Determinação de Ferro em Vinho Através da Espectrofotometria Absorção Molecular

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Universidade Estadual de Feira de Santana
Dexa - Departamento de Ciências Exatas
Bacharelado em Engenharia de Alimentos
EXA 414 – Química Analítica
Prof.a D.ra Ma Edna Madeira Nogueira
Graduanda Larissa Silva Seixas
Determinação de Ferro em Vinho Através da Espectrofotometria Absorção Molecular
Feira de Santana, BA.
2014
Universidade Estadual de Feira de Santana
Dexa - Departamento de Ciências Exatas
Bacharelado em Engenharia de Alimentos
EXA 414 – Química Analítica
Prof.a D.ra Ma Edna Madeira Nogueira
Graduanda Larissa Silva Seixas
Determinação de Ferro em Vinho Através da Espectrofotometria de Absorção Molecular
Relatório avaliativo solicitado pela professora Edna M. Nogueira, docente da disciplina Química Analítica para o curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Feira de Santana.
Feira de Santana, BA.
2014
Objetivo
Aprender a manusear o espectrofotômetro;
Identificar a partir da curva de absorção do complexo ferro-ortofenantrolina o comprimento de onda adequado para a análise de ferro em amostras;
Determinar a concentração do ferro em uma amostra de vinho;
Compreender a lei de Lambert-Beer e construção de curvas analíticas.
Introdução
Métodos instrumentais emitem respostas de medidas, em milivolts, de propriedades físicas características de determinado analito e surgiram como alternativa aos meios clássicos a fim de resolverem problemas analíticos. A absorção ou emissão de luz pode ser analisada quantitativamente em uma grande variedade de compostos. A partir dessa propriedade surgiu a espectroscopia, que sofreu muitos aperfeiçoamentos, assim, possibilitando a análise de amostras complexas.
Essa técnica mede a quantidade de luz que uma substância química absorve por meio da medição da intensidade luminosa de um feixe de luz que passa através da solução amostra. Cada composto químico absorve ou transmite a luz ao longo de um determinado intervalo de comprimento de onda. Esta medição pode também ser usada para medir a quantidade da concentração de uma substância química conhecida.
Um feixe de luz direcionado para uma amostra pode ser refletido, absorvido, espalhado ou transmitido. Já o princípio básico da espectrofotometria é deixar incidir luz em uma molécula, e detectar como esta é afetada pela luz, esse método consiste no processo de análise óptico mais usado nas investigações biológicas e físico-químicas.
Os métodos espectroscópicos baseiam-se na absorção e/ou emissão de radiação eletromagnética por muitas moléculas, quando os seus elétrons se movimentam entre níveis energéticos, permitindo comparar a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto, com uma quantidade conhecida da mesma substância. A espectrofotometria baseia-se, portanto, na absorção da radiação nos comprimentos de onda que corresponde a uma gama de comprimentos de onda que vai desde o ultravioleta ao infravermelho no espectro da radiação eletromagnética. O espectro visível está contido essencialmente na zona entre 400 e 800 nm. 
Um espectrofotômetro é um aparelho que faz passar um feixe de luz monocromática através de uma solução, e mede a quantidade de luz que foi absorvida por essa solução. Usando um prisma o aparelho separa a luz em feixes com diferentes comprimentos de onda e, assim, faz-se passar através da amostra um feixe de luz monocromática – de um único comprimento de onda –. Este equipamento permite identificar a quantidade de luz absorvida a cada comprimento de onda.
Diferentes substâncias têm diferentes padrões de absorção, a espectrofotometria permite caracterizar substâncias com base no seu espectro, além de quantificá-las, uma vez que a proporção de luz absorvida está relacionada com a concentração da substância.
A absorção da luz depende de dois princípios: o primeiro é que a absorção será tanto maior quanto mais concentrada for a solução por ela atravessada, e o segundo princípio baseia-se no fato de que a absorção da luz é tanto maior quanto maior for a distância percorrida pelo feixe luminoso através das amostras. Estes princípios são descritos pela lei de Lambert-Beer, cuja equação é elucidada na imagem abaixo.
		Na equação A=log10 Io/IT: Io – luz incidente; IT – luz transmitida; – coeficiente de extinção molar ao comprimento de onda ; c – concentração da substância (em moles/l); l – distância percorrida pela luz através da substância. Normalmente usam-se cubetas com 1 cm de comprimento, de modo que a equação se apresenta dessa forma: Ac.								Logo a absorbância da luz a cada comprimento de onda () é diretamente proporcional à concentração da solução contida na cubeta. Esta linearidade não ocorrer se a concentração da substância for muito elevada, nestes casos deve-se diluir previamente a amostra a ser analisada. A absorbância também pode ser expressa por meio da relação A= - logT, onde T representa a transmitância que é a quantidade de transmissão da radiação.
Justificativa
O ferro é um cátion encontrado em todos os vinhos, provém em parte da uva, da terra e do contato com materiais e produtos usados na vinificação. O ferro pode contribuir para a instabilidade do vinho assim como influenciar na turvação e formação de precipitados.
 De acordo com a legislação brasileira para vinhos é permitida uma concentração de no máximo 7 ppm de Fe II em vinhos. No final desse relatório deve se exibir a comparação do valor obtido experimentalmente com o presente na literatura, no intuito de analisar se o vinho em estudo está em conformidade com a legislação (ANVISA).
Metodologia
Preparo dos padrões e amostra de ferro-ortofenantrolina 
Transferiu 2,5 ml de uma solução estoque de Fe II (25 ppm) para um béquer de 50 ml e acrescentar 1 gota de indicador azul de bromofenol 0,1 %. Adicionar solução de citrato de sódio a 25% com o auxílio de um conta-gotas, até mudança de coloração da solução;
Anotou-se o volume (número de gotas) necessário para este ajuste. Descartar esta solução. Este será o volume (V) utilizado de citrato de sódio nos padrões e amostra; 
Foram preparados 6 padrões (incluindo o branco) de Fe II, outra solução para traçar o espectro, além de uma alíquota da amostra do vinho, todos em balão de 50 mL;
Esperar 15 minutos e completar o volume dos balões com água deionizada.
Obs: As soluções padrões, para traçar o espectro e para análise da amostra tiveram as seguintes substâncias adicionadas na sequência, como evidencia a tabela abaixo, por conta da ação de cada componente na reação. A solução estoque é adicionada primeiro, em seguida a hidroxilamina se junta a reação para evitar a oxidação do Fe II em Fe III, atuando como agente redutor. O citrato de sódio é o terceiro, pois atua como solução tampão e fixando o pH ideal. A ortofenantrolina é a última porque reage apenas com o Fe II, assim se garante que o complexo para a determinação fotométrica será formado.
	Balão
	ppm
	Sol. Estoque (ml)
	Vinho (ml)
	Hidroxilamina (ml)
	Citrato de Sódio (gotas)
	Ortofenantrolina (ml)
	Espectro
	1,25
	2,5
	-
	0,5
	20
	1,0
	 P1*
	0,0
	-
	-
	0,5
	20
	1,0
	P2
	0,25
	0,5
	-
	0,5
	20
	1,0
	P3
	0,50
	1,0
	-
	0,5
	20
	1,0
	P4
	0,75
	1,5
	-
	0,5
	20
	1,0
	P5
	1,00
	2,0
	-
	0,5
	20
	1,0
	P6
	1,50
	3,0
	-
	0,5
	20
	1,0
	Amostra
	-
	-
	10,0
	0,5
	20
	1,0
	*: Corresponde ao branco.
Balão volumétrico contendo componentes da solução, exceto água deionizada.
Emparelhamento de cubeta 
Ligou-se o espectrofotômetro; 
Colocou-se água nas cubetas e o equipamento foi ajustado para 0% T; 
Colocou-se uma cubeta e ajustou-se o equipamento para 100 % T;
Repetiu-se o procedimento até que houve concordância na leitura; 
Colocou-se outra cubeta e foi lido o % T; 
A resposta deve estar no intervalo 99±1%.
Traçado do Espectro 
Transferiu as soluções do branco e padrão 0,5 ppm para as cubetas; 
Colocou o em 400 nm;
Ajustou-se o 0% deT;
Inseriu a cubeta com o branco e ajustou em 100% T;
Repetiu-se o procedimento até que houve concordância da leitura;
Mediu-se o valor do %T do “Espectro” de 1,25 ppm;
Para fazer a varredura no visível foram utilizados os seguintes comprimentos de onda: 400 nm, 450 nm, 500 nm, 510 nm, 520 nm, 550 nm e 600 nm. Repetiu-se o procedimento para todos os comprimentos.
Resultados
Tabela do espectro de absorção (Tabela 1)
	Comprimento de onda (nm)
	Absorbância
	400
	0,183
	450
	0,229
	500
	0,423
	 510*
	 0,440*
	520
	0,418
	550
	0,138
	600
	0,008
*: Comprimento de onda (510 nm) onde a absorção do espectro é máxima.
Padrões (Tabela 2)
	Padrão
	Comprimento de Onda
	Absorbância
	P1
	510
	0,000
	P2
	510
	0,127
	P3
	510
	0,285
	P4
	510
	0,410
	P5
	510
	0,386
	P6
	510
	0,433
Amostra (Tabela 3)
	Amostra
	Comprimento de Onda
	Absorbância
	Vinho (alíquota de 10,0 ml)
	510 nm
	0,144
Demonstração gráfica
Figura 1: Gráfico do espectro de absorção obtido a partir dos dados estabelecidos pela tabela 1.
	
Figura 2: Gráfico obtido a partir dos dados da tabela 2.
	Em virtude da não linearização do gráfico, fato concluído a partir do valor obtido para R²<1,0000, optou-se por excluir os dois últimos valores da absorbância que foram observados para os padrões 5 e 6, pois a concentração aumenta, mas o valor da absorbância não. Logo se obteve outro gráfico excluindo os dois últimos pontos, como segue abaixo.
Figura 3: Gráfico obtido através da tabela 2, excluindo os valores para P5 e P6.
Discussão e Análise dos Resultados
Pela análise dos valores e utilizando método gráfico, obtem-se a equação da reta y = ax – b, onde y é o valor da absorbância e x corresponde à concentração de ferro na amostra. Como foi realizada a diluição da alíquota de 10 mL para um balão de 50 mL, o valor encontrado em x então é multiplicado por 5, que é a razão de 50 mL por 10 mL. Dada a seguinte equação da reta: y = 0,5552x – 0,0027.
Cálculo da concentração de ferro na amostra de vinho:
y = 0,5552x – 0,0027
0,144 = 0,5552x – 0,0027
0,5552x = 0,144 – 0,0027
0,5552x = 0,1413
x = 0,2545 pmm em 10 ml.
Para 50 ml: 0,2545*5 = 1,2725 ppm.
Conclusão
A espectrofotometria de absorção molecular é um método muito abrangente e usado para a análise de concentrações tanto de metais como de ametais no controle de qualidade de alimentos, na análises de misturas, e na determinação de traços de elementos em vários sistemas orgânicos, inorgânicos e biológicos. 
O coeficiente de correlação obtido pela linearização dos dados do último gráfico foi de 0,9979, sendo que para uma linearização total este deveria ser igual a 1,0000. Esse fato indica uma quase total linearidade entre a absorbância e a concentração do analito (Fe II) , o que confere credibilidade ao experimento e aos valores de concentração descobertos.
Considerando que o teor encontrado foi o de 1,2725 ppm pode-se afirmar que o vinho analisado está dentro do padrão para concentração de Fe II permitido pela legislação.
Também fica evidente o cumprimento da lei de Lambert-Beer, no experimento realizado, uma vez que a absorbância é diretamente proporcional à concentração.
Referências Bibliográficas
1 HARRIS, D.C. Análise Química Quantitativa. 6ª Ed., Rio de Janeiro: LTC, 2005.
2 HOLLER, F. JAMES; SKOOG, DOUGLAS A; WEST, DONALD M. Fundamentos de Química Analítica.
3 JONES, LORETTA; ATKINS, PETER. Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 3ª Ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.
4 BACCAN, N.; ALEIXO, L.M.; STEIN, E.; GODINHO, O. E. S. Introdução à Semimicroanálise Qualitativa. Editora da Unicamp, 1988.
5 LENZ, A. L. Espectrômetros e Espectrofotômetros. Disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfIGEAK/espectrometros-espectrofotometros>, acesso em 20 nov. 2014.