bianca Carvalho dos Santos (DRE: 117048507) 
Fernanda (DRE: 115153372) 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro, 25 de outubro de 2022. 
Fernanda
Nota
O título deve ser mais específico: Determinação de titânio em protetor solar utilizando a técnica de espectrometria molecular na região do visível (-0,1)
Fernanda
Nota
Nota: 8,6
 
1. Introdução 
O protetor (ou filtro) solar é um produto de uso tópico essencial para a saúde. Sua 
função é proteger a pele das radiações ultravioletas provenientes do Sol, evitando, assim, 
queimaduras, manchas e demais danos, estando também associado a um menor risco de 
desenvolvimento de câncer de pele. O princípio de funcionamento do protetor solar se 
baseia na reflexão ou absorção dos raios UV, impedindo que estes sejam absorvidos pela 
pele. As principais substâncias presentes nesse tipo de produto são moléculas aromáticas 
conjugadas ligadas a grupamentos de carbonila, pois, moléculas com estas características, 
conseguem absorver os raios UV. Associado a este mecanismo, também é comum que 
haja óxido de titânio (TiO2) na formulação de protetores solares devido a sua capacidade 
de formar uma barreira de proteção, absorvendo e refletindo os raios UV. Apesar de ser 
atóxico, a concentração de TiO2 considerada segura tanto pela Agência Nacional de 
Vigilância Sanitária (ANVISA), quanto pela Farmacopéia dos EUA (USP) é de até 25% 
em peso de uma formulação (SADRIEH et al., 2010). 
Para quantificar o óxido presente no protetor solar, no entanto, é necessário, 
primeiramente, eliminar toda matéria orgânica para que não haja interferentes na análise. 
Para tal, pode-se fazer uso de técnicas de decomposição de amostras. Neste trabalho, 
utilizou-se 1) o forno tipo mufla para decomposição por via seca, onde há a degradação 
da maioria dos compostos orgânicos; e 2) decomposição ácida com ácido sulfúrico, que 
é útil para o desprendimento de compostos voláteis, além de gerar uma atmosfera 
oxidante e desidratante. 
Ao ser exposto à água oxigenada (H2O2), o óxido de titânio forma um complexo 
alaranjado, o que permite sua determinação via espectrofotometria no UV-Visível. O 
espectrofotômetro é composto por uma fonte de luz; um monocromador; e um detector. 
A absorção é medida em relação a razão entre a luz emitida pela fonte e a luz transmitida 
pela amostra. Substâncias orgânicas e inorgânicas podem ser identificadas e quantificadas 
(SKOOG, 2008). 
𝑇 = 𝐼 𝐼0 
𝐴 = log 1 𝑇 
 
Dessa forma, é possível quantificar o TiO2 numa matriz cosmética, essencialmente 
orgânica, aliando-se um preparo de amostra adequado a uma técnica instrumental sensível 
à presença do analito. 
 
 
 
 
 
 
Fernanda
Nota
Introdução: 1,4/1,5
 
 
2. Objetivo 
Determinar a concentração de óxido de titânio (TiO2) em protetor solar através da 
técnica de espectrofotometria no UV-Visível. 
 
3. Procedimento 
 
3.1. Decomposição da amostra 
Em um cadinho de porcelana, pesou-se 0,1493 g de protetor solar da marca 
Neutrogena, FPS 50. Depois de ser acomodado no interior de uma mufla, o cadinho foi 
submetido a uma temperatura de 400 ºC por 15 minutos e, em seguida, 500 ºC por mais 
15 minutos. Após ser retirado da mufla, o cadinho foi deixado em repouso a temperatura 
ambiente para que pudesse ser resfriado. O resíduo, um pó branco, foi transferido para 
um béquer de 100 mL com o auxílio de um pincel. Para proporcionar uma transferência 
quantitativa, 0,5 mL de água deionizada foi adicionada ao cadinho para que qualquer 
resíduo fosse suspenso e transferido. Em seguida, adicionou-se 5 mL de ácido sulfúrico 
(H2SO4) e o béquer foi levado à placa de aquecimento a xx ºC até a secura do ácido. Por 
fim, retomou-se o volume adicionando-se 7,5 mL de H2SO4, que foi transferido para um 
balão volumétrico de 50 mL que, em seguida, foi homogeneizado, gerando a solução da 
amostra. 
3.2.Desenvolvimento do complexo 
Retirou-se 3,0 mL da solução da amostra, sendo transferida para um balão 
volumétrico de 5,0 mL. A este mesmo balão, adicionou-se 0,5 mL de água oxigenada 
(H2O2) a 30%. Por fim, o balão foi avolumado e homogeneizado. 
3.3.Preparo da curva analítica 
Para o preparo da curva analítica, utilizou-se 4 balões volumétricos de 10 mL. Em 
cada um dos balões, foi adicionado 750 μL de H2SO4. Em seguida, adicionou-se o padrão 
de TiO2 de modo a gerar soluções de 5, 10, 15 e 20 mg/L. Adicionou-se 1 mL de H2O2 a 
30% nos balões, sendo, por fim, todos devidamente avolumados e homogeneizados. 
3.4. Leitura espectrofotométrica no UV-Visível 
Para determinar o comprimento de onda onde a amostra possui um máximo de 
absorção (A), após o desenvolvimento do complexo, a amostra foi submetida a uma 
análise de varredura entre 190 e 1100 nm. Em seguida, realizou a leitura da curva analítica 
e da amostra no máximo de absorção. 
 
 
 
 
Fernanda
Nota
Objetivo: 0,5/0,5
Fernanda
Nota
sugestão: mediu-se uma massa
Fernanda
Nota
Evite começar uma sentença pelo verbo. O ideal é seguir a estrutura: sujeito+verbo+complemento.
Uma alíquota de 3,000 mL da slução amostra foi retirada......
Fernanda
Nota
Atenção ao número de algarismos significativos. 3,000 mL; 0,500 mL (-0,2)
Fernanda
Nota
Procedimento: 0,8/1,0
4. Dados 
 
Reagentes, soluções e amostras 
 
▪ Ácido sulfúrico (H2SO4) 
Densidade = 1,84 g/cm3 
Massa molar (MM) = 98,08 g/mol 
Pureza = 98% 
 
▪ Água oxigenada (H2O2) 
Concentração = 30 % v/v 
 
▪ Solução padrão de Óxido de Titânio (TiO2) 
Concentração = 1000 mg/L 
Massa molar = 79,866 g/mol (TiO2) e 47,86 g/mol (Titânio) 
 
▪ Amostra de Protetor Solar 
Marca = Neutrogena Sun Fresh - FPS 50 
Composição = Aqua, Homosalate, Octocrylene, Butyl Methoxydibenzoylmethane, 
Ethylhexyl Salicylate, Ethylhexyl Triazone, Methylene Bis-Benzotriazolyl 
Tetramethylbutylphenol, Glycerin, Aluminum Starch Octenylsuccinate, Silica, Sodium 
Potassium Aluminum Silicate, Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine, 
Diisopropyl Adipate, Potassium Cetyl Phosphate, Phenoxyethanol, Triacontanyl PVP, 
Hydroxyacetophenone, Glyceryl Stearate, PEG-100 Stearate, Titanium Dioxide, 
Hydrolyzed Jojoba Esters, Dimethicone, Acrylates/C10-30 Alkyl Acrylate 
Crosspolymer, Parfum, Acrylates/Dimethicone Copolymer, Tocopheryl Acetate, 
Disodium EDTA, Jojoba Esters, Sodium Hydroxide, Amyl Cinnamal, Benzyl 
Salicylate. 
Não há informação sobre o teor de nenhuma das substâncias presentes. 
 
 
 
Aparelhagem 
 
▪ Espectrômetro UV-Visível 
 
▪ Mufla 
Aquecimento de 400 e 500º C 
Fernanda
Nota
Dados: 0,5/0,5
 
 
 
5. Cálculos & Resultados 
Através da relação de densidade (Equação 1), determinou-se que a massa de 
H2SO4 contida num volume de 7,5 mL era tal qual: 
ρ (g/mL) = m (g) / V (mL) (Equação 1) 
1,84 = m / 7,5 
m = 13,8 g de H2SO4 
Partindo da informação contida na embalagem do ácido, que determina a pureza 
do mesmo em 98%, o ajuste de massa deve ser considerado. Dessa forma, têm-se que 
13,8 -------- 100% 
m’ --------- 98% 
m’= 13,5 g de H2SO4 
Com isso, pode-se chegar à concentração de H2SO4 no balão volumétrico de 50 
mL (ou 0,05 L), onde a amostra foi condicionada após a etapa de decomposição. 
mol/L = m’ (g) / MM (g/mol/L) x V (L) (Equação 2) 
mol/L = 13,8 / 98,08 x 0,05 
mol/L = 2,75 
Para fazer os pontos da curva na faixa de concentração adequada, isto é, 5, 10, 15 e 
20 mg/L, partindo de um padrão de óxido de titânio de 1000 mg/L em balão volumétrico 
de 10 mL, foram retiradas alíquotas a partir dos seguintes cálculos: 
𝑪𝒊𝑽𝒊 = 𝑪𝒇𝑽𝒇 (Equação 3) 
1000 (
mg
L
)x Vi = 5 (
mg
L
) x 10(mL) 
𝑉𝑖 = 0,05 𝑚𝑙 𝑜𝑢 50 µL 
Seguindo esses cálculos, as alíquotas de padrão de titânio foram de 50, 100, 150 e 200 
µL. 
A análise de varredura no espectrofotômetro indicou que o λmáx fica entre 380 e 400 
nm. 
Fernanda
Nota
0,0500 mL
Fernanda
Nota
Cálculos e resultados: 2,4/2,5
 
Tabela 1. Espectro de varredura da amostra 
 
Ao realizar a leitura espectrofotométrica dos padrões e da amostra, os seguintes 
valores de absorbância foram adquiridos: 
 
Tabela 2. Valores de absorbância para cada concentração de padrão e para a amostra. 
[] mg/L Absorbância (400 nm) 
 
5 0,095 
 
10 0,168 
 
15 0,227 
 
20 0,296 
 
Amostra 0,104 
 
 
 
A curva analítica, obtida via regressão linear, que representa os dados de concentração 
dos padrões e sua respectiva absorbância, possui R2 = 0,9985 e Equação da Reta (y) = 
0,0132x + 0,031, como mostra o gráfico abaixo. 
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
300 400 500 600 700 800
A
b
so
rb
ân
ci
a
Comprimento de Onda, nm
Espectro de Varredura
Fernanda
Nota
Seria um Quadro. Tabela não tem borda.
Fernanda
Nota
5,00 mg/L; 10,00 mg/L....(-0,1)
Fernanda
Nota
absorvância. Absorbância é estrangeirismo.
 
Gráfico 1. Curva Analítica – Concentração dos Padrões de titânio vs. Absorbância. 
Utilizando a equação da reta da curva analítica e do valor de absorbância obtida pela amostra, 
obtém-se a concentração de óxido de potássio no protetor solar. 
[Ti2+] = 𝑥 = 𝑦 - 0,031 / 0,0132 = 0,104 - 0,031 / 0,0132 
[Ti2+] = 5,5 mg/L 
 
 
Retrocedendo a diluição que fora realizada, tem-se que: 
𝑓𝑑𝑖𝑙 =
𝑉𝑓
𝑉𝑖
 (Equação 4) 
𝑓𝑑𝑖𝑙 =
5,0 (𝑏𝑎𝑙ã𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜)
3,0 (𝑎𝑙í𝑞𝑢𝑜𝑡𝑎)
 = 1,6 
5,5 mg/L de Ti2+ x 1,6 = 9,17 mg/L de Titânio 
9,17 mg/L x 0,05 L = 0,4585 mg de Titânio 
0,4585 mg / 0,1493 g = 3,071 mg/g = 0,003071 g/g 
%m/m = 0,3071 de Titânio 
 Em relação ao TiO2 
79,866 (MM TiO2) x 0,0004585 g / 47,86 (MM do Titânio) = 7,65x10
-4 g 
%m/m 7,65x10-4 g / 0,1493 x 100 
%m/m = 0,5123 de TiO2 
 
6. Discussão 
Para determinar analitos inorgânicos, tais como o TiO2, na matriz de protetor 
solar; inicialmente, é preciso decompor a amostra para que se elimine toda matéria 
orgânica. Isto é necessário pois os compostos presentes nesta matriz podem interferir na 
análise espectrofotométrica, uma vez que essas substâncias também podem absorver no 
0,095
0,168
0,227
0,296
y = 0,0132x + 0,031
R² = 0,9985
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0 5 10 15 20 25
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
 e
m
 m
g/
L
Absorbância em 400 nm
Curva de Calibração - Padrão de TiO2
Fernanda
Nota
Resultado com dois algarismos significativos (o valor de absorvância é o limitante)
0,51%
Fernanda
Nota
Discussão: 1,5/2,5

Itens que seriam importantes estar na discussão:
1) discutir os resultados de acordo com os resultados encontrados na literatura;
 2) Falar/mostrar a reação colorimétrica; 
3) Falar um pouco das vantagens da técnica (-1,0)
UV-Visível, o que diminuiria a sensibilidade do método ou, até mesmo, impediria a 
identificação do analito. 
A formação do complexo com H2O2 é essencial pois gera uma solução alaranjada 
que pode ser quantificada pelo espectrofotômetro. Para tal, inicialmente se fez uma 
análise de varredura, ou seja, percorreu-se todo espectro, entre 190 e 1110 nm, com a 
amostra. Isto nos permite conhecer o espectro de absorção e determinar qual é o λmáx, ou 
seja, em qual região o analito possui sua máxima capacidade de absorção. A análise de 
varredura indicou que o λmáx é em torno de 400 nm. Por isso, este foi o comprimento de 
onda de trabalho, tanto os padrões, quanto a amostra, foram quantificados em 400 nm, na 
região do espectro visível. 
O coeficiente de determinação (R2 = 0,9985) reflete uma relação linear entre 
absorbância e concentração, o que torna a curva analítica um recurso valioso para a 
determinação de concentração de amostras desconhecidas. 
A análise de varredura indicou que o máximo de absorção ocorre entre 380 e 400 
nm. O espectrofotômetro foi então ajustado para 400 nm para a leitura dos padrões e da 
amostra. O espectro de varredura sofreu interferências na região ultravioleta pois a cubeta 
utilizada era de plástico. Dessa forma, optou-se por desconsiderar esta região na 
apresentação do gráfico. 
O teor de TiO2 é de 0,51% m/m, estando bem abaixo do valor permitido pelos 
órgãos reguladores. Tal resultado é esperado uma vez que se trata de um protetor solar. 
Teores mais elevados do óxido de titânio são esperados em bloqueadores solares, e não 
em protetores. Apesar de terem funções parecidas, tais produtos possuem diferenças de 
composição e concentração de ativos. 
 
 
 
7. Conclusão 
 
O espectro de varredura indicou que o comprimento de onda de máxima absorção fica 
entre 380-400 nm. 
O teor, em %m/m, de TiO2 no protetor solar é de 0,51 %. 
Analitos inorgânicos podem ser determinados mesmo que estejam inseridos em uma 
matriz essencialmente orgânica, basta que um preparo de amostra adequado seja 
realizado. 
A espectrofotometria se mostrou uma excelente técnica para avaliar o teor de óxido 
de titânio em protetor solar. 
 
 
8. Referência Bibliográfica 
SADRIEH, N.; WOKOVICH, A. M.; GOPEE, N. Lack of significant dermal 
penetration of titanium dioxide from sunscreen formulations containing nanoand 
submicron-size TiO2 particles. ToxicolSci, v. 115, p. 156-166, 2010. 
Fernanda
Nota
Conclusão: 1,0/1,0
Fernanda
Nota
Referências: 0,5/0,5
Skoog, D. A. Fundamentos de Química Anlítica. 8 ed, 2008.