Relatório 6. Determinação da concentração de Fe (II) por espectrometria de absorção no visível

Prévia do material em texto

1 
 
Determinação da concentração de Fe (II) por espectrometria de absorção no visível 
RESUMO 
1) Introdução 
Espectroscopia é um termo geral para a ciência que estuda a interação dos diferentes 
tipos de radiação com a matéria. Os métodos espectrométricos de análise dependem da 
medida da quantidade de energia radiante com um determinado comprimento de onda 
que é absorvida ou emitida pela amostra, eles são classificados de acordo com o 
comprimento de onda da luz envolvido como espectrometria no visível, no ultravioleta ou 
no infravermelho (VOGEL, 2002). 
A espectrometria de absorção molecular nas regiões espectrais do ultravioleta e do 
visível é largamente utilizada para a determinação quantitativa de um grande número de 
espécies inorgânicas, orgânicas e biológicas. Um exemplo disso é a identificação no 
princípio ativo de fármacos. 
A absorção da radiação ultravioleta e visível por moléculas geralmente ocorre em uma 
ou mais bandas de absorção eletrônicas, cada uma das quais é constituída de muitas 
linhas discretas, mas próximas umas das outras. Cada linha se origina da transição de um 
elétron de um estado fundamental para um dos muitos estados vibracionais e rotacionais 
associados com cada estado excitado de energia eletrônica. (SKOOG et al., 2007). 
Geralmente, os íons e os complexos dos elementos das primeiras duas séries de 
transição absorvem as bandas largas da radiação visível em pelo menos um de seus 
estados de oxidação e são, como resultado, coloridos. Para quantificação do Fe(II), o íon 
reage com a 1,10-fenantrolina para formar o complexo de cor vermelho-alaranjado 
[(C12H8 N2)3 Fe2+], que no intervalo de pH de 2 a 9, é estável por longos períodos 
(SKOOG et al., 2007). 
2) Objetivo 
Determinar a concentração de Fe (II) em antianêmicos por espectrometria de 
absorção molecular na região visível do espectro. 
 
 
2 
 
3) Resultados e discussão 
Tabela 1: Valores dos volumes de soluções utilizadas no meio reacional para cada 
duplicata, bem como as respectivas concentrações e absorbâncias. 
Número Balão Sol 2 (mL) 
20,0 µg/mL) 
Sol 3 (mL) Sol 4 (mL) Sol 5 
(mL) 
Volume do 
balão (mL) 
Conc 
(µg/mL) 
Absorção 
1 (Branco) 0 4,00 4,00 8,00 100,00 0,000 - 
2 1 4,00 4,00 8,00 100,00 0,200 0,0390 
2 1 4,00 4,00 8,00 100,00 0,200 0,0380 
3 2 4,00 4,00 8,00 100,00 0,400 0,0750 
3 2 4,00 4,00 8,00 100,00 0,400 0,0770 
4 3 4,00 4,00 8,00 100,00 0,600 0,1180 
4 3 4,00 4,00 8,00 100,00 0,600 0,1150 
5 4 4,00 4,00 8,00 100,00 0,800 0,1560 
5 4 4,00 4,00 8,00 100,00 0,800 0,1560 
6 5 4,00 4,00 8,00 100,00 1,000 0,1970 
6 5 4,00 4,00 8,00 100,00 1,000 0,1990 
 
Utilizou-se os dados experimentais da Tabela 1 para construir para construir a 
curva analítica da Concentração versus Absorbância representada pela Figura 1. 
 
Figura 1: Gráfico de regressão linear expresso por Conc x Abs. 
y = 0,1995x - 0,0027
R² = 0,9994
0,0000
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
0,2500
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
A
b
so
rb
ân
ci
a
Concentração (mg/mL)
Concentração x Absorbância
3 
 
Foi obtida a regressão linear referente à curva, expressa pela equação 1, e assim 
foi possível obter os dados dos resíduos da Tabela 2 e construir a curva Conc x Resíduos. 
𝑦 = 0,1995𝑥 − 0,0027 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1) 
 
Tabela 2: Absorbâncias teóricas e resíduos 
ConcFe(µg/mL) Absorção Abs 
teórica 
Resíduos 
0,00 - - - 
0,20 0,0390 0,0372 0,0018 
0,20 0,0380 0,0372 0,0008 
0,40 0,0750 0,0771 -0,0021 
0,40 0,0770 0,0771 -0,0001 
0,60 0,1180 0,1170 0,0010 
0,60 0,1150 0,1170 -0,0020 
0,80 0,1560 0,1569 -0,0009 
0,80 0,1560 0,1569 -0,0009 
1,00 0,1970 0,1968 0,0002 
1,00 0,1990 0,1968 0,0022 
 
 
Figura 2: Gráfico Conc x Resíduos 
-0,0025
-0,0020
-0,0015
-0,0010
-0,0005
0,0000
0,0005
0,0010
0,0015
0,0020
0,0025
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200R
es
íd
u
o
s
Concentração (mg/mL)
Resíduos
4 
 
Foi realizado o teste Q, seguindo a equação 2 para confirmar se os pontos 
anômalos devem permanecer. 
𝑄𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 =
𝑅𝑑𝑢𝑣𝑖𝑑𝑜𝑠𝑜 − 𝑅𝑝𝑟ó𝑥𝑖𝑚𝑜
𝑅𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 − 𝑅𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟
 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2) 
𝑄 =
0,0022 − 0,0018
0,0022 − (−0,0021)
= 0,0930 
𝑄 =
−0,0020 − (−0,0021)
0,0022 − (−0,0021)
= 0,0232 
O 𝑄𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜 para N=11 com confiança de 95% é igual a 0,708. Como o 𝑄𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 <
𝑄𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜, será mantido todos os pontos. 
Com o auxílio do programa ProjLin do Excel foi realizada a análise de variância, a 
qual o resultado se apresenta na Tabela 3. 
Tabela 3: Dados retornados do programa ProjLin 
a = 5,009416196 b = 0,013898 
S a = 0,044165873 S b= 0,005737 
R = 0,999378531 S r= 0,007883 
F calc = 12864,72727 GL= 8 
SMQ reg = 0,799502825 SMQ res= 0,000497 
 
 O valor de 𝐹𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 foi de 12864,73 e tem grau do numerador quando do 
denominador igual a 5. Consultando o 𝐹5,5 com 95% de confiança tem valor de 5,05 que 
multiplicado por 10x fica 50,5 que é um valor muito menor que o F calculado, assim a 
regressão está em conformidade no teste em relação a esse quesito. 
O desvio da inclinação é menor que 1,0% demonstrando ótima correlação do 
modelo apresentado. O valor do desvio do intercepto deve ser menor que um terço do 
valor do intercepto, fazendo os cálculos é possível observar que é encontrado o esperado 
e, portanto, o intercepto pode ser considerado como zero. 
O coeficiente de correlação é 0,999, ou seja, praticamente 1. O desvio do 
coeficiente de correlação é aproximadamente 0,8% indicando uma baixa contribuição da 
incerteza da curva analítica para a incerteza da concentração da amostra. Isso ocorre 
devido ao Sr ser usado no cálculo da incerteza, como mostrado abaixo. 
5 
 
A fórmula do desvio padrão da concentração da amostra levando em conta a 
contribuição da incerteza da curva é calculada pela equação 3. 
SC =
Sr
a
√
1
M
+
1
N
+
(y̅c − y̅)2
a2Sxx
 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3) 
Onde, 
SXX = ∑ xi
2 −
(xi
2)2
N
 
 Substituindo todos os valores na equação 3, encontra-se um 𝑆𝑐 = 0,0012, assim a 
reta ficou bem ajustada para o experimento. 
O experimento realizado foi dividido em duas partes, assim foi necessário analisar 
o comportamento da amostras ao longo do tempo, pois a diferença entre as duas etapas 
foi de duas semanas. Para não ser necessário a criação de uma nova curva de 
calibração, foi feita a análise dos pontos 2 e 6, que são respectivamente o maior o menor 
ponto na curva analítica, assim podemos ter uma aproximação do comportamento das 
amostras como um todo. Foram coletados 07 (sete) pontos para produção da curva de 
controle. Os dados para o ponto inferior estão na tabela a seguir: 
Tabela 4: Dados referentes ao ponto inferior da carta de controle utilizados para 
construção da curva de calibração 
 0,20 Abs Conc µg de Fe/mL Conc µg de Fe/mL 
Ponto 2 Média s 
1 0,043 0,2290 0,2433 0,0315 
2 0,044 0,2350 
3 0,04 0,2140 
4 0,048 0,2560 
5 0,043 0,2290 
6 0,043 0,2310 
7 0,059 0,3090 
 
 Desta forma os limites somando a média com os desvios calculados foram 
sintetizados na Tabela 5: 
6 
 
Tabela 5: Limites calculados 
S 2s 3s -s -2s -3s 
0,2748 0,3063 0,3379 0,2118 0,1802 0,1487 
 
Destes dados foi construída a carta de controle representada pela Figura 3, a qual 
é um gráfico dos pontos experimentais onde a linha central representa a média, as linhas 
que o cercam representam os limites, sendo as 2s e -2s as linhas de alerta e as linhas 3s 
as linhas de controle. 
 
Figura 3: Carta de controle da curva analítica – Ponto Inferior 
 O mesmo foi feito para o ponto superior com os dados apresentados a seguir. 
Tabela 6: Dados referentes ao ponto superior da carta de controle utilizados para 
construção da curva de calibração. 
 1,00 Abs Conc µg de Fe/mL Conc µg de Fe/mL 
Ponto 2 Média s 
1 0,203 1,03 1,0256 0,0085 
2 0,202 1,028 
3 0,201 1,019 
4 0,204 1,034 
5 0,204 1,034 
6 0,199 1,011 
-0,0500
0,0500
0,1500
0,2500
0,35001 2 3 4 5 6 7
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
 (
m
g/
m
L)
Replicata
Carta de Controle de Ponto Inferior da 
Curva Analítica 
7 
 
7 0,201 1,023 
 
 Assim, os limites são: 
Tabela 7: Limites calculados 
S 2s 3s -s -2s -3s 
1,0340 1,0425 1,0510 1,0171 1,0086 1,0002 
 
Semelhante ao da criação da curva para o ponto inferior foi criado o ponto superior 
na figura 4. 
 
Figura 4: Carta de controle da curva analítica – Ponto Superior 
Pela aferição das Cartas de Controle representadas pela Figura 4 e Figura 5 foi 
constatado que as medidas estão sob controle, em razão de que tanto o ponto superior 
quanto o inferior foram testados, encontram-se dentro dos limites de ±3s. Caso a situação 
fosse à qual o processo se encontrasse fora de controle, ao menos um ponto testado 
estaria fora dos limites de ±3s. Neste caso a análise não poderia continuar até o problema 
ser localizado e posteriormente resolvido. A primeira tomada de atitude seria refazer a 
solução do ponto que fugiu dos limites de controle e repetir o ensaio. No caso do ponto 
superior, houve uma certa discrepância, o que pode ter sido devido ao tempo da amostra 
exposto, causando a oxidação do ferro, assim como pela alteração do equipamento, pois 
o mesmo foi analisado por outro Espectofotômetro, podendo ter influenciado na leitura do 
mesmo. 
0,96
0,98
1
1,02
1,04
1,06
1 2 3 4 5 6 7
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
 (
m
g/
m
L)
Replicata
Carta de Controle de Ponto Superior da Curva 
Analítica
8 
 
Os dados das amostras estão apresentados na Tabela 8, onde o valor do branco 
testemunha deve ser subtraído para que seja obtida a absorbância corrigida (aquela que 
desconsidera as interferências presentes). Para encontrar a concentração de ferro nas 
amostras, foi substituído os valores da absorção corrigida na reta de regressão. 
 
Tabela 8: Dados das amostras 
Amostra Abs Abs corrigida Conc Fe calculada 
µg/mL 
Branco Testemunha 0,000 
Amostra 0,019 0,019 0,1088 
Amostra dopada 0,117 0,117 0,6000 
 
O cálculo da concentração de Fe deve ser descontado pelo valor da absorção do 
branco testemunha para eliminar as consequentes interferências presentes na amostra. A 
concentração obtida pela análise foi de 0,1088 µg/mL e da amostra dopada foi de 0,6000 
µg/mL. Comparando com a concentração de 0,600 µg/mL de Fe, tem-se que 
 
𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 % =
0,6000 − 0,1088
0,6000
×100% (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 4) 
𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 % = 81,9% 
 
Portanto, para achar a concentração da amostra precisa-se compensar as 
diluições da amostra. A concentração foi de 0,1088 µg/mL e sabendo que foram usados 
balões de 100 mL, obtêm-se a massa de 10,88µg que vieram de 0,2 mL de uma solução 
preparada em um balão de 500 mL. Assim a massa de Fe no balão é de 
 
𝑚 = 𝐶𝐹𝑒 × 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 × 𝑓 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 5) 
𝑚 = 10,88 µg × 
500
0,2
= 27200 µg 
O resultado obtido a partir do cálculo anterior equivale a 1 mL de Fe, portanto, sua 
concentração é de 27200 µg/mL ou 27,2 mg/mL. Compensando a recuperação de 81,9% 
tem-se que a concentração é de 22,27 mg/mL, sendo este o resultado experimental. Para 
FeSO4, tem-se uma concentração de 125 mg/mL, no qual há 152 mg/mol, e por uma regra 
de três simples encontra-se que a quantidade de Fe2+ presente na amostra é de 46,05 
9 
 
mg/mL, correspondendo à 100% do medicamento. Calculando-se o erro relativo pela 
equação 6, tem-se: 
𝐸 =
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑜−𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜
∗ 100 (equação 6) 
𝐸 =
46,05 −22,27
22,27
∗ 100 = 106,78% 
Nota-se um erro relativo grande, o que pode ter sido devido algum erro durante o 
procedimento ou durante a montagem da curva utilizada para a análise posterior ou 
devido o tempo de exposição do medicamento, já que o mesmo foi aberto há algum 
tempo e pode ter sofrido oxidação do ferro, influenciando os resultados obtidos. 
 
CONCLUSÃO 
Diante do que foi discorrido, pode-se qualificar o método como eficaz tendo em 
vista o valor de recuperação, 81,9%, que está dentro do esperado, e que o sistema de 
cartas de controle atendeu bem às necessidades requeridas de maneira a aperfeiçoar o 
processo de análise. Além disso, curva de calibração representada também foi eficiente 
apresentando valores coerentes com a metodologia, sendo o desvio da inclinação menor 
inferior a 1,0% e o coeficiente de correlação 0,999. Em contrapartida, ao se comparar a 
concentração de Fe2+ experimental frente a padrão tem-se um desvio de elevada 
expressividade, 106,8%, possivelmente motivado por erros de procedimento ou em 
decorrência do tempo de exposição do medicamento ao ar por uso recorrente em outros 
experimentos. 
4) Referências Bibliográficas 
SKOOG, D.A.; WEST, D.M; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R. Fundamentos de Química 
Analítica. 8ª Ed. São Paulo: Thomson, 2007. 999 p. 
VOGEL, A.I. Análise Química Quantitativa. 6ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 462 p.