relatório 5 (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
CENTRO DE CIÊNCIAS QUÍMICAS, FARMACÊUTICAS E DE ALIMENTOS (CCQFA)
Química Analítica Instrumental 2
Profa. Drª. Mariana Antunes Vieira
Estagiária de docência: Janaina Garcia Timm 
2018/1
Otimização das condições operacionais do espectrômetro de FAAS
Ana Claudia Luckow
Daniela Mailahn
Nátali Alves
Yanka Lima
Capão do Leão, 23 de maio de 2018
RESUMO:
A Espectrometria de Absorção Atômica com chama é uma das técnicas de maior utilização para determinar elementos, como metais, em pequenas concentrações, na ordem de mg L-1. Neste relatório foi descrito alguns estudos de otimização das condições operacionais do espectrômetro de absorção atômica em chama a fim de fixar as melhores condições para a determinação de Cu em uma solução padrão. Os parâmetros estudados foram: intensidade corrente da lâmpada (10, 15 e 20 mA), fenda espectral (1,8 e 2,7 nm), vazão de gás acetileno (2,0; 2,5 e 3,0 mL/ min-1) e altura do queimador (5; 10 e 15 mm). Através destes estudos, pode-se fixar as melhores condições para a análise bem como avaliar algumas condições indicadas pelo fabricante.
INTRODUÇÃO:
Hodiernamente, a busca pela informação e quantificação dos metais que possamos ingerir sem causar danos à saúde é incansável. O cobre por exemplo, é um elemento que ocorre, em geral, em baixas concentrações na água subterrânea, devido sua pequena solubilidade. Nas águas superficiais são, normalmente, bem menores que 0,020 mg/L e nas águas subterrâneas é inferior a 1µg/L. Porém, a sua ingestão em altas doses pode acarretar, no homem, irritação e corrosão da mucosa, problemas hepáticos, renais, irritação do sistema nervoso e depressão. Bem como, os portadores da Doença de Wilson, que podem ser seriamente afetados pela presença de cobre na água, onde para os portadores da Doença de Wilson, o teor de cobre na água tem que ser substancialmente menor que o permitido pelo CONAMA, porque eles não conseguem eliminar o cobre do organismo, que tem, pois, ocorre um efeito cumulativo nestes pacientes.1 Diante disto, a fim de minimizar esses prejuízos causados a saúde do homem, são realizadas diferentes técnicas para detecção de elementos contidos em diferentes amostras.
Entre 1950 e 1960 a espectrometria de absorção atômica (AAS) revolucionou a determinação de elementos metálicos. Esta técnica que consistia na introdução de uma solução da amostra num atomizador com chama, através de um sistema de nebulização, foi desenvolvida e proposta no início dos anos 1950 por Alan Walsh. Já em 1959, L'vov acreditou na potencialidade desta nova técnica, e aperfeiçoou a mesma, introduzindo o conceito de atomização eletrotérmica (ETA). Além disso, a partir de avançados estudos sobre a técnica, por volta de 1963 começaram a surgir os primeiros equipamentos comerciais e, desde então, a técnica tem sido constantemente difundida e aperfeiçoada.2
A espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS) proporciona uma alta taxa de amostragem com baixo custo, limites de detecção da ordem de mg l-1, repetibilidade e reprodutibilidade apropriadas, porém os limites de detecção não são adequados para a determinação de muitos analitos. Os atomizadores eletrotérmicos na espectrometria de absorção atômica apresentam melhores limites de detecção, da ordem de µg l-1, alta sensibilidade, boa seletividade, utilização de pequenos volumes de amostra (5 a 50 µl) e possibilidade de uma etapa de pirólise anterior à atomização, a qual permite o uso de estratégias para a preparação da amostra no próprio atomizador, sendo possível a análise direta de sólidos e suspensões.3
Diante disto, o objetivo da presente prática é realizar um estudo de investigação para obter-se um melhor resultado nas determinações de Cu utilizando a (FAAS), a partir da realização de otimizações nas condições operacionais da mesma, em diferentes parâmetros, tais como corrente da lâmpada, fendas espectrais, altura do queimador, dentre outros. 
MATERIAIS E MÉTODOS:
Materiais:
Solução padrão com %mg L-1 de cobre;
Lâmpada de cátodo de Cu;
Espectrômetro de Absorção Atômica em chama (F AAS) modelo AAnalyst 200 Perkin Elmer
Métodos:
Para a otimização das condições operacionais foi utilizado um espectrômetro de absorção atômica em chama (F AAS), modelo AAnalyst 200 (Perkin Elmer, Singapura), equipado com uma lâmpada de cátodo oco de Cu (Lumina, Perkin Elmer) em comprimento de onda 324,75 nm e uma lâmpada de arco de deutério como corretor de fundo. Cinco parâmetros foram analisados para possíveis ajustes de calibração: corrente da lâmpada (mA), fenda espectral (mm), vazão de acetileno (L min-1) e altura do queimador (mm). O gás utilizado foi ar/acetileno. Os parâmetros informados pelo fabricante estão indicados na Tabela 1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO:
Parâmetros a serem otimizados.
O fabricante informa alguns parâmetros operacionais do F AAS para determinação de Cu, conforme a tabela 1:
Tabela 1. Parâmetros operacionais informados pelo fabricante do equipamento para o Cu.
	Comprimento de onda (nm) 324,75
Fenda espectral (nm) 2,7
Corrente da lâmpada (mA) 15,0
Vazão do acetileno (L min-1) 2,5
Altura do queimador (mm) 10
Mas é necessário que se faça uma otimização de cada um dos parâmetros para cada elemento a ser determinado. Nos itens a seguir os valores obtidos para cada parâmetro:
Influencia da corrente da lâmpada nos sinais de absorvância média:
	Corrente da lâmpada (mA)
	Absorvância média
	σ
	RSD%
	10
	0,618
	0,0859
	13,91
	15
	0,567
	0,1528
	26,97
	20
	0,574
	0,0827
	14,39
Para a corrente da lâmpada, o melhor sinal de absorvância foi em 10 mA. Conforme visto em aula e relatado na bibliografia se utilizar uma corrente da lâmpada muito alta, um grande número de àtomos do elemento são excitados o que faz com que a HCL tenha uma vida útil menor. Se a HCL for utilizada em uma corrente muito baixa talvez não forneça potencial sufuciente para excitar os átomos necessários para uma intensidade aceitável. A corrente ideal para cada HCL é informada pelo fabricante mas para garantir uma vida útil maior recomenda-se trabalhar com correntes menores.
Influencia das diferentes fendas espectrais nos sinais de absorvância média:
	Fenda espectral, nm
	Absorvância média
	σ
	RSD%
	1,8
	0,644
	0,0117
	1,82
	2,7
	0,613
	0,0999
	16,28
A fenda espectral com melhor sinal de absorvância foi 1,8 nm. Muitos monocromadores são equipados com fendas ajustáveis para permitir algum grau de controle da largura de banda. Uma fenda estreita diminui a largura de banda efetiva, como também reduz a potência do feixe emergente. Assim, a largura de banda mínima pode vir a ser limitada pela sensibilidade do detector.
Efeito da altura do queimador nos sinais de absorvância média:
	Altura do queimador (mm)
	Absorvância média
	σ
	RSD%
	5
	0,687
	0,0018
	0,27
	10
	0,647
	0,0089
	1,37
	15
	0,611
	0,0045
	0,74
Ao avaliar a altura do queimador, verificou-se que em 5 mm o padrão de Cu apresentou o maior de sinal de absorvância médio. Pela chama passa a radiação da lâmpada de cátodo oco, dessa forma, existe a necessidade de ajustar a altura do atomizador para que a incidência da radiação da lâmpada passe pela região onde esta a nuvem atômica mais concentrada de átomos no estado fundamental4.
Efeito da vazão do gás acetileno nos sinais de absorvância média:
	Vazão do
acetileno, 
mL mim-1
	Absorvância média
	σ
	RSD%
	10
	0,696
	0,0150
	2,15
	15
	0,687
	0,0018
	0,27
	20
	0,606
	0,0039
	0,64
O melhor valor de absorvância para o Cu foi com a vazão do ar acetileno em 10 mL min-1, a menor vazão de acetileno permitiu uma maior sensibilidade e é onde ocorre a máxima atomização de Cu, obtendo uma chama mais oxidante, favorecendo aqueles elementos cuja eficiência deatomização se dá via formação de óxidos.
Vazão da amostra, mL mim-1: 
O último parâmetro para a otimização das condições operacionais, foi verificado a vazão da amostra. Neste momento a amostra foi levada ao equipamento e mensurado por volume versus tempo o quanto da amostra foi consumida atribuindo então a vazão de 6,4 mL min-1, visto que a vazão irá depender da viscosidade da amostra.
CONCLUSÃO:
É extremamente importante otimizar todos os parâmetros para cada tipo de amostra antes da análise, para que se obtenha resultados confiáveis e para que o equipamento opere na melhor forma possivel sem gastos desnecessários tanto da HCL como de ar acetileno.
REFERÊNCIAS:
Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/qnol/2004/vol27n5/25-ED03142.pdf> Acessado em: 16/05/2018.
L´VOV, B. The analytical use of atomic absorption spectra. Spectrochimica Acta Part B, Oxford, v. 17, p. 761-770, 1961.
WELZ. B. Atomic absorption spectrometry. Weinheim: Wiley-VCH, 1985.
HOLLER, F. J.; SKOOG, D. A.; CROUCH, S. R. Princípios de análise instrumental. 6 ª edição, Bookman: Porto Alegre, p. 1059, 2009. 
Skoog, D. A.; West, D. M.; Holler F. J.; Crouch, S. R. Fundamentos de Química Analítica, 8ª ed., São Paulo: Editora Thomson, p. 1026, 2006.
Krug, F. J. Métodos de preparo de amostras: fundamentos sobre preparo de amostras orgânicas e inorgânicas para analise elementar. EditSBQ., Piracicaba, p. 572, 2016.