Ferro

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Goiás
Instituto de Química
Curso de Bacharelado em Química
Prof. Dr. Paulo Sérgio de Souza
Isabella Fonseca e Michel Moreira
1. DETERMINAÇÃO ESPECTROFOTOMÉTRICA DE FERRO EM MEDICAMENTOS USANDO O MÉTODO DA 1,10-FENANTROLINA
Goiânia – GO
01 de outubro de 2016
Universidade Federal de Goiás
Instituto de Química
Curso de Bacharelado em Química
Prof. Dr. Paulo Sérgio de Souza
Isabella Fonseca e Michel Moreira
1. DETERMINAÇÃO ESPECTROFOTOMÉTRICA DE FERRO EM MEDICAMENTOS USANDO O MÉTODO DA 1,10-FENANTROLINA 
 
 
Relatório da disciplina de Análise Instrumental 1 do Curso de Bacharelado em Química como requisito parcial para obtenção da média semestral
Goiânia – GO
01 de outubro de 2016
1. INTRODUÇAO 
O ferro é um composto que quando introduzido em solução é reduzido ao seu estado ferroso através de aquecimento com ácido e hidroxilamina, tratado com 1,10-fenantrolina em pH ácido. A reação recorrente se dá por três moléculas de fenantrolina as quais quelata cada átomo do íon ferroso para formar um complexo de coloração vermelho-alaranjada, conforme a figura 1 (Souza, 2016).
 
Figura 1. Representação estrutural da reação entre três moléculas de fenantrolina à cada íon ferroso formando um complexo de Fe2+ com coloração vermelho-alaranjada. Disponível em: .
A solução colorida segue a lei de Beer, onde a sua intensidade é independente do pH entre 3 à 9. Porém, um pH ácido, que compreende entre 2,9 à 3,5, assegura um melhor desenvolvimento de cor quando na presença de um excesso da fenantrolina. Os padrões coloridos permanecem estáveis por até 6 meses (Souza, 2016).
Este complexo de coloração vermelho-alaranjado formado pelo Fe (II) com a o-fenantrolina, apresenta uma composição de três ligantes para um centro metálico. O pH torna-se uma propriedade importante, uma vez que pH muito baixos, a espécie desprotonada da o-fenantrolina pode não estar presente em uma concentração necessária para a formação quantitativa do complexo com o Fe (II) (Breitkreitz, Souza e Poppi, 2014). 
Tem-se como principal técnica aplicada, a espectrofotometria na região visível do espectro eletromagnético. Este compreende um dos métodos de análise mais utilizados devido ao baixo custo das instrumentações, facilidade de operação, e porque muitas substâncias são coloridas ou podem ser convertidas a um derivado que contém coloração (Souza, 2016). 
1.2 OBJETIVO 
O objetivo do experimento consiste na determinação do ferro em medicamentos através do método da 1,10-fenantrolina utilizando técnicas espectrofotométrica na região do visível. 
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
2.1 MATERIAIS 
· Espectrofotômero de duplo feixe de varredura; 
· Bureta de 25 mL;
· Balão volumétrico de 1000 mL;
· Balão volumétrico de 100 mL;
· Béquer de 500 mL;
· Béquer de 100 mL;
· Proveta de 100 mL;
· Pipeta de 8 mL;
· Pipeta de 5 mL
· Pipeta de 1 mL;
· Pera de sucção;
· Funil de vidro;
· Papel de filtro;
· Micropipeta de 1000 μL;
· Ponteiras com capacidade de 1000 μL;
· Chapa aquecedora;
· Suporte com garra.
2.2 REAGENTES UTILIZADOS 
· Medicamento Ferronil;
· Medicamento Vitafer;
· Ácido Clorídrico (HCl) 3 mol/L;
· Solução estoque de 100 mg/L em Fe (II);
· Solução de 1,10-fenantrolina;
· Solução de Hidroxilamina;
· Solução de Acetato de Sódio.
2.3 PROCEDIMENTO 
a) Preparo da solução padrão estoque (ou padrão primário) à 100 mg/L em Fe (II):
Pesou-se uma determinada quantidade em gramas de sulfato de amônio e [Fe (NH4)2(SO4)2. 6 H2O], e transferiu-se quantitativamente para um balão volumétrico de 1000 mL, adicionando água suficiente para dissolver o sal. 
Adicionou-se 2,5 mL de H2SO4 concentrado e diluiu-se com água destilada até o traço de aferição, agitando-se constantemente. A solução contém 100 mg de ferro por litro da solução. 
b) Preparo da solução de 1,10-fenantrolina:
Dissolveu-se 100 mg de 1,10-fenantroilna monohidratada em 100 mL de água destilada. Estocou-se a mesma em um frasco de vidro.
c) Preparação da solução de hidroxilamina:
Dissolveu-se 10 gramas de sal de cloreto de hidroxiamônio em 100 mL de água destilada. Estocou-se a solução preparada em um frasco de vidro.
OBS.: As soluções citadas acima já se encontravam preparadas no laboratório, mas o ponto de partida para a preparação de ambas consiste na metodologia descrita. 
d) Preparação da solução de acetato de sódio:
Dissolveu-se 20 gramas do sal em 100 mL de água destilada em um béquer de 500 mL. Transferiu-se a solução para um balão volumétrico de 200 mL, completando-o até o traço de aferição, e fez a homogeinezação da solução. Estocou-se a solução preparada em um frasco de vidro. 
e) Preparação dos padrões secundários a partir do padrão estoque: 
Transferiu-se alíquotas de 0,5;1,0;1,5;2,0 e 2,5 mL da solução estoque de ferro (II) para os respectivos balões volumétricos de 100 mL. Em outro balão volumétrico de 100 mL, adicionou-se apenas a solução estoque afins de utilizar esse frasco para a prova em branco. 
Em cada balão volumétrico, adicionou-se 1 mL da solução de hidroxilamina, 5 mL da solução de 1,10-fenantrolina e 8 mL da solução de acetato de sódio, aguardando-se 15 minutos. 
Após os 15 minutos, preencheu-se os balões volumétricos até o traço de aferição com água destilada, homogeinezando-os em seguida. 
Realizou-se a varredura espectral para selecionar o comprimento de onda de máximo de absorção (faixa espectral de 480 à 550 nm). Fez-se as leituras das soluções padrão em ordem crescente de concentração. O instumento foi calibrado com a prova em branco preparada. 
f) Preparo da solução de Ferronil e Vitafer:
Pegou-se um comprimido de cada medicamento, e colocou-se separadamente cada um em um béquer de 100 mL. Adicionou-se dentro do béquer, cerca de 15 mL de HCl 3 mol/L, e colocou-se as duas soluções em uma chapa de aquecedora por 30 minutos. 
Após os medicamentos serem dissolvidos no ácido, realizou-se a filtração de cada um separadamente com o auxílio de um funil de vidro, transferindo-os em seguida, cada solução obtida para dois balões volumétrico de 100 mL. 
Preencheu-se os dois balões volumétricos com água destilada até o traço de aferição de cada, homogeinezando-os.
g) Preparo da solução contendo o medicamento Ferronil e Vitafer para obtenção das amostras:
Pipetou 250 μL da solução contendo o medicamento Ferronil dentro de um balão volumétrico de 100 mL. Adicionou-se 1 mL da solução de hidroxilamina, 5 mL da solução de 1,10-fenantrolina e 8 mL da solução de acetato de sódio. Preencheu-se o mesmo com água destilada até o traço de aferição, homogeinezando em seguida.
Pipetou 250 μL da solução contendo o medicamento Vitafer dentro de um balão volumétrico de 100 mL. Adicionou-se 1 mL da solução de hidroxilamina, 5 mL da solução de 1,10-fenantrolina e 8 mL da solução de acetato de sódio. Preencheu-se o mesmo com água destilada até o traço de aferição, homogeinezando em seguida.
Após a homogeinezação das soluções preparadas a partir dos medicamentos, realizou-se as leituras das absorbâncias no espectrofotômetro.
h) Para a construção da curva de calibração: 
 
		Calibrou-se o aparelho de acordo com as instruções do fabricante, utilizando-se uma solução “branco” preparada. 	
Realizou-se a leitura da absorbância correspondente a cada solução padrão e construiu-se a curva de calibração relacionando a absorbância (A) pela concentração (mg/L).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Partindo de uma solução padrão de concentração 100 mg/L foram preparadas 5 soluções com diferentes concentrações, de 0,5 à 2,5 mg/L. É necessário o cálculo do volume de padrão necessário para cada concentração, e então adicionar 1,0 mL da solução de cloreto de hidroxilamônio, 5,0 mL da solução de 1,10-fenatrolina e 8,0 mL da solução de acetato de sódio 10%. 
No processo de aberturada amostra, é adicionado HCl 3,0 mol/L, o que deixa o pH do meio próximo a 0. A hidroxilamina é uma substância que tem por objetivo garantir a estabilidade de Fe (II), uma vez que a oxidação de Fe2+ a Fe3+ é muito rápida em contato com o ar. O acetato de sódio atua como tampão nas soluções, mantendo o pH próximo a 4,0 para preservar a estabilidade do complexo formado. A fenantrolina reage com o Fe2+ para formar um complexo de coloração vermelho-alaranjado, deixando a solução detectável na região do visível. A intensidade dessa cor é proporcional à concentração de ferro na solução
· Cálculo do volume necessário da solução padrão de Fe2+ para as concentrações necessárias: 
· 0,5 mg/L:
Ca x Va = Cb x Vb
(100 mg/L) x Va = (0,5 mg/L) x (100 mL)
Va = (0,5 mg/L) x (100 mL) / (100 mg/L)
Va = 0,5 mL.
· 1,0 mg/L:
Ca x Va = Cb x Vb
(100 mg/L) x Va = (1,0 mg/L) x (100 mL)
Va = (1,0 mg/L) x (100 mL) / (100 mg/L)
Va = 1,0 mL.
 
· 1,5 mg/L:
Ca x Va = Cb x Vb
(100 mg/L) x Va = (1,5 mg/L) x (100 mL)
Va = (1,5 mg/L) x (100 mL) / (100 mg/L)
Va = 1,5 mL.
· 2,0 mg/L:
Ca x Va = Cb x Vb
(100 mg/L) x Va = (2,0 mg/L) x (100 mL)
Va = (2,0 mg/L) x (100 mL) / (100 mg/L)
Va = 2,0 mL.
· 2,5 mg/L:
Ca x Va = Cb x Vb
(100 mg/L) x Va = (2,5 mg/L) x (100 mL)
Va = (2,5 mg/L) x (100 mL) / (100 mg/L)
Va = 2,5 mL.
· Varredura espectral da amostra padrão:
 
Realizou-se a varredura espectral da amostra de 0,5 ml/L do padrão preparado, este procedimento é realizado para que se possa determinar o comprimento de onda (nm) em que ocorre a maior absorbância da amostra de ferro (II). A Tabela 1 contém os dados obtidos da varredura espectral.
Tabela 1. Dados obtidos da varredura espectral do padrão de ferro (II) 0,5 mg/L para o intervalo de comprimento de onda 480-530 (nm) na região do visível:
	λ (nm)
	Absorbância
	480
	0,083
	490
	0,089
	500
	0,092
	510
	0,094
	520
	0,089
	530
	0,070
A partir da varredura espectral, foi selecionado o comprimento de onda mais adequado, de 510 nm, no qual ocorre a maior absorbância. Com base no valor selecionado, foi construída a curva analítica da solução padrão de Fe2+ nas concentrações de 0,5 a 2,5 mg/L. Cada análise foi realizada em triplicata, para cada concentração, visando assim uma maior precisão dos valores. Os valores de absorbância obtidos para as amostras de diferentes concentrações estão presentes na Tabela 2.
Tabela 2. Dados relativos aos valores e a média de absorbância aferidos para cada concentração específica do padrão de Fe2+:
	Fe2+ (mg/L)
	Absorbância 1
	Absorbância 2
	Absorbância 3
	Média
	0,5
	0,095
	0,095
	0,094
	0,095
	1,0
	0,186
	0,188
	0,186
	0,187
	1,5
	0,280
	0,281
	0,280
	0,280
	2,0
	0,374
	0,374
	0,374
	0,374
	2,5
	0,460
	0,460
	0,460
	0,460
	0,25 (Sintética)
	0,050
	0,049
	0,049
	0,049
A partir da média dos valores de absorbância, construiu-se um gráfico da absorbância x concentração, e então obteve-se os valores da equação da reta. 
Gráfico 1. Curva de calibração obtida da absorbância x concentração.
· Preparação da amostra para análise:
Partindo de dois medicamentos diferentes, preparou-se as amostras para análise.
Para o medicamento Vitafer, cuja a concentração de Sulfato Ferroso é de 109 mg por comprimido, obtêm-se a amostra primária. Foram realizados cálculos para determinar a concentração de Fe2+:
109 mg --------- FeSO4 -------------- 151,92 g/mol
X mg-------------Fe2+ ---------------- 55,85 g/mol
X = 40 mg Fe2+.
Para o medicamento Ferronil, cuja a concentração de Fe2+ é de 40 mg por comprimido, obtêm-se a amostra primária.
Transferiu-se o volume da amostra aberta dos comprimidos, dos diferentes medicamentos para balões volumétricos de 100 mL, onde completou-se com água e preparou uma solução primária de cada medicamento. A partir de 250 μL pipetados das soluções primárias, preparou-se as amostras para análise, em balões volumétricos de 100 mL, e adicionou-se 1,0 mL da solução de cloreto de hidroxilamônio, 5,0 mL da solução de 1,10-fenatrolina e 8,0 mL da solução de acetato de sódio 10% em cada balão. 
Foram preparadas e analisadas duas amostras de cada medicamento, para se obter precisão nos dados apresentados. 
· Análise das amostras preparadas de Vitafer e Ferronil:
Utilizando o espectrofotômetro, foi feita a análise das amostras preparadas de Vitafer e Ferronil cuja concentração esperada é de 40 mg de Fe2+, no comprimento de onda de 510 nm, para estimar o valor da absorbância, e assim, com a equação da reta obtida pela curva de calibração da solução padrão, calcular a concentração real da amostra. Na Tabela 3 estão presentes os valores de absorbância obtidos na análise das amostras dos medicamentos.
Tabela 3. Dados relativos aos valores e média de absorbância aferidos para as amostras preparadas dos dois medicamentos:
	Amostras
	Absorbância 1
	Absorbância 2
	Absorbância 3
	Média
	1 (Vitafer)
	0,181
	0,182
	0,181
	0,181
	2 (Vitafer)
	0,186
	0,186
	0,186
	0,186
	1 (Ferronil)
	0,159
	0,159
	0,158
	0,159
	2 (Ferronil)
	0,147
	0,147
	0,147
	0,147
A partir da equação da reta (x = y – 0,002 / 0,1846), onde x é a concentração real da amostra e y é a absorbância, é possível determinar o valor real da concentração de ferro no medicamento. Para que o medicamento Vitafer tenha a concentração de 109 mg de Sulfato Ferroso e o medicamento Ferronil tenha a concentração de 40 mg de Fe2+, o valor obtido nas amostras preparadas devem ser 40 mg, conforme os cálculos que foram apresentados.
· Cálculo do valor real da concentração FeSO4 na amostra 1 de Vitafer:
X1 = y – 0,002 / 0,1846
X1 = 0,181 – 0,002 / 0,1846.
X1 = 0,970 mg/L.
0,970 mg Fe2+ --------- 1000 mL
X2 mg de Fe2+------------100 mL (Amostra para análise)
X2 = 0,0970 mg de Fe2+.
0,0970 -------- 0,250 mL
X3 -------------- 100 mL (Solução Primária)
X3 = 38,8 mg de Fe2+.
 X mg ---------- FeSO4 -------------- 151,92 g/mol
38,8 mg-------------Fe2+ ---------------- 55,85 g/mol
X = 105,6 mg FeSO4.
· Cálculo do valor real da concentração FeSO4 na amostra 2 de Vitafer:
X1 = y – 0,002 / 0,1846
X1 = 0,186 – 0,002 / 0,1846.
X1 = 0,997 mg/L.
0,997 mg Fe2+ --------- 1000 mL
X2 mg de Fe2+------------100 mL (Amostra para análise)
X2 = 0,0997 mg de Fe2+.
0,0997 -------- 0,250 mL
X3 -------------- 100 mL (Solução Primária)
X3 = 39,9 mg de Fe2+.
 X mg ---------- FeSO4 -------------- 151,92 g/mol
39,9 mg-------------Fe2+ ---------------- 55,85 g/mol
X = 108,6 mg FeSO4.
· Cálculo do valor real da concentração Fe2+ na amostra 1 de Ferronil:
X1 = y – 0,002 / 0,1846
X1 = 0,159 – 0,002 / 0,1846.
X1 = 0,853 mg/L.
0,853 mg Fe2+ --------- 1000 mL
X2 mg de Fe2+------------100 mL (Amostra para análise)
X2 = 0,0853 mg de Fe2+.
0,0853 -------- 0,250 mL
X3 -------------- 100 mL (solução primária)
X3 = 34,1 mg de Fe2+.
· Cálculo do valor real da concentração Fe2+ na amostra 2 de Ferronil:
X1 = y – 0,002 / 0,1846
X1 = 0,147 – 0,002 / 0,1846.
X1 = 0,788 mg/L.
0,788 mg Fe2+ --------- 1000 mL
X2 mg de Fe2+------------100 mL (Amostra para análise)
X2 = 0,0788 mg de Fe2+.
0,0788 -------- 0,250 mL
X3 -------------- 100 mL (Solução Primária)
X3 = 31,5 mg de Fe2+.
As duas amostras preparadas e analisadas do medicamento Vitafer, apresentam respectivamente as seguintes concentrações de FeSO4: 105,6 mg e 108,6 mg. Os resultados apresentados se encontram próximos ao real valor informado no rótulo do medicamento. As amostras preparadas e analisadas do medicamento Ferronil, apresentaram respectivamente as seguintes concentrações de Fe2+: 34,1 mg e 31,5 mg. Os resultados apresentados se encontram bem abaixo do valor real informado no rótulo do medicamento.
· Cálculo do erro percentual:
· Cálculo para averiguar se o medicamento se encontra dentro dos parâmetros estabelecidos pela Anvisa:
O intervalo de erro permitido pela ANVISA é de 98,5 – 110%.
· Cálculo referente à amostra 1 de Vitafer:
109 mg ----------- 100%
105,6 mg --------- x %
X = 96,9%.
· Cálculo referente à amostra 2 de Vitafer:
109 mg ----------- 100%
108,6 mg --------- x %
X = 99,7%.
· Cálculo referente à amostra1 de Ferronil:
40 mg ----------- 100%
34,1 mg --------- x %
X = 85,25%.
· Cálculo referente à amostra 2 de Ferronil:
40 mg ----------- 100%
31,5 mg --------- x %
X = 78,75%.
.
	
4. CONCLUSÃO
Utilizando a espectofotometria de absorção, foi possível realizar a análise da concentração de FeSO4 no medicamento Vitafer e Fe2+ no medicamento Ferronil.
Como pôde-se observar, os valores das concentrações reais encontradas para a amostra do medicamento Vitafer foram bem próximos dos valores apresentados pelo fornecedor. Com erros de -3,11% e -0,4% obteve-se êxito no experimento, e podendo-se afirmar que o medicamento está com a concentração de Sulfato Ferroso dentro do padrão apresentado pelo fornecedor. A partir das análises realizadas, o medicamento se encontra também no intervalo permitido pela ANVISA.
A análise do medicamento Ferronil não apresentou resultados satisfatórios na concentração de Fe2+. Com erros de -14,75 e -21,25, pode-se dizer que a concentração de Fe2+ no medicamento está bem abaixo do valor informado pelo fornecedor. O valor insatisfatório encontrado pode ser relacionado às interferências laboratoriais que possam ter ocorrido durante a análise. Também não é descartado a possível irregularidade na amostra analisada. O medicamento também se encontra fora do intervalo permitido pela ANVISA.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
SOUZA, P. S. de. Apostila de Análise Instrumental 1, Goiânia–GO (2016), p. 27-28.
BREITKREITZ, M. C.; SOUZA, A. M. de; POPPI, R. J. A didactic chemometrics experiment for design of experiments (doe): evaluation of experimental conditions in the spectrophotometric determination of iron II with o-phenantroline. (2014), Quim. Nova, São Paulo, v. 37, n. 3. 
CAMILO, R. M. Complexos de Metais de Transição Neuroativos: Investigações Fotoquímicas, Fotofísicas, Físico-químicas e Citotoxicidade para Drogas Neuroativas em Fase I. Dissertação. (2010), São Paulo, Revista eletrônica da UFSCar.
MENDONÇA, C. C. T. N.; PACCOL, A. A.; SARGENTELLI, V. Influência do pH na liberação de íons ferro para a solução de um latossolo vermelho escuro tratado com sacarose. (2005), Quim. Nova, São Paulo, v. 20, n. 2.
0	0.5	1	1.5	2	2.5	0	9.5000000000000001E-2	0.187	0.28000000000000003	0.374	0.46	Concentração (mg/L)
Absorbância (A)
image1.jpeg
image2.jpeg