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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI CAMPUS ALTO PARAOPEBA DETERMINAÇÃO DE SÓDIO E POTÁSSIO EM SORO DE REIDRATAÇÃO ORAL POR FOTOMETRIA DE CHAMA Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina Análise Instrumental Aplicada a Bioprocessos Experimental sob responsabilidade da professora Ana Maria de Oliveira Mariana Maciel Bertolino Diniz – 154200050 OURO BRANCO – MG JUNHO/2021 2 RESUMO Esta prática foi realizada com a finalidade de determinar a concentração de sódio (Na) e potássio (K) em uma amostra de soro de reidratação oral. O método utilizado foi o de fotometria de chama e para verificar as inclinações das curvas utilizou-se do método adição de padrão externo. As curvas de calibração foram produzidas a partir de soluções padrão de sódio e potássio com concentrações de 50,10mg/L e 50,08mg/L respectivamente. A curva de calibração por padronização externa obtida para o sódio foi de y = 22,782x-0,2213 e por adição de padrão de y = 25,848x+85,4, com coeficientes angulares bem próximo e suas curvas em paralelo, verificou-se a inexistência do efeito de matriz e assim obteve-se a concentração de 1,96 (±0,12) g deste metal com um erro relativo inferior a 5%, que é o limite. Para o potássio a curva obtida por padronização externa foi de obteve se a curva de y = 10,495x+1,4291 e por adição de padrão a curva foi igual a y = 24,261x+24,57, com esses coeficientes angulares distintos e comprovando se através da análise das curvas observou se o efeito de matriz para a amostra de potássio, com isso essa curva por padronização externa não seria utilizável. Desta forma para detectar o potássio utilizou-se a curva de adição de padrão e a massa medida foi de 0,14±(0,02)g com um erro relativo muito superior a 5% e assim concluiu-se que, com base na análise dos resultados e conhecimentos da literatura, houve interferências bem fortes no padrão de sódio e por isso as curvas de padronização externa não podem ser utilizadas para medir a concentração do potássio presente na amostra, sendo necessário eliminar o efeito de matriz para realizar o método, já que se mostrou eficiente para medir metais alcalinos visto que os valores obtidos pela medida do sódio estão dentro do esperado. 3 1. RESULTADOS E DISCUSSÃO O soro de reidratação é utilizado na terapia de reidratação oral (TRO), segundo Galvão (1994), esta terapia, quando aplicada junto a um programa de assistência de saúde é efetiva e com um custo muito baixo tendo a finalidade de reduzir as mortes causadas por desidratação por diarreia aguda. Este soro de reidratação é mais completo que o soro fisiológico e em sua composição podemos encontrar cloreto de sódio (NaCl), cloreto de potássio (KCl), citrato de sódio (Na3C6H5O7) e glicose anidra (C₆H₁₂O₆). Com a finalidade de analisar este soro e averiguar se as massas de sódio (Na) e potássio (K) presentes são as mesmas que o fabricante informou, preparou-se uma solução de soro em laboratório de mesma composição para ser analisada através do método de espectroscopia de emissão atômica. Segundo Skoog (2002), na espectroscopia atômica o analito é atomizado em uma chama, ou um forno aquecido, ou em um plasma. Durante muitos anos utilizou se o método de chamas, porém nos dias atuais, o plasma é mais utilizado. A amostra a ser analisada foi preparada de acordo com as especificações dos soros de reidratação oral, tais proporções estão descritas na tabela 1. Desta amostra pesou-se 1,1005g a qual foi solubilizada em 1 litro de água, e assim, a sua concentração é de 1,1005g/L. Como deseja-se quantificar os metais de sódio e potássio e compará-los, faz-se necessário descobrir as massas destes, presente na amostra de soro e na solução preparada. Todos os cálculos foram realizados pelo Excel e os resultados serão apresentados ao longo do relatório em forma de tabelas e gráficos, como a descrita abaixo. Tabela 1 – Massa pesada dos reagentes e quantidade presente de sódio e potássio Reagente Massa (g) Massa Na (g) Massa K (g) Cloreto de sódio 3,5 1,38 0 Cloreto de potássio 1,5 0 0,79 Citrato de sódio 2,9 0,68 0 Glicose anidra 20 0 0 Total 27,9 2,06 0,79 Com esses dados calculam-se as massas dos metais presentes na amostra diluída. A concentração de sódio e potássio na amostra, respectivamente, são 81mg/L e 31mg/L. Já as curvas de calibração foram construídas através de soluções padrões, com concentrações de 50,10mg/L para o sódio e de 50,08mg/L para o potássio. Obteve se duas curvas para cada metal, uma por padronização externa e outra por adição de padrão pelos dados informados a seguir. 4 Tabela 2 – Volumes, concentrações e intensidades de emissão da solução padrão para o método de padronização externa Volume (mL) Concentração (mg/L) Intensidade de Emissão (IE) 0 0 0,101 1,00 1,002 20 2,00 2,004 45 4,00 4,008 94 6,00 6,012 138 8,00 8,016 183 10,00 10,02 226 Tabela 3 - Volumes, concentrações e intensidades de emissão da solução padrão para o método de adição de padrão Volume (mL) Concentração (mg/L) Intensidade de emissão (IE) 0 0 86 1,00 1,002 109 2,00 2,004 140 3,00 3,006 162 Gráfico 2 – Curva de calibração do sódio por adição de padrão y = 22,782x - 0,2213 R² = 0,9995 -50 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15In te n si d ad e d e E m is sã o ( IE ) Concentração de Na (mg/L) y = 25,848x + 85,4 R² = 0,9956 0 50 100 150 200 0 1 2 3 4In te n si d ad e d e E m is sã o ( IE ) Concentração de Na (mg/L) Gráfico 1 – Curva de calibração do sódio por padronização externa 5 Pelo gráfico 1 temos a equação de: y = 22,782x-0,2213, do sódio por padronização externa, com um coeficiente de correlação muito alto, indicando que a inclinação da curva é muito boa e, pelo gráfico 2 obteve-se a de: y = 25,848x+85,4 pelo método de adição de padrão, com um coeficiente de correlação bastante alto. Comparando as duas equações apresentadas, pode-se dizer que os coeficientes angulares são bem próximos, indicando que não há efeito de matriz, para verificar essa afirmação plotam-se os dois gráficos em um, a fim de analisa-los. O Guia de Validação e Controle de Qualidade Analítica, do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2011), define o efeito de matriz como um estudo de seletividade que averigua interferências ocasionadas por substância que fazem parte da composição da matriz amostral. Gráfico 3 – Comparação das curvas de calibração do sódio O gráfico 3 comprova que não há efeito de matriz para o sódio, devido a perpendicularidade das retas, indicando que a curva analítica de padronização externa pode ser utilizada para quantificar o sódio presente na amostra de soro de reidratação. O procedimento para medir o potássio foi o mesmo, com os resultados expressos a seguir. Tabela 4 - Volumes, concentrações e intensidades de emissão da solução padrão para o método de padronização externa Volume (mL) Concentração (mg/L) Intensidade de emissão (IE) 0 0 0,014 1,00 1,0016 11,05 2,00 2,0032 23,98 4,00 4,0064 43,76 6,00 6,0096 65,25 8,00 8,0128 88,14 10,00 10,016 103,67 -50 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 In te n si d ad e d e E m is sã o ( IE ) Concentração de Na (mg/L) Adição de padrão Padronização externa 6 Gráfico 4 – Curva de calibração do potássio por padronização externa Tabela 5 - Volumes, concentrações e intensidades de emissão da solução padrão para o método de adição de padrão Volume (mL) Concentração final (mg/L) Intensidade de emissão (IE) 0 0 22,35 1,00 1,0016 53,15 2,00 2,0032 71,27 3,00 3,0048 97,31 Gráfico 5 – Curva de calibração do potássio por adição de padrão Pelo gráfico 4, observa-se que a curva de calibração do potássio por padronização externa é igual a: y = 10,495x+1,4291 com um coeficiente de correlaçãomuito alto, e pelo gráfico 5 obteve-se a equação da curva de calibração igual a: y = 24,261x+24,57 do potássio pelo método de adição de padrão, com um coeficiente de correlação alto. Porém os coeficientes angulares são bem distintos, indicando que há um efeito de matriz e que a curva e equação gradas pelo método de padronização externas não são boas para serem utilizadas a fim de y = 10,495x + 1,4291 R² = 0,9977 0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 10 12 In te n si d ad e d e E m is sã o ( IE ) Concentração de K (mg/L) y = 24,261x + 24,57 R² = 0,991 0 20 40 60 80 100 120 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5In te n si d ad e d e E m is sã o ( IE ) Concentração de K (mg/L) 7 quantificar o potássio na amostra de soro. Para comprovar o efeito de matriz plotaram-se as duas curvas no mesmo gráfico, o que gerou o gráfico 6. Gráfico 6 – Comparação das curvas de calibração do potássio Como visto no gráfico 6 as curvas do potássio não são perpendiculares, indicando que há um forte efeito de matriz. Com as retas obtidas conseguimos calcular as concentrações dos metais presente nas amostras, a tabela 6 nos informa todos os dados necessários para achar a concentração do sódio e seu erro e dispersão. Tabela 6 - Concentrações sódio na amostra de soro por padronização externa IE [Na] em 27,9 g [Na] média (g) DP IC Valor de referência (g) Er (%) Dispersão (%) 105 1,95 1,96 0,05 0,12 2,06 4,85 2,38 108 2,00 103 1,91 De acordo com a tabela 6 a concentração de sódio na amostra é 1,96 (±0,12) g. O erro relativo foi menor que 5%, dentro do limite do aceitável. Segundo Braga (2009), a validação dos métodos de análise, se dá pela exatidão e precisão, caso o erro relativo seja menor que 1% considera-se o método de alta exatidão, caso esteja entre 1 e 5% o método é considerado de exatidão moderada e, acima de 5% o método está apresentando um desvio inaceitável, sendo necessário a revisão da metodologia, equipamentos e condições de trabalho. Com um erro relativo de 4,85% e dispersão de 2,38% comprovamos que a utilização do método foi exato e preciso. Para o potássio houve a necessidade de usar a curva de adição de padrão para calcular a concentração deste metal presente na amostra, já que houve efeito de matriz na leitura e isso podemos comprovar vendo os resultados nas tabelas 7 e 8. 0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 10 12 In te n si d ad e d e E m is sã o ( IE ) Concentração de K (mg/L) Adição de padrão Padronização externa 8 Tabela 7 - Concentrações potássio na amostra de soro por padronização externa IE [K] em 27,9 g [K] média (g) DP I C Valor de referência (g) Er (%) Dispersão (%) 16,57 0,610 0,62 0,009 0,02 0,79 21,7 1,38 16,83 0,620 16,99 0,626 Tabela 8 - Concentrações potássio na amostra de soro por adição de padrão IE [K] em 27,9 g [K] média (g) DP I C Valor de referência (g) Er (%) Dispersão (%) 16,57 0,139 0,14 0,004 0,01 0,79 82,3 2,73 16,83 0,139 16,99 0,132 De acordo com as tabelas 7 e 8 encontramos concentração de 0,619±(0,021)g do potássio por padronização externa e com um erro relativo de 21,7%, extremamente alto, e de 0,14±(0,02)g, com um erro relativo de 82,3%, indicando a presença de interferentes. Segundo Harris (2012), interferência é qualquer efeito que causa modificação no sinal enquanto a concentração de analito permanece a mesma, podendo ser eliminada pela remoção da fonte que causou interferência ou preparando se padrões com as mesmas interferências, e por se tratar de um metal alcalino, pode ocorrer interferência de ionização, que é causada devido a esses metais serem mais facilmente ionizáveis, por possuírem menores potenciais de ionização e, na presença de outros elementos ocorre leitura de ambos. O efeito de matriz é uma dessas interferências, assim como a solução padrão que pode não estar com a concentração informada. 2. CONCLUSÃO Conclui-se que a partir dos dados obtidos, massa de sódio no soro é de 1,96(±0,12) g, com erro relativo inferior a 5%, dentro do limite aceitável e a massa de potássio é de , pelo método de padronização externa com erro relativo superior a 5% indicando que esta curva não pode ser utilizada para encontrar a concentração de potássio e uma massa de 0,14±(0,02)g, para o método de adição de padrão com um erro relativo de 82,3%, mostrando que houve interferências e que por isso essas curvas não podem ser utilizadas para a medida de potássio, o efeito de matriz foi muito forte, sendo necessário que se prepare outra solução padrão para ser analisada, eliminando esses efeitos. 9 REFRÊNCIAS BRAGA, J. V. Fundamentos de Química Analítica Instrumental. Curso Modular – Módulo III. Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais. Edição 2009: Belo Horizonte. GALVÃO, Clóvis E. S. et al. Terapia de reidratação oral para diarreia aguda em região do nordeste do Brasil, 1986-1989*. Disponível em: https://www.scielosp.org/article/rsp/1994.v28n6/416-422/pt/. Acesso em: 23 Jun. 2021. HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. Trad. Oswaldo Esteves Barcia, Júlio Carlos Afonso – 8ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. MAPA. Guia de Validação e Controle de Qualidade Analítica - Fármacos em Produtos para Alimentação Animal e Medicamentos Veterinários. Disponível em: https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/arquivos-publicacoes- laboratorio/guia-de-validacao-controle-de-qualidade-analitica.pdf. Acesso em: 23 Jun. 2021. SKOOG, D. A; HOLLER, F.J; NIEMAN, T.A. Princípios de Análise Instrumental. Trad. Ignez Caracelli. – 5ª Ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. https://www.scielosp.org/article/rsp/1994.v28n6/416-422/pt/#back https://www.scielosp.org/article/rsp/1994.v28n6/416-422/pt/ https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/arquivos-publicacoes-laboratorio/guia-de-validacao-controle-de-qualidade-analitica.pdf https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/arquivos-publicacoes-laboratorio/guia-de-validacao-controle-de-qualidade-analitica.pdf