Relatório I de Análise Instrumental

Determinação Espectrofotométrica de Fosfato em Refrigerante

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro – IFRJ

Disciplina: Análise Instrumental | Data: 17/12/2012 | Turma: PGM-261

Alunos(as): Luiz Gustavo Brandão da Silva; Leticia Marilia Cardoso Santos;

Camila Diniz Camara.

1. Introdução Teórica

Segundo Gupta et al (1982,1985,1986), a espectrofotometria é um método analítico que se utiliza da transmissão ou absorção de comprimentos de onda com energias que variam continuamente na faixa do visível ao ultra-violeta. A mesma atende ao princípio da Lei de Lambert-Beer, representado por:

→ →

Onde “b” representa a espessura a ser percorrida pelo feixe de luz, dentro da amostra; “P0” representa o valor da intensidade luminosa injetada na amostra; “P” é o valor da intensidade luminosa emergente da amostra (MIZUNO, 2007). Por meio da relação esquematizada acima, têm-se a seguinte expressão matemática:

A=log P0P

Desta forma o espectrofotômetro analisa a absorbância de uma amostra. Analisando amostras “padrões”, previamente preparadas, onde se conhece a concentração das mesmas, constrói-se uma curva de calibração, com os dados obtidos (BASQUES, 2010). Representada graficamente por uma reta descrita pela equação:

Y = ax + b

Onde “a” representa o coeficiente angular da equação de regressão (fator de calibração); “b” representa o coeficiente linear da equação de regressão, sendo o valor de b absoluto e expresso em unidades do analito que está sendo determinado; “x” representa a concentração do analito na amostra; “Y” a absorbância obtida na leitura do espectrofotômetro. Com a construção da curva de calibração temos o valor de “a” e de “b”, o que é mantido para amostras daquela solução. Uma vez que a curva esteja feita, outras amostras podem ser analisadas, e com os valores obtidos de suas absorbâncias é possível determinar suas concentrações, com isso, torna-se possível quantificar o determinado analito (BASQUES, 2010).

P0 P

b

2. Objetivo

O objetivo da prática consiste em: detectar por meio de análise espectrofotométrica o teor de fosfato no refrigerante analisado (Coca-Cola); verificar se o valor obtido está dentro do permitido pela legislação regulamentadora do produto.

3. Materiais e Métodos

3.1. Materiais e Reagentes

HCl 0,10 mol/L; H2O Milli-Q; Sulfato Ferroso (FeSO4); Ácido Sulfúrico (H2SO4) 0,50

mol/L; Molibdato de Amônio a 2%m/v; Refrigerante (Coca-Cola); Solução estoque de fosfato a

500mg/L; 7 Balões Volumétricos de 50,00

mL; Cubeta de Quartzo; 1 Balão Volumétrico de 100,00

mL; Pêra; Bastão de Vidro; Espectrofotômetro (marca:

Biospectro, modelo SP-220); 1Proveta de 50,00 mL; 3 Béqueres de 100,00 mL; 1 Pipeta graduada de 25,00 mL; 1 Pipeta automática

(marca:Gopet);

3.2. Métodos

Inicialmente, limpou-se as vidrarias com HCl diluído e rinsou-as com H2O Milli-Q. Com auxílio de uma pipeta graduada, dissolveu-se 8,0008g de Sulfato Ferroso em 25,00mL de H2SO4 0,5mol/L. Posteriormente, em uma proveta, adicionou-se 50,00mL de Molibdato de Amônio a 2% em H2SO4 0,50mol/L e, em um balão volumétrico, completou-se o volume a 100,00mL com H20 Milli-Q. Assim, preparou-se a solução colorimétrica. A fim de preparar a amostra, pegou-se 50,00ml do

refrigerante e, em seguida, diluiu-o 50 vezes com água Milli-Q, a diluição foi feita que a concentração decaia e entre na faixa linear – faixa linear é tal que limita um valor máximo para a concentração da amostra, qualquer incremento adicional na concentração acima deste limite provoca um desvio no valor da absorbância medida, em relação ao que seria esperado por uma curva de calibração estimada teoricamente ou usando medidas efetuadas com concentrações menores (ANDRADE et al, 2000) –, e, já que o cromóforo é azul e o refrigerante utilizado preto, a diluição também foi feita com o intuito de diminuir a coloração da amostra diminuindo assim a interferência na leitura e tornando visível o cromóforo.

Preparou-se 50,00mL de solução padrão de fósforo a 5,00mg P/L a partir de uma solução estoque de concentração 500mg P/L, que foi previamente preparada a partir da dissolução de 2,195g de KH2PO4 anidro, em água Milli-Q, diluído num balão volumétrico, até completar 1000mL. O valor de 2,195g de KH2PO4 foi usado devido ao fato da massa molar dessa molécula ser 136,169g, e a massa molar do Fósforo ser 30,974g. Se para 136,169g de KH2PO4 temos 30,974g de Fósforo, então para termos 1000mL de solução 0,5g P/L, precisaremos de aproximadamente 2,198g de KH2PO4. Então, levando-se em consideração que ao calcular a massa necessária para o preparo da amostra os números de massa molar foram arredondados, o valor de 2,195g é bem próximo ao necessário.

Prepararam-se, em quatro balões volumétricos de 50,00mL, com volumes adequados da solução padrão 5,00mg/L, completando-se até o volume final com água Milli-Q, um total de 6 padrões que foram preparados. Os padrões foram os seguintes:

Identificação (mg/L)

Adicionado da Solução

Colorimétrica (mL)

Adicionado da Solução Padrão

(5,00 mg/L)Volume final

(mL)

Branco 10,00 0,00mL 50,00Padrão 0,20 10,00 2,00mL 50,00Padrão 0,50 10,00 5,00mL 50,00Padrão 1,00 10,00 10,00mL 50,00Padrão 2,50 10,00 25,00mL 50,00

Amostra 10,00 10,00mL da amostra diluída

50,00

Com a solução colorimétrica, a amostra e o padrão preparados, pode-se fazer a leitura, e com os valores de concentração dos padrões e os valores de absorbância dados na leitura, pode-se construir a curva da calibração.

3. Resultados e Discussões

Após a leitura dos padrões, do branco, e da amostra, realizadas a λ=660 nm – pelo fato deste valor ser o lambda máximo do analito, o que faz com que a leitura seja mais sensível (UFGRS, 2013) –, obtiveram-se os seguintes resultados:

Identificação AbsorbânciaBranco1 0,057

Padrão 0,20 0,018Padrão 0,50 0,040Padrão 1,00 0,090Padrão 2,50 0,220

Amostra 0,070

Com base nos valores de absorbância obtidos através da leitura dos padrões no espectrofotômetro, construiu-se a curva de calibração, obtendo-se a equação da mesma, com os valores de coeficiente angular e linear da mesma. A mesma pode ser visto abaixo:

1 O valor do branco foi medido com o fim de descobrir a absorbância da amostra, sem o analito. O mesmo foi fixado e descontado, automaticamente, pelo aparelho, nas outras leituras.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

f(x) = 0.0885623003194888 x − 0.000990415335463263R² = 0.999245752546496

Curva de Calibração

Concentração (mg/L)

Abso

rbân

cia

A partir da curva de calibração temos a equação a qual nos permite fazer o calculo da concentração da amostra desejada, uma vez que também temos a absorbância da mesma, é só substituí-la pelo “x” e com isso encontramos a concentração, como demonstrado abaixo:

Y = 0,0886x - 0,001 0,070 = 0,0886.x - 0,001 x = 0,801 mg/L

Sendo “x” a concentração em mg/L da alíquota, para encontrarmos o valor da concentração da amostra, devemos multiplicar o valor obtido pelo fator de diluição, que é 250. Feito isso encontramos um valor de concentração da amostra igual a 200,25 mg/L, passando isso para m/v%, obtemos o valor de 0,020025% m/v. Sendo o valor máximo de teor de fosfato permitido por lei igual a 0,06% m/v (SCHERER et al, 2011).

4. Conclusão

Os resultados demonstraram que o teor de fosfato – ou ácido fosfórico – no refrigerante analisado – 0,020025% m/v – está dentro do permitido por lei – 0,06% m/v –, porém o valor foi aproximado, uma vez que houve demora excessiva na leitura após o preparo das amostras, e, também pela grande variação térmica, uma vez que o desenvolvimento da coloração depende da temperatura da solução – um incremento de 1°C provoca cerca de 1% de incremento na coloração – e as amostras foram feitas num ambiente refrigerado, e lidas em outro, com grande diferença de temperatura – cerca de 10°C.

5. Referência Bibliográfica

ANDRADE, JOSÉ AUGUSTO; AUGUSTO, FÁBIO; CUSTODIO, ROGÉRIO; Faixa Linear de uma Curva de Calibração, Chemkeys, criado em Junho de 1997, atualizado em Março de 2000.

BASQUES, JOSÉ CARLOS, Fotometria e Padronização, p. 7-21, Labtest, Setembro de 2010.

GUPTA, B.L.; BHAT, R.M.; NARAYAN, G.R.; NILEKANI, S.R. Free Radical Dosimetry by Chemical Readout. In: J.DOBO; P. HEDVIG; R.SCHILLER. Radiation Chemistry: proceedings of a symposium on … held in Bombay, India, 1982.

GUPTA, B.L.; BHAT, R.M.; NARAYAN, G.R.; NILEKANI, S.R. A Spectrophotometric Readout Method for Free Radical Dosimetry. Radiat. Phys. Chem., v.26(6): p. 647-56, 1985.

GUPTA, B.L.; BHAT, R.M.; NARAYAN, G.R.; NILEKANI, S.R.; GOPAL, N.G.S.; KOVACS, A. Dose Intercomparison Using Spectrophotometric Readout Method for Free Radical Dosimetry. Appl. Radiat. Isot., v. 37(2), p. 127-30, 1986.

MIZUNO, ERICK YUKIO, Desenvolvimento e Caracterização de um Gel Alanima para Aplicação na Medida da Distribuição da Dose de Radiação Usando a Técnica de Espectrofotometria, p. 23-25, São Paulo, 2007.

SCHERER, Samanta; BRUSCO, Indiara; BARCAROL, Fernando Nicola; DUTRA, Carlos Alexandre; BECK,Graziele Quantin; FOGLIARINI, Caroline B.; VIANA, Carine; Teor de Ácido Forfórico em Refrigerante a Base de Cola, Unicruz, 2011. Disponível em URL: http://www.unicruz.edu.br/seminario/artigos/saude/TEOR%20DE%20ACIDO%20FOSF%C3%93RICO%20EM%20REFRIGERANTES%20A%20BASE%20DE%20COLA.pdf

Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Espectrofotometria, Espectro de Absorção, acessado em 05-01-2013, às 16h. Disponível em URL: http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/espectrodeabsorcao.html