Relatório AI 2 - Determinação do Cobre por GFAAS

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Determinação do Cobre por GFAAS 
Relatório apresentado pelos alunos Luan Breno Mendonça, Matheus Francisco Aquino da Silva e Rebeca de Santana Vieira como critério de avaliação parcial da disciplina Análise Instrumental II, sob orientação do docente Luís Alexandre.
Salvador, Março de 2016
SUMÁRIO
página
Objetivos.....................................................................................................................2
Resultados e Discussão..……………………………………………………………………….2
Conclusão.....................................................................................................................9
Referências Bibliográficas..............................................................................................9
· Objetivo
Determinar a concentração de cobre em leite em pó, utilizando a técnica de absorção atômica em forno grafite (GFAAS).
· Resultados e Discussão
A expressão “elementos traço” é utilizada para denominar metais em pequenas concentrações no ambiente e nos seres vivos. A maior concentração de cobre no organismo animal se verifica no fígado. Entretanto, sua concentração nos tecidos varia de acordo com a espécie, a idade e o estado nutricional do animal. As variações individuais dentro das espécies são muito grandes. O cobre também circula no organismo animal combinado a algumas proteínas. Na maioria das espécies, o nível normal de cobre sangüíneo é de 80 a 120 mcg/ 100 mL. No plasma sangüíneo, 95% do cobre está presente na forma de um complexo cobre-proteína denominado ceruloplasmina, com peso molecular de 150 KD, contendo 8 átomos de cobre por molécula. É também um constituinte de algumas enzimas existentes no plasma, tais como a citocromo-oxidase, a aminooxidase, a tirosinase, a catalase e a ácido-ascórbicooxidase, e participa em diversas reações de oxidação no organismo [1]. Para que se fosse possível determinar a quantidade de Cobre em uma amostra de leite, da marca “Mix Bahia”, foi utilizada a técnica de absorção atômica com forno de grafite.
	Os métodos espectroscópicos atômicos são empregados na determinação qualitativa e quantitativa, possuindo prós como a rapidez e alta seletividade. Estes métodos são capazes de detectar quantidades de grandeza de concentração que abrange ppm e ppb, sendo possível até, em alguns casos, a detecção em concentrações ainda menores. A determinação de espécies atômicas é feita somente em meio gasoso, no qual íons elementares ou átomos individuais, tais como Fe, Mg ou Al, se encontram muito bem separados um dos outros. Por conseguinte, a primeira etapa de todos os procedimentos de espectroscopia atômica é a atomização, um processo na qual a amostra é volatilizada e decomposta de forma que produza uma fase gasosa de átomos e íons.[2]
Diversos métodos são empregados na atomização das amostras para estudos espectroscópicos atômicos, estando entre os métodos mais comuns o plasma indutivamente acoplado, chamas e atomizadores eletrotérmicos (esses últimos também conhecidos como forno aquecido eletricamente).	
A determinação de elementos em amostras de natureza orgânica envolve alguns cuidados, já que é necessária a transformação dos analitos presentes na matriz orgânica em uma forma inorgânica simples. [4] Se a amostra não se dissolve nas condições normais, pode-se utilizar uma digestão ácida ou uma fusão ácida. A matéria orgânica pode ser distribuída por combustão, que é o método de digestão por via seca ou por carbonização úmida (ou digestão por via úmida), o que permite que os elemento inorgânicos fiquem em uma forma adequada para análise.[4] Há dificuldade na escolha de um procedimento para a dissolução da amostra devido ás perdas/contaminações da mesma. Por isto muitos analistas consideram a destruição da matéria orgânica como etapa crítica de técnicas que necessitam ou envolvam um pré-tratamento da amostra.[7]
A destruição da matéria orgânica da amostra foi feita através dos métodos por via seca e por via úmida. No primeiro caso, a amostra foi queimada em bloco digestor e em seguida os cadinhos foram colocados na mufla por 450° C por 4horas, com rampa de 50° C a cada 30 minutos. Após esse tempo as amostras foram retiradas da mufla e tratadas com ácido nítrico concentrado, sendo deixadas na chapa elétrica até a secura. Após esse procedimento as amostras voltaram para a mufla por mais 4 horas. Depois de ter toda matéria orgânica destruída, dissolveu-se as cinzas em ácido clorídrico concentrado e transferiu-se a mistura para um balão volumétrico de 25,0mL. 
A digestão por via úmida envolveu a dissolução em pequena quantidade de água seguida da adição de ácido clorídrico de onde levou-se para a chapa elétrica até refluxar e permaneceu após o ocorrido por aproximadamente 2h. O digerido foi filtrado com papel de filtro e avolumado em balão volumétrico de 25,0mL
A curva de calibração é a forma mais usual de se executar a calibração de um instrumento, que consiste no preparo de padrões com concentrações conhecidas do analito e matriz o mais próximo da realidade da amostra em estudo. O esperado é que se estabeleça uma relação linear entre a concentração do analito e sinal de resposta no equipamento.[5]
A amosta teve um tratamento rigoroso a altas temperaturas com uma perda do analito por volatização ou no material particulado como fumaça. Além disso os reagente usados na decomposição introduzem interferências químicas e espectrais. É possível conjurar também o analito estar presente nos reagentes como impureza. Não é incomum em análises de elementos traços encontrar reagentes que são uma fonte maior de analito que as amostras, o que pode levar a erros graves mesmo com as correções feitas com o branco.
A interferência química é causada por qualquer constituinte da amostra que diminua a extensão da atomização do analito. Algumas espécies dificultam a atomização de outras porque culminam na formação de sais que não são voláteis. Para a minimização deste tipo de interferência, faz-se o uso de agentes de liberação, produtos químicos que reagem preferencialmente com o interferente e previnem sua interação com o analito.
 Realizou-se a curva de calibração através do método de adição padrão que consiste na adição de quantidades conhecidas de constituinte à uma mesma quantidade de amostra desconhecida. A partir do aumento do sinal, deduz-se quanto do constituinte estava presente na amostra original. Este método implica em melhores resultados através do aumento de quantidade do analito, minimizando ou eliminando interferentes pela matriz de amostras complexas e sua consequente influência no sinal analítico.[6] Os ensaios em branco foram realizados uma vez que estes indicam a interferência de outras espécies na amostra e os traços de analito encontrados nos reagentes usados na preservação, preparação e análise. Medidas frequentes de brancos também permitem detectar se analitos provenientes de amostras previamente analisadas estão contaminando as novas análises, por estarem aderidos aos recipientes ou aos instrumentos.[6] 
O método de adição padrão é largamente utilizada em AAS como forma de minimizar ou ainda eliminar as interferências químicas e espectrais advindas da matriz contida na amostra.Para a construção da curva de calibração, foi preparada uma solução estoque padrão de cobre de concentração igual a 1000 mg/L. A partir dessa solução foram retiradas alíquotas e 6 soluções de concentração conhecida foram preparadas e analisadas no equipamento GFAAS. Os resultados obtidos podem ser encontrados na tabela abaixo.
Tabela 1 - Dados da Curva de Calibração
	Amostra
	Concentração de Cobre (mg/L)
	Abs (Corr)1
	Branco
	0
	0,03264
	Padrão 1
	2
	0,01638
	Padrão 2
	10
	0,04356
	Padrão 3
	17
	0,06232
	Padrão 4
	25
	0,08660
	Padrão 5
	33
	0,10527
	Padrão 6
	50
	0,15841
	Padrão de 25 ppb
	25 ppb
	0,09139
Figura 1 - Curva de Calibração Concentração X Absorbância das soluções padrão de Cobre 
Uma das finalidades da curva de calibração é a constatação da existência de uma correlação linear. O coeficientede correlação (R²) conforme apresentado no gráfico acima é de 0,9984, ou seja, a reta apresenta uma boa correlação linear entre as grandezas envolvidas na curva de calibração que são a absorbância e a concentração dos padrões de cobre.
Nas tabelas 2 e 3 abaixo são apresentados os resultados das concentrações de Cobre no leite, bem como nos testes em branco realizados. 
Tabela 02 - Absorbância e Concentração obtidas no GFAAS por Via Seca
	Amostra (via Seca)
	Abs
	Conc
	Branco I
	0,00087
	-2,405
	Branco II
	-0,01432
	-7,415
	Branco III
	0,00956
	0,4626
	Amostra Leite I
	0,10541
	32,075
	Amostra Leite II
	0,01663
	2,794
	Amostra Leite III
	-0,00519
	-4,403
	Tratamento de dados
	
	
	Media (Brancos)
	
	3,427
	Média (Amostra)
	
	13,090
	Média final (Amostra-Branco)
	
	9,664
	Desvio Padrão
	
	3,587
	Limite de Detecção
	
	20,425
	Limite de Quantificação
	
	45,534
Tabela 03 - Absorbância e Concentração obtidas no GFAAS por Via Úmida
	Amostra (via Úmida)
	Abs
	Conc (Calib)
	Conc
	Branco leite I
	-0,009068
	-5,682
	-5,682
	Branco leite II
	-0,02205
	-9,962
	-9,962
	Branco leite III
	-0,02556
	-11,121
	-11,121
	Amostra leite I
	0,2035
	64,424
	64,424
	Amostra leite II
	0,03603
	9,192
	9,192
	Amostra leite III
	0,05606
	15,798
	15,798
	Tratamento de Dados
	
	
	
	Média (Brancos)
	
	
	8,922
	Média (Amostra)
	
	
	29.805
	Média final (Amostra-branco)
	
	
	11,883
	Desvio Padrão
	
	
	2,865
	Limite de Detecção
	
	
	20,478
	Limite de Quantificação
	
	
	40,533
Figura 2 - Curva Concentração x Absorbância da amostra preparada por Via Seca
Figura 3 - Curva Concentração x Absorbância da amostra preparada por Via Úmida
Limite de Detecção e Quantificação
A validação de um método analitico se dá de acordo com alguns parâmetros estatisticos estabelecidos, a exemplo da robustez, exatidão, precisão, linearidade, sensibilidade e limites de detecção e quntificação.
Tendo conhecimento da equação da reta e os valores de absorbância dos brancos, é possível calcular o limite de detecção do método. Existem alguns conceitos para limite de detecção, um deles diz que é a menor quantidade do analito que pode ser medida com certeza estatística razoável. Outro conceito diz ainda que o limite de detecção é a menor concentração do analito em uma amostra que pode ser detectada, mas não necessariamente quantificada sob as condições estabelecidas no teste . O limite de detecção pode ser expresso de acordo com a seguinte equação:
Eq. 01: LD=͞X +3δ
onde: X= média
δ= desvio padrão da concentração
O limite de quantificação também foi calculado, para esse termo também existem alguns conceitos. O limite de quantificação é tido como a concentração mais baixa de um analito que pode ser determinada com precisão aceitável ( repetitividade ) e exatidão nas condições declaradas no teste. Ainda pode se definir como a característica de desempenho que define a habilidade de um processo de medida química quantificar um analito adequadamente. O limite de quantificação é dado por:
Eq. 02: LQ= ͞X +10δ
sendo:
X= média
δ= desvio padrão da concentração
Um fato a ser ressaltado é que no cálculo de LD e LQ para a via seca, levou-se em consideração os brancos de alga, sedimento e café, uma vez que o procedimento adotado foi o mesmo (ou muito similar). Este fato não se estende, no entanto, ao cálculo de LQ e LD no caso da digestão por via úmida, tendo em vista que os procedimentos adotados se diferiam.
Sabe-se que a determinação de LD e LQ requer uma quantidade ideal de 8 a 10 brancos, porém, não foi possível a realização desta quantidade, de modo que para os cálculos referidos utilizou-se 3 brancos para cada método de abertura de amostra. Tendo em vista os dados de concentração dos brancos e dos limites de detecção e quantificação apresentados nas tabelas 02 (via seca) e 03 (via úmida) é possível se discutir algumas coisas.
 
O valor final da concentração (descontando valor médio da concentração dos brancos da média das concentrações da amostra) da amostra de leite por via seca, percebe-se que a amostra está abaixo do limite de detecção (9,664<20,425), sendo assim, a instrumentação não é capaz de detectar o analito que se apresenta sob a forma de traços.
Já na via seca, encontra-se valor final da concentração entre o limite de detecção e o limite de quantificação (20,478<29,805<40,533), o que quer dizer que o analito se encontra em valor semianalitico.
Vale salientar que as leituras foram feitas de modo sequencial, por isso deve-se considerar os efeitos de memória causados pela amostra lida anteriormente a leitura feito da amostra do leite por via seca e por via úmida. Como uma ordem de análise de amostras foi estabelecida, em ambos os casos a amostra lida anterior ao leite foi o café (via seca:X =227,083; via úmida: 166,042), cuja apresenta níveis relativamente bem maiores de cobre em sua composição quando comparado ao leite.
CONCLUSÃO
Foi possível observar através das concentrações obtidas que o teor de Cobre no leite em pó é muito pequeno , por isso que ele é tratado como elemento traço no leite.As concentrações da via úmida e da via seca que ficaram altas são explicadas pelo efeito de memória, já que é visto que as concentrações que sucedem o primeiro dado se normalizam.
Os valores obtidos de LD e LQ tanto na via seca como na via úmida, deram relativamente próximos, o que pode apontar que ambos os modos de digestão são eficazes.
Quanto ao equipamento foi possível observar o seu funcionamento e todas as suas particularidades que são necessários á aplicação das técnicas de absorção atômica.
Referências Bibliográficas
[1]: ANDRIGUETTO, J. et al. Nutrição animal. São Paulo: Nobel, 1982. v.1, 395p
[2] FUNDAMENTOS DA QUÍMICA ANALÍTICA
[3]: VOGEL, A. ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA, 6ª EDIÇÃO, LTC, 2002.
[4]: KRUG, F.J. - Métodos de Preparo de Amostras; fundamentos sobre preparo de amostras orgânicas e inorgânicas para análise elementar, 1ª edição revisada Piracicaba, 2010 capítulos 5 e 6.
[5]: Métodos de Calibração disponível em: <http://www.uff.br/gqaanaliseinstrumental/principal/introducao/calibracao>
[6]: Calibração instrumental disponível em: <http://www.ufjf.br/nupis/files/2010/09/M%C3%A9todos-de-Calibra%C3%A7%C3%A3o.pdf>
[7]:HOENING, M.; KERSABIEC, A-M. Sample preparation steps for analysis by atomic
spectroscopy methods:present status. Spectrochim. Acta, Part B, v. 51, p. 1297-1307, 1996.