( PDF ) Construção e aplicação de um turbidímetro / nefelômetro microcontrolado portátil

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

Construção e aplicação de um Turbidímetro / Nefelômetro

Microcontrolado Portátil

Vagner Bezerra dos Santos

Dissertação apresentada como parte

dos requisitos para a obtenção do título

de MESTRE EM QUÍMICA, área de

concentração: QUÍMICA ANALÍTICA.

Orientador: Prof. Dr. Orlando Fatibello-Filho

* bolsista CAPES

São Carlos - SP

2009

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Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da

Biblioteca Comunitária da UFSCar

S237ca

Santos, Vagner Bezerra dos.

Construção e aplicação de um Turbidímetro / Nefelômetro

Microcontrolado Portátil / Vagner Bezerra dos Santos. -- São

Carlos : UFSCar, 2009.

122 f.

Dissertação (Mestrado) -- Universidade Federal de São

Carlos, 2009.

1. Análise fotométrica. 2. Microcontrolador. 3.

Controladores programáveis. 4. Turbidez. 5. Nefelometria. 6.

LED. I. Título.

CDD: 543.0852 (20

)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia

Departamento de

Quimica

PROGRAMA

P~S-GUDUACAO

Q'LT~~~~CA

Curso de Mestrado

Assinaturas dos membros

banca examinadora que avaliaram e aprovaram

a defesa de dissertação de

rnestrado do candidizto

Vagner Bezerra

dos

Santos,

realiza

Prof

Dr.

Orlando Fatibello Filho

Prof

Fnaldo

Censi

Faria

Agradeço e dedico esta dissertação primeiramente ao

SENHOR JESUS CRISTO por todo o amor para

comigo em todos os momentos desta

minha caminhada.

Agradecimentos

A minha amada e virtuosa esposa Thayrlla Adrielle Coutinho Bezerra,

por todo o amor que me faz sentir, por todo o apóio, ajuda e compreensão, pois sem

você amor, certamente tudo seria mais difícil. Conhecer você foi o maior prêmio que

Deus me deu, e nada que eu venha a conquistar será maior ou mais importante que

Você. Eu te amo muito, e espero que possamos passar todos os dias das nossas

vidas juntos realizando os planos que o bom Deus determinou para nós.

A minha Mãe (Maria José Bezerra Carneiro da Cunha) à qual eu tenho

o maior orgulho do mundo de ser chamado de filho. Você é o maior exemplo de

força e superação que já encontrei em toda minha vida. As dificuldades em que

passamos só serviram para que eu me tornasse mais forte e isso aprendi com Você.

Quando me sinto fraco lembro que você está me esperando e isso me dá mais

forças. Te amo mãe acima de qualquer coisa nessa vida.

Ao meu Pai o qual aprendi a amar pelo poder de Deus, pelo exemplo

de homem trabalhador e honesto.

As minhas jóias raras, Val e Vivi por todo o apoio em meus estudos o

qual sacrificaram muito os seus sonhos pelo meu futuro. Espero que continue dando

muitas alegrias e orgulho para vocês, pois isso eu coloquei como um colar no meu

coração para que os seus esforços valessem à pena. Amo vocês.

Ao meu cunhado, irmão e amigo Naldo, pela amizade e por sempre

estar atento para me ouvir. Não esqueço nunca de quanto nós somos brincalhões

juntos.

Ao meu lindo sobrinho Esdras (TITIO), meu lindinho o titio viu você

nascer e crescer, está longe de você é difícil, pois amo ver você sorrir. Quando você

estiver crescidinho vai ver a homenagem que eu fiz para você.

Aos demais familiares que me ajudaram de todas as formas possíveis,

muito obrigado.

Ao Prof. Dr. Orlando Fatibello-Filho pela orientação, ensinamento,

amizade e confiabilidade a mim depositada. Pela paciência e por propiciar a

realização desse trabalho. Agradeço o seu empenho em refinar e contornar as

arestas desse trabalho valioso, pois muitas sugestões e idéias suas estão

incorporadas nesse trabalho. Essas são minhas sinceras gratidões, obrigado.

Ao Prof. Dr. Ronaldo Censi Faria pelo apoio durante a ausência do

professor Dr. Orlando Fatibello-Filho no período de seu pós-doutorado e pelos

debates e discussões produtivas desencadeadas ao longo desse trabalho e por

aceitar o convide como membro da comissão examinadora.

Ao professor Dr. Fábio R. P. Rocha, por ter dedicado uma parte de seu

tempo na correção dessa dissertação como membro efetivo da banca examinadora,

muito obrigado.

Aos professores Dr. Edenir R. Pereira Filho e Dra. Helena R. Pezza por

aceitarem o convite como membros da comissão examinadora da banca de

mestrado, muito obrigado.

Aos professor Dr. Joaquim A. Nóbrega e Dra. Regina Vincenzi Oliveira

pelas idéias e sugestões durante o seminário de qualificação, aos quais sou grato.

Ao meu companheiro de trabalho, Tiago B. Guerreiro, por toda a ajuda

incalculável e pela troca de idéias e conhecimento.

Aos meus amigos Amália G. G. Dionísio e Osmundo Dantas pôr terem

me recebido em São Carlos com muito carinho e afeto. Sou muito grato a vocês, um

abraço e que Deus abençoe vocês.

Ao meu amigo Willian Toito Suarez pela ajuda no experimental e pela

amizade construída. Um abraço “metal” para você.

A todos os meus amigos do LABBES & LABBIE pela amizade

adquirida nesses dois anos, muito obrigado à todos vocês.

A todos do Programa de Pós-graduação em Química da UFSCar.

A CAPES pelo financiamento desse trabalho e pela bolsa concedida.

Aos meus amigos da família LAQA-UFPB, o qual tenho enorme prazer

de retornar sempre, onde construí muito do perfil como pessoa e como profissional.

Muito abrigado a todos vocês.

Aos meus amigos Josué, Josinalva e família pela excelente amizade

construída para toda a vida.

A todos da Igreja Batista Peniel pelas orações, comunhão, amizade,

ajuda e compreensão.

Muito obrigado.

LISTA DE ABREVIATURAS

AAS

Espectrometria de absorção atômica (do inglês, Atomic

Absorption Spectrometry)

APV Álcool polivinílico

ASTM

Sociedade Americana para teste e materiais (do inglês, American

Society for Testing and Materials)

ASTG Ácido Silicotungstico

Unidades de Atenuação (do inglês, Atenuation Units)

Unidade de retroespalhamento (do inglês, Backscatter Unit)

CCD

Dispositivo de carga acoplado (do inglês, Charge Coupled

Device)

CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado

de São Paulo

CPU Unidade de processamento central (Central Processing Unit)

EPROM Memória apenas de leitura de programas que podem ser

apagadas (do inglês, Erasable Program Read Only Memory)

FAAS Espectrometria de absorção atômica com chama (do inglês,

Flame Atomic Absorption Spectrometry)

FAU

Unidades de atenuação de formazina (do inglês, Formazin

Atenuation Units)

FBU Unidades de retroespalhamento de formazina (do inglês,

Formazin Backscatter Units)

FIA

FNMU

Análise por injeção em fluxo (do inglês, Flow Injection Analysis)

Unidades de múltiplos feixes nefelométrico de formazina

(do inglês, Formazin Nephelometric multibeam Units)

FNU

Unidade nefelométrica de formazina (do inglês, Formazin

Nephelometric Unit)

FNRU

Unidades de razão nefelométrica de formazina (do inglês, FNRU

- Formazin Nephelometric Ratio Units)

GND

Potencial de 0,0 V (terra) do inglês Ground

HPLC

Cromatografia líquida de alta eficiência (do inglês, High

Performance Liquid Chomatography)

ICP

Plasma indutivamente acoplado (do inglês, Inductively Coupled

Plasma)

ICP AES Espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente

acoplado (do inglês, Inductively Coupled Plasma Atomic

Emission Spectrometry)

ICP AES-HG Espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente

acoplado com geração de hidretos (do inglês, Inductively

Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry Hydride

Generation)

ICP OES Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente

acoplado (do inglês, Inductively Coupled Plasma Optical

Emission Spectrometry)

ICP-MS Espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado

(do inglês, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)

Infravermelho (do inglês, Infrared)

ISO Organização Internacional de Padronização (do inglês,

International Standard Organization)

LASER Luz amplificada por emissão estimulada de radiação (do inglês

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

LCD

Amostrador de cristal líquido (do inglês, Liquid Crystal Display)

LED

Diodos que emitem luz (do inglês, Light Emitting Diode)

LD Limite de detecção

LQ Limite de quantificação

MEBAK

Sigla Européia referente à (Mitteleuropäishe Brautechnische

Analysenkommission, Central European brew-technical analysis

commission)

PMTN

Portátil Microcontrolado Turbidímetro - Nefelômetro (PMTN do

inglês, Portable Microcontrolled Turbidimeter Nephelometer)

NTMU Unidade de múltiplos feixes de turbidez e Nefelométrica (do

inglês, Nephelometric Turbidity Multibeam Unit)

NTRU Unidade de razão de turbidez e nefelométrica (do inglês,

Nephelometric Turbidity Ratio Unit)

NTU

Unidade de turbidez e nefelométrica (do inglês, Nephelometric

Turbidity Unit)

PIC

Controlador de interface periférica (do inglês, Peripherical

Interface Controller)

PEG Polietilenoglicol

RAM

Memória de acesso randômico (do inglês, Random Access

Memory)

Erro relativo (do inglês, Relative Error)

REM Radiação eletromagnética

RGB

Azul, verde e vermelho (do inglês, Red, Green and Blue)

RSD

Desvio padrão relativo (do inglês, Relative Standard Deviation)

USB

Do inglês Universal Serial Bus

USEPA Agência de proteção ambiental dos Estados Unidos (do inglês,

United States Environmental Protection Agency)

UV-Vis Ultravioleta - Visível

WHO

Organização Mundial de Saúde (World Health Organization)

LISTA DE TABELAS

TABELA 1.1.1 - Espectro eletromagnético e fenômenos associados..........................4

TABELA 1.1.2 - Radiações do espectro visível e cor complementar ..........................5

TABELA 1.1.3 - Classificação dos métodos espectroquímicos....................................6

TABELA 1.3 - Normas internacionais.........................................................................16

TABELA 1.4.2 - Pesquisa realizada para o período de 1970 - 2009 envolvendo o

conteúdo abordado no presente trabalho...................................................................19

TABELA 3.2 - Listagem dos equipamentos e acessórios utilizados..........................36

TABELA 3.2.1 - Lista de dispositivos e componentes eletrônicos utilizados.............37

TABELA 3.7.1 - Modelo dos ensaios a serem realizados e os níveis das

variáveis.....................................................................................................................52

TABELA 3.7.1.1 - Níveis das variáveis estudadas para sulfato.................................53

TABELA 3.7.1.2 - Variáveis estudadas para determinar N-act..................................53

TABELA 3.7.1.3 - Níveis das variáveis estudadas para determinar K

......................54

TABELA 3.7.1.4 - Níveis das variáveis estudadas para determinar tiamina..............55

TABELA 3.7.2 - Níveis das variáveis para o planejamento de captopril....................55

TABELA 3.7.2.1 - Variáveis estudadas para determinar captopril.............................56

TABELA 4.2 - Especificações técnicas do equipamento proposto.............................64

TABELA 4.3.1.2 - Efeito dos concomitantes na análise turbidimétrica de sulfato .....67

TABELA 4.3.1.3 - Estudos de adição e recuperação para amostras de água da

represa do Lago Monjolinho (UFSCar).......................................................................68

TABELA 4.3.1.4 - Parâmetros da metodologia aplicada para a determinação de

sulfato em águas........................................................................................................69

TABELA 4.3.1.4a - Parâmetros nefelométricos para a determinação de sulfato em

águas..........................................................................................................................70

TABELA 4.3.1.5.1 - Parâmetros obtidos com o equipamento comercial da

Shimadzu....................................................................................................................72

TABELA 4.3.1.5.2 - Parâmetros referentes ao método turbidimétrico utilizando o

equipamento da Ocean Optics...................................................................................73

TABELA 4.3.1.5.2a - Parâmetros da metodologia aplicada para a determinação de

sulfato em águas empregando um espectrofotômetro UV-Vis da Ocean Optics ......74

TABELA 4.3.1.6.1 - Resultados obtidos pela aplicação do método turbidimétrico para

a determinação de sulfato em amostras de águas de lago fortificadas.....................76

Tabela 4.3.1.6.1a - Teste F e Teste t pareado para as amostras de águas..............76

vii

TABELA 4.3.1.6.2 - Determinação de sulfato em amostras de água por nefelometria

empregando-se os equipamentos PMTN e Ep2 (espectrofotômetro 2).....................77

TABELA 4.3.2.2 - Possíveis Interferentes para a determinação de N-acetilcisteína

em módulo turbidimétrico (405 nm)............................................................................79

TABELA 4.3.2.3 - Adição e recuperação de N-acetilcisteína em fármacos...............80

TABELA 4.3.2.4 - Figuras de mérito referentes à aplicação do método turbidimétrico

para determinação de N-acetilcisteína.......................................................................82

TABELA- 4.3.2.4a - Figuras de mérito obtidas pelo emprego do método

nefelométrico para determinação de N-acetilcisteína................................................83

TABELA 4.3.2.5 - Resultados obtidos com o método potenciométrico e com o PMTN

em módulo turbidimétrico...........................................................................................84

TABELA 4.3.2.5a - Resultados obtidos com o método potenciométrico e o com o

PMTN em módulo nefelométrico................................................................................84

Tabela 4.3.3.2 - Possíveis Interferentes de K

analisados por nefelometria..............86

Tabela 4.3.3.3. - Adição e recuperação de K

em amostras de água de coco (A1) e

energéticos A2 e A3...................................................................................................87

TABELA 4.3.3.4 - Principais parâmetros referentes à aplicação do método

turbidimétrico para determinação de potássio (K

)....................................................88

Tabela 4.3.3.4a - Principais figuras de mérito referentes à aplicação do método

nefelométrico (470 nm) para determinação de potássio (K

).....................................89

TABELA 4.3.3.5 - Amostras de potássio em águas de coco (A1) e em amostras de

energéticos (A2 e A3) determinadas por AAS e turbidimétria (405 nm)....................91

TABELA 4.3.3.5a - Amostras de potássio em águas de coco (A1) e em amostras de

energéticos (A2 e A3) determinadas por AAS e nefelometria (470 nm)....................91

TABELA 4.3.4.2 - Possíveis Interferentes para análise de tiamina por nefelometria

(470 nm).....................................................................................................................93

TABELA 4.3.4.3 - Adição e recuperação de tiamina em fármacos empregando o

método nefelométrico (470 nm)..................................................................................94

TABELA 4.3.4.4 - Principais figuras de méritos referentes à aplicação do método

turbidimétrico para a determinação de tiamina..........................................................95

TABELA 4.3.4.4a - Principais figuras de mérito referentes à aplicação nefelométrica

(470 nm).....................................................................................................................96

viii

TABELA 4.3.4.5 - Amostras de tiamina em fármacos analisadas por meio da

aplicação dos métodos de voltametria de pulso diferencial (comparativo) e

turbidimétrico (405 nm)...............................................................................................98

TABELA 4.3.4.5a - Amostras de tiamina em fármacos analisadas por voltametria de

pulso diferencial (comparativo) e nefelometria (470 nm)...........................................98

Tabela 4.3.5.2 - Possíveis interferentes para a determinação nefelométrica (470 nm)

de captopril...............................................................................................................100

TABELA 4.3.5.3 - Adição e recuperação utilizando o PMTN em módulo nefelométrico

(470 nm)...................................................................................................................101

TABELA 4.3.5.4 - Figuras de méritos referentes ao emprego do PMTN operando por

meio do método turbidimétrico (405 nm) para a determinação de captopril ...........102

TABELA 4.3.5.4a - Figuras de mérito para a determinação nefelométrica de captopril

(CAP) em fármacos..................................................................................................103

TABELA 4.3.5.5 - Amostras de captopril em fármacos determinadas pelo método

comparativo e por turbidimetria (405 nm) empregando o PMTN.............................105

TABELA 4.3.5.5a - Amostras de captopril em fármacos determinadas pelo método

comparativo e por nefelometria (470 nm).................................................................106

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1.1 - Propagação da radiação eletromagnética..........................................2

FIGURA 1.2 - Diagrama de blocos de instrumentos convencionais..........................10

FIGURA 1.3 - Ilustração mostrando o espalhamento de REM e a posição do detector

em relação à fonte de radiação incidente...................................................................15

FIGURA 1.4.2 - Multidisciplinaridade referente aos diversos campos de trabalho...18

FIGURA 1.5.2 - Fórmula estrutural da N-acetilcisteína..............................................23

FIGURA 1.5.4 - Fórmula estrutura da molécula de tiamina.......................................25

FIGURA 1.5.5 - Fórmula estrutural do captopril.........................................................26

FIGURA 3.3.1 - Espectro de emissão dos LEDs utilizados neste projeto..................38

FIGURA 3.3.1a - Espectro de emissão do LED IR (880 nm).....................................39

FIGURA 3.3.2 - Curva de resposta dos sensores da linha TSLX25721(TAOS)........40

FIGURA 3.3.2a - Circuito equivalente do sensor TSLB257 TAOS............................40

FIGURA 3.3.2b - Curva de resposta do sensor IR TSL260R-LF TAOS.....................41

FIGURA 3.3.3 - Configuração dos pinos do PIC18F4550..........................................42

FIGURA 3.3.4 - Fotografia da placa de estudos........................................................43

FIGURA 3.3.5 - Diagrama de blocos do circuito eletrônico do equipamento proposto

(PMTN).......................................................................................................................44

FIGURA 3.3.6 - Fotografia do compartimento óptico desenvolvido...........................46

FIGURA 3.3.7 - Diagrama de bloco das funções do programa utilizado....................48

FIGURA 3.3.8 - Fotografia do equipamento portátil construído com módulo de

bateria.........................................................................................................................49

FIGURA 3.7.1.1 - Reação química entre íons sulfato e bário...................................52

FIGURA 3.7.1.2 - Reação química entre N-acetilcisteína e íons Cu

......................53

FIGURA 3.7.1.3 - Reação química entre íons potássio e tetrafenilborato.................54

FIGURA 3.7.1.4 - Reação entre os íons provenientes do cloridrato de tiamina e do

ácido silicotungstico....................................................................................................55

FIGURA 3.7.2.1 - Reação entre os íons prata e captopril.........................................56

FIGURA 4.1.1 - Avaliação da estabilidade do PMTN.................................................58

FIGURA 4.1.1a - Avaliação da relação sinal ruído.....................................................59

FIGURA 4.1.2 - Avaliação da estabilidade para o PMTN em módulo de bateria.......60

FIGURA 4.1.4 - Programa fornecido pela interface NI USB-6008 mostrando o sinal

pulsado fornecido pelo PMTN....................................................................................62

FIGURA 4.2 - Curva de calibração turbidimétrica e nefelométricas...........................63

FIGURA 4.3.1.1 – Gráfico dos efeitos do planejamento fatorial com ponto central

para o estudo de sulfato em água..............................................................................65

FIGURA 4.3.1.4 - Curva de calibração para determinação turbidimétrica (405 nm) de

sulfato.........................................................................................................................69

FIGURA 4.3.1.4a - Curva de calibração para determinação de sulfato no módulo

nefelométrico com medida em 470 nm......................................................................70

FIGURA 4.3.1.5.1 - Curva analítica para determinação de sulfato obtida com um

espectrofotômetro de duplo feixe SHIMADZU com medida em 405 nm....................71

FIGURA 4.3.1.5.2 - Curva de calibração para determinação de sulfato no

espectrofotômetro Ocean Optics................................................................................73

FIGURA 4.3.1.5.2a - Curva de calibração para sulfato no espectrofotômetro Ocean

Optics com medida nefelométrica em 470 nm.......................................................74

FIGURA 4.3.2.1 - Gráfico dos efeitos para o planejamento de N-acetilcisteína........78

FIGURA 4.3.2.4 - Curva de calibração para determinação de N-acetilcisteína no

módulo turbidimétrico medido em 405 nm.................................................................81

FIGURA 4.3.2.4a - Curva de calibração para N-acetilcisteína no módulo

nefelométrico (470 nm)...............................................................................................82

FIGURA. 4.3.2.5 - Titulação condutométrica de N-acetilcisteína com Cu

...............83

FIGURA 4.3.3.1 - Gráfico dos efeitos para o planejamento fatorial 2

com 3 réplicas

no ponto central para a determinação de potássio....................................................85

FIGURA 4.3.3.4 - Curva analítica para determinação de potássio no módulo

turbidimétrico..............................................................................................................88

FIGURA 4.3.3.4a - Curva de calibração para potássio no módulo nefelométrico......89

FIGURA 4.3.3.5 - Curva analítica para determinação de potássio pelo técnica de

absorção atômica com chama....................................................................................90

FIGURA 4.3.4.1 - Gráfico dos efeitos para a determinação de tiamina em fármacos,

empregando o método turbidimétrico (405 nm).........................................................92

FIGURA 4.3.4.4 - Curva analítica para determinação de tiamina por meio da

aplicação do método turbidimétrico (405 nm)............................................................95

FIGURA 4.3.4.4a - Curva analítica para determinação de tiamina aplicando o módulo

nefelométrico..............................................................................................................96

FIGURA 4.3.4.5 - Curva analítica para determinação de tiamina obtida com

voltametria de pulso diferencial..................................................................................97

FIGURA 4.3.5.1 - Gráfico dos efeitos utilizando o método turbidimétrico para análise

de captopril em fármacos...........................................................................................99

FIGURA 4.3.5.4 - Curva analítica para a determinação de captopril em fármacos

empregando o método turbidimétrico.......................................................................102

FIGURA 4.3.5.4a - Curva analítica para a determinação de captopril por meio da

aplicação do método nefelométrico em 470 nm.......................................................103

FIGURA 4.3.5.5 - Gráficos da primeira derivada do potencial obtido Vs. a adição do

titulante.....................................................................................................................104

xii

RESUMO

CONSTRUÇÃO E APLICAÇÃO DE UM TURBIDÍMETRO / NEFELÔMETRO

MICROCONTROLADO PORTÁTIL. A necessidade de um equipamento portátil,

simples, de baixo custo e com boa sensibilidade para análises turbidimétricas e/ou

nefelométricas de modo praticamente simultâneo motivou o desenvolvimento da

presente dissertação de mestrado. Com esse equipamento, foi possível a realização

de determinações de substâncias químicas de interesse (analitos) in-situ e em tempo

real. Esse tipo de determinação é requerido principalmente em situações onde o

deslocamento ao local é difícil, ou até mesmo, em circunstâncias nas quais as

características físico-químicas das amostras devem ser rigorosamente inalteradas.

Neste contexto, o equipamento foi aplicado na determinação de sulfato em águas de

lago com análise em tempo real e no local de coleta. Analitos de interesse como N-

acetilcisteína, captopril e tiamina em amostras farmacêuticas e potássio em bebidas

também foram determinados com o emprego da instrumentação desenvolvida. O

equipamento, intitulado PMTN (do inglês Portable Microcontrolled Turbidimeter

Nephelometer), é composto principalmente por LEDs (do inglês Light Emitting

Diodes), fototransistores como sensores ópticos e um microcontrolador PIC

(Peripherical Interface Controller) como unidade de processamento, controle e

aquisição de dados. O PMTN foi devidamente testado e calibrado conforme as

normas exigidas pela ISO 7027 para equipamento à base de LEDs como fonte de

radiação. Devidamente calibrado, o PMTN foi aplicado para determinações dos

analitos supracitados e comparado com os métodos de referência ou métodos

validados para cada analito descritos na literatura. Em todas as aplicações, os

resultados obtidos empregando-se o equipamento foram concordantes a um nível de

confiança de 95 %. Os limites de detecção e de quantificação para a determinação

dos diversos analitos foram compatíveis e em alguns casos melhores que os

encontrados na literatura. Em média duas décadas de faixa linear de concentração e

uma reprodutibilidade (RSD) menor que 3,0 % com erros relativos em média

menores que 5,0 % também foram obtidos.

xiii

ABSTRACT

CONSTRUCTION AND APPLICATION OF A PORTABLE MICROCONTROLLED

TURBIDIMETER NEPHELOMETER. Development of a portable, simple and

inexpensive equipment with adequate sensitivity for turbidimetric and/or

nephelometric sequential analyses practically simultaneous is the aim of this study. In

fact, in-situ and on-line analysis of chemical substances of interest (analytes) can be

accomplished. This is requested mainly in situations in which the place is difficult to

access or even in circumstances in which the physical- chemical characteristics of

the samples should be unchanged. Thus, the equipment was applied in- situ sulfate

determination in lake samples. Analytes of interest such as N-acetylcysteine,

captopril and thiamine in pharmaceutical samples and potassium in isotonic

beverages were also analyzed with the developed instrumentation. The PMTN

(Portable Microcontrolled Turbidimeter Nephelometer) is made of LEDs (Light

Emitting Diodes) as radiation sources, phototransistors as optical sensors and a PIC

microcontroller (Peripherical Interface Controller) as processing unit for control and

data acquisition. The PMTN was tested and calibrated properly according to the

norms establish by ISO 7027 for equipment base on LEDs as radiation source. The

PMTN was applied to determine the concentration of analytes and compared with the

reference or validated methods for each analyte, as described in the literature. In

general, results agreed at the 95% confidence level were obtained. The detection

limits and quantification for the determination of the several analytes were agreed

with in some better cases than those found in the literature. On average, the PMTN

furnished two decades of linear range of concentration and a reproducibility (RSD)

lower than 3.0 % with an average error of less than 5.0 % were also obtained.

xiv

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO....................................................................................1

1.1- Fundamentação téorica........................................................................................2

1.1.1 - Radiação eletromagnética (REM)..................................................................2

1.1.2 - Cor complementar..........................................................................................4

1.1.3 - Métodos Espectrométricos.............................................................................5

1.1.3.1 - Análise Turbidimétrica..............................................................................7

1.1.3.2 - Análise Nefelométrica..............................................................................9

1.2 - Instrumentação convencional utilizada nas determinações turbidimétricas

e nefelométricas...........................................................................................................9

1.2.1 - Fontes de radiação.......................................................................................10

1.2.1.1 - Definição e funcionamento dos diodos emissores de luz......................11

1.2.2 - Sistema seletor de comprimento de onda....................................................12

1.2.3 - Dispositivo para conter a amostra (cubeta) ............. ....................................12

1.2.4 - Principais características dos fotodetectores...............................................13

1.2.4.1 - Fototransistores e mecanismo de funcionamento....................................14

1.2.5 - Dispositivo para aquisição de dados, interface e comunicação máquina -

usuário........................................................................................................................14

1.3 - Instrumentação específica para determinações turbidimétrica ou nefelométrica

com calibração internacional......................................................................................14

1.4 - Introdução a sistemas microcontrolados............................................................17

1.4.1 - Campo de aplicação dos microcontroladores..............................................18

1.4.2 - Revisão bibliográfica referente ao uso de LED e PIC..................................18

1.5 - Revisão bibliográfica dos analitos estudados....................................................21

1.5.1 - Determinação de sulfato ................... ..........................................................21

1.5.2 - Determinação de N-acetilcisteína................................................................23

1.5.3 - Determinação de potássio............................................................................24

1.5.4 - Determinação de tiamina.............................................................................25

1.5.5 - Determinação de captopril...........................................................................26

1.6 - Introdução a planejamentos quimiométricos......................................................28

CAPÍTULO 2 - OBJETIVOS.......................................................................................29

2.1 - Objetivos gerais..................................................................................................30

2.2 - Objetivos específicos.........................................................................................30

CAPÍTULO 3 - EXPERIMENTAL................................................................................31

3.1 - Reagentes, soluções e preparo das amostras...................................................32

3.1.1 - Determinação de sulfato..............................................................................32

3.1.2 - Determinação de N-acetilcisteína............................................................... 32

3.1.3 - Determinação de potássio............................................................................33

3.1.4 - Determinação de vitamina B

.......................................................................34

3.1.5 - Determinação de captopril usando íons prata (Ag

) como reagente...........34

3.1.6 - Reagentes e soluções de utilização comum................................................35

3.2 - Equipamentos e acessórios...............................................................................36

3.2.1 - Componentes eletrônicos e materiais em geral para a confecção do

PMTN.........................................................................................................................36

3.3 - Construção e desenvolvimento do Turbidímetro / Nefelômetro Microcontrolado

Portátil........................................................................................................................37

3.3.1 - Estudo sobre LEDs......................................................................................37

3.3.2 - Estudos sobre os sensores do PMTN..........................................................40

3.3.3 - Microcontrolador PIC utilizado.....................................................................42

3.3.4 - Placa de estudos..........................................................................................43

3.3.5 - Circuito eletrônico de PMTN........................................................................43

3.3.6 - Compartimento óptico..................................................................................46

3.3.7 - Programa TURB03 desenvolvido para o PMTN..........................................47

3.3.8 - Equipamento construído - PMTN.................................................................49

3.4 - Teste de estabilidade de sinal............................................................................50

3.5 - Procedimento de análise....................................................................................50

3.6 - Calibração do equipamento com padrão turbidimétrico.....................................51

3.7 - Aplicações analíticas..........................................................................................51

3.7.1 - Planejamento experimental 2

com ponto central para a determinação de

sulfato, N-acetilcisteína, potássio e tiamina...............................................................51

3.7.1.1 - Determinação de sulfato em amostras de água de lago........................52

3.7.1.2- Determinação de N- acetilcisteína em fármacos comerciais..................53

3.7.1.3 - Determinação de potássio em alimentos...............................................54

3.7.1.4 - Determinação de tiamina em fármacos comerciais...............................54

3.7.2 - Planejamento fatorial 2

com ponto central para otimização das variáveis na

determinação de Captopril.........................................................................................55

3.7.2.1 - Determinação de captopril em fármacos comerciais.............................56

CAPÍTULO 4 - RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................57

xvi

4.1 - Teste de estabilidade do PMTN.........................................................................58

4.1.1 - PMTN ligado a rede elétrica.........................................................................58

4.1.2 - PMTN em módulo de bateria.......................................................................60

4.1.3 - Teste de estabilidade com um multímetro digital.........................................61

4.1.4 - Teste de estabilidade com um microcomputador.........................................62

4.2 - Calibração do PMTN..........................................................................................63

4.3 - Resultados das aplicações analíticas no PMTN................................................65

4.3.1 - Determinação de sulfato em águas..............................................................65

4.3.1.1 - Planejamento fatorial 2

com ponto central............................................65

4.3.1.2 - Estudo de interferentes em potencial em amostras de água.................67

4.3.1.3 - Estudo de adição e recuperação ...........................................................68

4.3.1.4 - Curvas analíticas para a determinação de sulfato em águas................68

4.3.1.5 - Método de referência.............................................................................71

4.3.1.5.1 - Curva analítica para a determinação de sulfato aplicando o

método turbidimétrico empregando utilizando equipamento comercial.....................71

4.3.1.5.2 - Curva analítica para a determinação de sulfato aplicando os

métodos turbidimétrico e nefelométricos empregando outro espectrofotômetro

comercial....................................................................................................................72

4.3.1.6 - Determinações turbidimétricas e nefelométricas de sulfato em

amostras de águas de lago........................................................................................75

4.3.1.6.1 - Amostras analisadas pelo método turbidimétrico..........................76

4.3.1.6.2 - Determinação de sulfato em água empregando-se o método

nefelométrico com equipamento em campo...............................................................77

4.3.2 - Determinação de N-acetilcisteína................................................................78

4.3.2.1 - Planejamento quimiométrico..................................................................78

4.3.2.2 - Estudo de interferentes em potencial para a determinação de N-

acetilcisteína em amostras farmacêuticas..................................................................79

4.3.2.3 - Estudos de adição e recuperação..........................................................80

4.3.2.4 - Curvas analíticas para a determinação de N-acetilcisteína...................81

4.3.2.5 - Determinação de N-acetilcisteína em amostras farmacêuticas.............83

4.3.3 - Determinação de potássio............................................................................85

4.3.3.1 - Planejamento fatorial 2

com ponto central............................................85

4.3.3.2 - Estudo de interferentes em potencial na determinação de potássio em

amostras de água de coco e energéticos...................................................................86

xvii

4.3.3.3 - Estudos de adição e recuperação..........................................................87

4.3.3.4 - Curvas analíticas para a determinação de potássio..............................88

4.3.3.5 - Determinação de potássio em amostras de água de coco e

energéticos.................................................................................................................90

4.3.4 - Determinação de tiamina.............................................................................92

4.3.4.1 - Planejamento fatorial..............................................................................92

4.3.4.2 - Estudo de interferentes em potencial na determinação de tiamina em

fármacos.....................................................................................................................93

4.3.4.3 - Estudo de adição e recuperação............................................................94

4.3.4.4 - Curvas analíticas para a determinação de tiamina................................95

4.3.4.5 - Determinação de tiamina em amostras farmacêuticas..........................97

4.3.5 - Determinação de captopil.............................................................................99

4.3.5.1 - Planejamento fatorial completo 2

com ponto central............................99

4.3.5.2 - Estudos de possíveis Interferentes em potencial.................................100

4.3.5.3 - Adição e recuperação de captopril em fármacos.................................101

4.3.5.4 - Curvas analíticas para a determinação de captopril............................102

4.3.5.5 - Determinação de captopril em amostras farmacêuticas......................104

CAPÍTULO 5 - CONCLUSÕES................................................................................107

5. Conclusões...........................................................................................................108

CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DOS RESÍDUOS GERADOS E PROPORSTAS

FUTURAS.................................................................................................................110

6.1 - Tratamento dos resíduos gerados...................................................................111

6.2 - Propostas futuras - análise com micro-fluídica................................................111

7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................112

APÊNDICES.............................................................................................................123

Capítulo 1:

Introdução

1- Introdução

1.1 -

Fundamentação teórica

A radiação eletromagnética e suas propriedades fornecem

embasamento teórico para muitos fenômenos descritos nessa dissertação de

mestrado e, portanto

, é n

características

1.1.1 -

Radiação eletromagnética (REM)

A REM pode ser definida como uma forma de energia que se propaga

de um ponto a outro em um meio ma

apresentar

características de onda (ond

espalhamento

ou de partícula (corpusculares) como efeito fotoelétrico e absorção

molecular, apresentando

considera a REM como

composta por partículas, cada uma dessas observam

diferentes fenômenos e em situações distintas

definida

A definição clássica da REM a representa como sendo uma onda que

possui um campo elétrico

planos ortogonais entre si e em relação ao plano de propagação da onda em fase

como

são mostrados na

FIGURA 1.1.1 -

Propagação da radiação e

Campo Magnético, B

Fundamentação teórica

A radiação eletromagnética e suas propriedades fornecem

embasamento teórico para muitos fenômenos descritos nessa dissertação de

, é n

ecessária uma breve elucidação de suas principais

Radiação eletromagnética (REM)

A REM pode ser definida como uma forma de energia que se propaga

de um ponto a outro em um meio ma

terial. E

m determinadas situações

características de onda (ond

ulatórias), como interferência e

ou de partícula (corpusculares) como efeito fotoelétrico e absorção

molecular, apresentando

, portanto,

um comportamento dual. A fís

considera a REM como

sendo composta por ondas

e a física moderna como

composta por partículas, cada uma dessas observam

as propriedades em

diferentes fenômenos e em situações distintas

nas quais

cada teoria é melhor

A definição clássica da REM a representa como sendo uma onda que

possui um campo elétrico

(E) e magnético (B) que oscilam

de forma senoidal

planos ortogonais entre si e em relação ao plano de propagação da onda em fase

são mostrados na

Figura 1.1.1 a seguir:

Propagação da radiação e

letromagnética.

Campo elétrico, E

A radiação eletromagnética e suas propriedades fornecem

embasamento teórico para muitos fenômenos descritos nessa dissertação de

ecessária uma breve elucidação de suas principais

A REM pode ser definida como uma forma de energia que se propaga

m determinadas situações

, pode

ulatórias), como interferência e

ou de partícula (corpusculares) como efeito fotoelétrico e absorção

um comportamento dual. A fís

ica clássica

e a física moderna como

as propriedades em

cada teoria é melhor

A definição clássica da REM a representa como sendo uma onda que

de forma senoidal

planos ortogonais entre si e em relação ao plano de propagação da onda em fase

Eixo de propagação

O movimento ondulatório é caracterizado por alguns parâmetros como

comprimento de onda (λ), período (p), freqüência (ν), velocidade da onda (V), sendo

que no vácuo a velocidade de uma onda independe de ν e alcança o seu valor

máximo em 299. 792. 458 m / s, índice de refração (η), amplitude (A) e potência

radiante (P).

As propriedades corpusculares da REM são definidas e explicadas por

alguns experimentos que comprovam sua interação com a matéria. Os fenômenos

de efeito Compton, efeito fotoelétrico, absorção e emissão de radiação por um átomo

ou por uma molécula (absorção e emissão atômica e molecular) são exemplos dos

fenômenos que caracterizam a teoria corpuscular da REM. Segundo a teoria

moderna, a REM é constituída por pacotes de energia denominados de fótons, cuja

equação é a seguinte:

E = hν

νν

ν (equação de Planck) Equação - 1.1.1

Sendo h a constante de Planck (h = 6,6256 x 10

-34

J s) e ν

νν

ν a freqüência

de radiação (em s

-1

ou Hz).

Concernente às discussões referidas acima, o comportamento dual é um

fato comprovado e a REM apresenta diferentes comportamentos mediante a

natureza do fenômeno experimental observado.

Ao longo da presente dissertação de mestrado ambos os

comportamentos ondulatórios e corpusculares são observados, pois os fenômenos

de espalhamento devido à presença de partículas em suspensão e absorção de

REM por moléculas absorventes são corriqueiramente estudados.

A seguir é mostrado na Tabela 1.1.1 o espectro das REMs descritas na

presente dissertação.

TABELA 1.1.1 - Espectro eletromagnético e fenômenos associados

As regiões definidas como visível e infravermelho do espectro

eletromagnético apresentadas na Tabela 1.1.1 constituem o principal foco das

discussões encontradas na dissertação, pois fornecem o embasamento teórico para

a descrição das técnicas ópticas de análises aplicadas no presente trabalho.

A seguir é dada uma breve descrição do conceito de complementar.

Discutido no âmbito da radiação visível, o conhecimento desse conceito é de

fundamental importância para a interpretação de muitos fenômenos de absorção.

Nesse trabalho, esse conceito será aplicado no estudo dos interferentes em

potencial.

1.1.2 - Cor complementar

1, 3, 4

A luz branca que enxergamos é composta por radiações de vários

comprimentos de onda, sendo assim chamada de luz policromática, como a luz do

sol ou aquela emitida por um filamento incandescente de tungstênio em uma

lâmpada. A luz antes de chegar aos nossos olhos é parcialmente absorvida e

refletida pelas substâncias e objetos que visualizamos. A cor que enxergamos é a

luz complementar da luz branca, ou seja, se o objeto é azul (vemos o objeto azul) ele

absorve com maior intensidade a luz entre 465 - 482 nm (amarela) e absorve menos

REM

Comprimento

de onda (λ)

Freqüência (ν) em

Hertz

(Hz)

Transição

Raios-γ < 0,05 A

> 6,0 x 10

Nuclear

Raios-X

0,05

– 100 A

3,0 x 10

– 6,0 x 10

Elétrons K e L fortemente

atraídos pelo núcleo

Ultra-violeta

10 – 400 nm

7,5 x 10

– 3,0 x 10

Elétrons de média atração

e elétrons de Valência

Visível

400 – 770 nm

3,9 x 10

– 7,5 x 10

Elétrons de valência

Infravermelho

0,77 – 1000 µm

3,0 x 10

– 3,9 x 10

Vibração molecular à

rotação molecular

Microondas

1 – 300 mm

1,0 x 10

– 3,0 x 10

Rotação molecular

Ondas de

rádio

> 300 mm

< 1,0 x 10

Elétrons e spin nuclear

os demais comprimentos de onda, sendo refletida assim com maior intensidade a luz

azul. Na Tabela 1.1.2 é mostrado esse conceito para as demais cores da região do

visível.

TABELA 1.1.2 - Radiações do espectro visível e a correspondente cor complementar

(absorção mais intensa).

Faixas de λ(nm)

Cor visualizada

Principal absorção

400 – 465 Violeta Verde-amarelo

465 – 482 Azul Amarelo

482 – 487 Azul-esverdeado Alaranjado

487 – 493 Turquesa Vermelho-alaranjado

493 – 498 Verde-azulado Vermelho

498 – 530 Verde Vermelho-púrpura

530 – 559 Verde-amarelado Púrpura-avermelhado

559 – 571 Amarelo-verde Púrpura

571 – 576 Amarelo-esverdeado Violeta

576 – 580 Amarelo Azul

580 – 587 Laranja-amarelado Azul

587 – 597 Alaranjado Azul-esverdeado

597 – 617 Laranja-avermelhado Turquesa

617 – 780 Vermelho Turquesa

A cor complementar é um conceito importante para que o analista

saiba e compreenda previamente em que região da radiação visível os experimentos

devem ser conduzidos de forma rápida e prática. Entretanto, para determinar o

comprimento de onda de máxima absorção de uma substância com apreciável

exatidão, o analista pode recorrer a uma análise espectrofotométrica e registrar um

espectro de absorção da substância em estudo. A seguir é mostrada uma

classificação dos métodos espectroquímicos.

1.1. 3 - Métodos Espectrométricos

A espectroscopia é um termo da ciência que detalha a interação dos

diversos tipos de radiação eletromagnética com a matéria. Essa interação pode estar

relacionada com uma variedade de fenômenos físico-químicos. Entretanto, esses

métodos podem ser classificados em cinco classes principais, quatro dessas são

baseadas na determinação direta da radiação eletromagnética (REM) e a outra é

chamada de método indireto, o qual usa propriedades não-ópticas para obter

informações a respeito dos fenômenos ópticos, como mostrado na Tabela 1.1.3.

TABELA 1.1.3. Classificação dos métodos espectroquímicos.

Classe

Fenômeno medido

Exemplos de

Técnicas

Emissão Potência da radiação emitida, Φ

Emissão em chama e

ICP

Absorção

Absorbância ou razão entre potência

incidente e transmitida,

ൌ

െ

log

ሺ

଴

ሻ

Absorção atômica e

absorção no UV-Vis e

Luminescência

Potência da radiação

luminescente, Φ

Fluorescência e

fosforescência

molecular,

quimioluminescência e

fluorescência atômica

Espalhamento

Potência da radiação

espalhada, Φ

Esp

Turbidimetria,

nefelometria e

espalhamento Raman

Indireto

Variação de índice de refração,

ondas acústicas, corrente iônica

Fotoacústica e

fotoionização

ICP = Sigla em inglês referente à Inductively Coupled Plasma (Plasma indutivamente

acoplado). UV-Vis e IR = Ultravioleta – Visível e infravermelho.

Emissão – As espécies do analito emitem específicas radiações

eletromagnéticas em resposta a algum estímulo de excitação realizado em uma

etapa anterior. Esta excitação pode ser estimulada por diversas formas dando

origem as diferentes técnicas de emissão. Conforme as técnicas apresentadas na

Tabela 1.1.3.

Absorção – Neste caso, as espécies absorvem a REM emitida por uma

determinada fonte de radiação causando uma atenuação da mesma. De acordo com

o tipo de espécie absorvente e de radiação envolvida dar-se origem às técnicas

como absorção atômica e molecular no UV-Vis ou no IR.

Luminescência – É um grupo de técnicas baseadas na radiação

emitida por uma espécie excitada, geralmente por uma fonte de radiação ou por uma

reação química. As principais técnicas são citadas na Tabela 1.1.3.

Espalhamento – Quando o fenômeno de interesse está associado a

medidas diretas ou indiretas da intensidade de radiação espalhada por uma solução,

sem alterar a freqüência da radiação incidente (espalhamento elástico), tem-se a

turbidimetria e a nefelometria. Por outro lado, a espectrofotometria Raman utiliza

principalmente a radiação inelástica produzida pela interação entre a matéria e a

REM (quando a freqüência da REM incidente é alterada). O espalhamento elástico

de REM por pequenas partículas, de mesma ordem de grandeza do comprimento de

onda da radiação incidente é chamado de espalhamento Rayleigh. Nesse contexto,

será dada ênfase para turbidimetria e nefelometria.

1.1.3.1 - Análise Turbidimétrica

A turbidimetria

é uma técnica óptica essencialmente quantitativa

baseada na atenuação da radiação incidente devido ao espalhamento da REM por

partículas que se encontram em suspensão em um meio não absorvente. Para ser

considerado um turbidímetro, o instrumento dever ter o detector posicionado em

linha reta (180

) em relação à fonte de radiação utilizada.

Para que ocorra o fenômeno de espalhamento de REM, as partículas

em suspensão devem possuir dimensões da ordem de grandeza do comprimento de

onda da radiação incidente, normalmente com comprimento entre (10

-9

e 10

-6

m).

Este espalhamento é proporcional à quantidade (concentração) das partículas que

se encontram em suspensão

As medidas turbidimétricas têm como principais variáveis: comprimento

de onda da radiação incidente, tamanho e forma das partículas e quantidade de

matéria em suspensão. A expressão que relaciona a intensidade da radiação

incidente com o coeficiente de turbidez é dada por

eII

−

= .

Equação – 1.1.3.1

Sendo, I a intensidade da radiação emergente, I

a intensidade da

radiação incidente, τ a turbidez, ou coeficiente de turbidez e r o caminho óptico. O

coeficiente de turbidez é um termo definido por:

τ =

ଵ଺గ

ଷ

ଽ଴°

Equação – 1.1.3.1a

Sendo ܴ

ଽ଴°

o ângulo ou espalhamento Rayleigh, determinado pela

Equação 1.1.3.1b.

I୰

మ

బ

ൌ

଼గ

ర

ఈ

మ

ర

ሺ

1 ൅ cos ߠ

ଶ

ሻ

ൌ ܴ

ఏ

ሺ

1 ൅ cos ߠ

ଶ

ሻ

Equação – 1.1.3.1b

Sendo, α a polarizabilidade da radiação (constante para uma fonte

estável), λ o comprimento de onda da radiação incidente, θ o ângulo de medida

(geralmente 90

ou 180

) e ܴ

ఏ

ሺ

1 ൅ cos ߠ

ଶ

ሻ

é conhecido como razão de Rayleigh.

De acordo com as Equações 1.1.3.1a e b mantendo-se os devidos

fatores constantes, o coeficiente de turbidez para uma determinada suspensão é

mantido inalterado ao longo das análises e, portanto, a intensidade da radiação

incidente varia apenas com a quantidade de matéria.

Correlacionando a Equação 1.1.3.1 com a lei de Lambert-Beer

1, 3

para

absorção, pois a turbidez é freqüentemente linear para uma determinada faixa de

concentração C, tem-se:

bCK

=−=

log

Equação – 1.1.3.1c

Sendo, S a absorbância e k

o coeficiente de partição, onde:

303,2=

Equação – 1.1.3.1d

Com uma dada solução padrão se determina a razão I / I

, pois b é fixo

e C é conhecido. Uma curva analítica é normalmente utilizada para se determinar a

concentração da espécie de interesse C que está relacionada com o coeficiente de

turbidez τ.

Para que uma suspensão seja um padrão turbidimétrico é necessário

que a mesma possua uma homogeneidade de tamanho das partículas semelhantes

às encontradas nas amostras reais, de modo que as análises das soluções padrão

sejam representativas das amostras. Uma suspensão padrão normalmente utilizada

para calibração de particulado em água é a formazina

1.1.3.2 - Análise Nefelométrica

Diferentemente da turbidimetria, que é uma técnica baseada na

atenuação da radiação incidente devido a partículas em suspensão, a nefelometria é

uma técnica que mede a quantidade de radiação espalhada que chega ao detector

localizado a um ângulo de 90

em relação à fonte de radiação

1, 3, 5

Como pode ser visto na Equação 1.1.3.1c para a turbidimetria, a

intensidade da radiação incidente não é proporcional à concentração, e sim o termo

–log (I / I

). Assim como I e I

variam proporcionalmente, um aumento na intensidade

da fonte não aumentará o sinal analítico turbidimétrico. Todavia, para análises

nefelométricas, existe uma relação linear entre a intensidade da radiação incidente

) e a concentração, como mostrado na seguinte equação:

CKII

Equação – 1.1.3.2

Sendo K uma constante para um dado equipamento. Dessa forma,

quanto mais intensa for à radiação incidente, maior será a magnitude da radiação

espalhada que atingirá o detector localizado a 90° em relação à fonte de REM.

Contudo, a sensibilidade do método analítico não depende exclusivamente da

potência da radiação incidente e da sensibilidade do sensor, mas também das

características da suspensão, como a forma e o tamanho das partículas em

suspensão. Não obstante, a análise nefelométrica é indicada para suspensões

diluídas, enquanto análise turbidimétrica para as suspensões mais concentradas

5, 8

1.2- Instrumentação convencional utilizada nas determinações

turbidimétricas e nefelométricas

1, 3, 9

A instrumentação aplicada nas determinações turbidimétricas é

semelhante àquela adotada para as medidas de absorção molecular UV-Vis com

comprimentos de onda geralmente entre 400 - 470 nm para os equipamentos

convencionais. Em equipamentos mais modernos, as determinações são feitas

naquele intervalo de comprimento de onda ou na região do Infravermelho (IR),

geralmente próximo a 800 nm, conforme a necessidade do analista

. Todavia, para

nefelometria a configuração é um pouco diferente, o detector deve estar localizado a

um ângulo de 90° em relação à fonte de radiação, portanto a instrumentação é

semelhante à utilizada em equipamentos de fluorescência molecular. Contudo, a

região espectral de análise é similar aquela empregada nas determinações

turbidimétricas. Assim, salvo poucas diferenças, os equipamentos apresentam de

forma geral, uma fonte de radiação estabilizada (1), um seletor de comprimento de

onda (2), um dispositivo para conter a amostra (cubeta) – (3), um fotodetector (4) e

um dispositivo para aquisição de dados, interface e comunicação máquina-usuário

(5), conforme visto no diagrama da Figura 1.2.

FIGURA 1.2 - Diagrama de blocos de instrumentos convencionais.

1.2.1 - Fontes de radiação

A fonte de radiação deve ser necessariamente estabilizada para não

ocorrer oscilações da intensidade da REM ao longo das análises. Isso pode

acarretar erros significativos e prejudicar a confiabilidade dos resultados. Além da

estabilidade requerida, uma fonte de REM deve ter potência suficiente para garantir

satisfatória luminosidade sobre a superfície do detector.

As fontes de REMs

são classificadas como contínuas, aquelas que

emitem radiações com diversas freqüências (lâmpada com filamento de tungstênio –

Vis -IR, lâmpadas de deutério e lâmpadas de arco de xenônio e argônio – UV-Vis) e

as fontes de linha, aquelas que emitem um número limitado de radiações de

diferentes freqüências (lâmpadas de catodo oco usadas em espectrofotômetros de

absorção atômica). Além dessas, novas fontes de REM com alta tecnologia têm sido

desenvolvidas como LASER (do inglês, Light Amplification by Stimulated Emission of

Seletor de

comprimento de onda

(2)

Fonte de

radiação (1)

Dados

Espectro

Detector 180°(4)

Aquisição de dados (5)

Cubeta (3)

Detector 90° (4)

Radiation) e diodos emissores de luz (LEDs, do inglês Light Emitting Diodes) para a

região do visível e infravermelho.

As fontes supramencionadas podem operar em dois regimes de tempo,

o modo pulsado e o contínuo por meio de um sicronizador adequado.

Será dada ênfase em seguida as fontes de radiação a base de LED,

fontes de REMs utilizadas na construção do equipamento proposto neste trabalho de

mestrado.

1.2.1.1 - Definição e funcionamento dos diodos emissores de luz

LED é um dispositivo semicondutor eletroluminescente que quando

submetido à passagem de corrente elétrica emite REM em uma estreita faixa de

freqüências. Esse é caracterizado por possuir uma junção p-n (excesso (p) – falta de

elétrons (n) em relação à camada de valência). Algumas dopagens tipo p são Al, Ga,

In, Tl e do tipo n são Ar, Sb quando comparadas com o semicondutor.

Uma junção desse tipo permite assim o movimento dos pares elétrons-

buracos (semicondutor com excesso e região com falta de elétrons) e o movimento

dos elétrons na direção inversa sempre que o dispositivo é adequadamente

polarizado. A difusão em direções opostas cria uma barreira à passagem dos

portadores de carga gerando uma elevada resistência no dispositivo. Em outras

palavras, essa elevada resistência causada pelo fluxo das espécies em direções

opostas cria uma corrente chamada de corrente retificada. Corrente esta que só

existe quando um potencial é aplicado e os elétrons migram em apenas um sentido

haja vista a elevada resistência em percorrer no sentido contrário. Essa passagem

de corrente excita os elétrons da banda de condução formando pares do tipo

elétrons – espécies com falta de elétrons. Quando esses elétrons relaxam e

retornam aos níveis de menor energia emitem luz na forma de REM, com E ൌ hν.

Os LEDs são dispositivos caracterizados por emitirem REMs

praticamente monocromáticas, com largura de banda geralmente da ordem de 20

nm. Baixo custo, facilidade de aquisição e manuseio são outras características

desses dispositivos. Para acionar um LED é necessária apenas uma fonte de

alimentação que polarize o catodo (-) e o anodo (+) normalmente entre 3,0 a 9,0 V e

uma resistência para limitar a corrente geralmente na faixa de 10 – 300 mA.

Atualmente, os LEDs apresentam suficiente eficiência luminosa, baixo consumo de

corrente e elevada vida útil (por volta de 100.000 horas), devido principalmente aos

avanços nas ciências de materiais.

1.2.2 - Sistema seletor de comprimento de onda

3, 4

Para serem utilizadas em fotômetros ou espectrômetros, as radiações

oriundas das fontes de radiação citadas na seção anterior necessitam ser a mais

monocromática possível, conforme descrita na lei de Lambert-Beer. Para tal,

sistemas seletores de comprimento de onda a base de filtros ópticos (absorção e

interferência) como nos fotômetros e colorímetros ou monocromadores (a base de

grades de difração, prismas ou redes holográficas) como nos espectrofotômetros

podem ser utilizados. Esses últimos são normalmente utilizados em equipamentos

que fazem a varredura de comprimento de onda e são capazes de fornecer um

espectro eletromagnético em uma faixa de comprimento de onda variável. Contudo,

são os principais responsáveis por encarecer diversos dos equipamentos

comerciais.

Os filtros de absorção e interferência possuem baixa transmitância

(geralmente entre 20 - 80 %) e apresentam uma largura de banda da ordem de 50 -

250 nm que pode ser relativamente larga para algumas aplicações, contribuindo

assim no aumento da substituição dos mesmos pelos monocromadores. Os

monocromadores possuem além dos elementos dispersores de REM citados acima,

aparatos ópticos tais como lentes focalizadoras e colimadoras, fendas e arranjos de

espelhos.

1.2.3 - Dispositivo para conter a amostra (cubeta)

Os dispositivos que contém as amostras podem ser de vidro, quartzo

ou plásticos transparentes e incolores, uma vez que as análises turbidimétricas e

nefelométricas convencionais são realizadas geralmente no intervalo de

comprimento de ondas de 400 a 470 nm.

A cubeta deve estar sempre limpa, desengordurada e com menor

quantidade de arranhões e ranhuras possíveis. Os arranhões e as ranhuras

espalham a radiação incidente e podem provocar erros experimentais. As cubetas

podem ser em fluxo ou em batelada e devem estar preferencialmente em um

compartimento separado para evitar a avaria do equipamento nos casos de

vazamento das soluções.

1.2.4 - Principais características dos fotodetectores

A radiação ao ser emitida pela fonte apropriada é submetida a um

sistema seletor de comprimento de onda como descrito anteriormente na seção

1.2.2, antes de interagir com o material contido na cubeta. Todavia, no caso de

LAZER e LED como fontes de REM não há necessidade de tal dispositivo seletor

devido à característica intrínseca dos mesmos de serem praticamente

monocromáticos

. A REM emitida pela fonte interage com a amostra e atinge a

superfície foto-sensível dos fototransdutores, produzindo uma corrente no canal

emissor

. Atualmente, existem diversos tipos de fotodetectores que podem ser

divididos entre dispositivo foto - emissivos (fotomultiplicadoras, fototubos), dispositivo

de junção p-n (fotodiodos e fototransistores), células foto-condutivas, células

fotovoltáicas e transdutores de transferência de carga tipo CCD do inglês, Charge

Coupled Device ou do tipo CID do inglês, Charge Injection Device.

Para que o foto-sensor seja empregado em aplicações analíticas é

necessário que o mesmo apresente uma relação linear entre a intensidade da REM

incidente sobre sua superfície e a corrente gerada no canal emissor. Além disso, o

detector deve ter uma sensibilidade coerente com a aplicação em questão, resposta

rápida, facilidade de amplificação e interface com outros periféricos. Outro fator

importante é que a variação da REM incidente sobre a superfície do detector deve

ser exclusivamente da interação com a matéria em análise para evitar que radiações

espúrias sejam detectadas. Dessa maneira, os sensores ópticos devem ser

rigorosamente protegidos de REM externas. Entre os tipos de fotodetectores

mencionados será dada ênfase a fototransistores como sensor óptico.

1.2.4.1 - Fototransistores

e mecanismo de funcionamento

3, 9

No fotodiodo a absorção de REM dar-se-á na junção p-n. A REM

incidente causa uma excitação dos elétrons da banda de valência para a banda de

condução, levando a formação de pares elétrons-buracos (semicondutor com

excesso e região com falta de elétrons). Nesse contexto, os portadores de carga

majoritários gerados, migram em direções opostas, criando uma camada de

depleção com poucas cargas. Uma baixa concentração de portadores de carga

minoritários presentes em cada região movimenta-se em direção à camada de

junção criando uma corrente. Essa corrente é proporcional à intensidade de luz

incidente sobre sua superfície. Em muitos casos, a carga é medida diretamente ou

convertida em voltagem proporcional à potência da radiação incidente, fazendo à

corrente transpassar por um resistor de resistência relativamente elevada

(geralmente de 10 kΩ), dando origem aos fototransistores. Assim, sempre que for

utilizado o termo fototransistor, entende-se que o sinal analítico medido não é a

corrente gerada e sim a diferença de potencial nos terminais do dispositivo.

1.2.5 - Dispositivo para aquisição de dados, interface e

comunicação máquina- usuário

Logo após o fotodetector converter a REM incidente sobre sua

superfície, em um sinal elétrico mensurável, este deve ser processado e

apresentado ao usuário da forma mais conveniente e prática possível para uma

melhor interpretação dos dados obtidos. Os dispositivos eletrônicos de comunicação

mais antigos eram os registradores xy que usavam papel milimetrado para registrar

os dados obtidos. Outros dispositivos também foram e continuam sendo usados,

como osciloscópios e multímetros. Com o advento do computador, com todos os

seus periféricos, esse se tornou o instrumento de interface e comunicação mais

utilizado para obtenção, interpretação e visualização dos dados. Entretanto, será

utilizado nessa presente dissertação outro tipo de dispositivo para a aquisição,

interface e comunicação entre o usuário e a máquina, os chamados

microcontroladores com mostradores digitais a base de display de LCD (do inglês

Liquid Crystal Display).

1.3 - Instrumentação específica para determinações turbidimétrica

ou nefelométrica com calibração internacional

Existem no mercado equipamentos que operam exclusivamente como

turbidímetros ou nefelômetros

. Esses para serem comercializados de acordo com

alguns órgãos internacionais devem possuir configurações pré-estabelecidas e

serem devidamente calibrados. Primeiramente aplicados para determinação de

turbidez dos diversos tipos de águas, agências nacionais de muitos países vêm

tentando padronizar, uniformizar e internacionalizar os métodos turbidimétricos e

nefelométricos para a determinação de particulados em diversas amostras

aquosas

12,13

. Uma forma de padronizar

as análises é categorizar os muitos

equipamentos que existem no mercado, em função de três parâmetros importantes,

a saber: tipo de luz incidente (luz incandescente, LED ou LASER), ângulo entre o

detector e a fonte de luz (90

± 20

, 180

e 30

± 15

e, o menos comum, forward

scatter, espalhamento posterior, detector localizado entre 90 e 180°) e a terceira é a

presença de múltiplos detectores e múltiplos feixes de luz que utilizam um algoritmo

de combinações para obter o resultado final, os chamados multibeam (múltiplos

feixes).

A Figura 1.3 mostra às configurações dos equipamentos com relação

ao arranjo angular entre o detector a fonte de REM.

FIGURA 1.3 - Ilustração mostrando o espalhamento de REM e a posição do detector

em relação à fonte de radiação incidente.

O padrão de turbidez utilizado para a calibração dos equipamentos é

outro fator importante, pois os resultados das análises podem ter um elevado

coeficiente de variação devido a diferentes formas de calibração, utilização e

manipulação dos dados

. Na Tabela 1.3 são mostrados alguns métodos

internacionalmente aceitos com as configurações de cada equipamento.

Fonte

30 ± 15°

90 ± 20°

90° < θ < 180°

180°

TABELA 1.3 - Normas internacionais de formato, calibração e manuseio dos dados.

Geometria do detector

Comprimento de onda

Luz branca, ou com pico

de emissão entre 400-

680nm

Monocromador ou emissão

em torno de 780- 900 nm

(infravermelho)

Uso de apenas um feixe de luz

em relação ao feixe

Unidade de Turbidez

Nefelométrica (NTU -

Nephelometric Turbidity

Unit)

Unidade Nefelométrica de

Formazina (FNU –

Formazin Nephelometric

Unit)

e outros ângulos em

relação ao feixe com um

algoritmo para

combinação dos

resultados

Unidade de Razão

Turbidez Nefelométrica

(NTRU - Nephelometric

Turbidity Ratio Unit)

Unidade de Razão

Nefelométrica de

Formazina (FNRU -

Formazin Nephelometric

Ratio Unit)

± 15

backscatter

(retroespalhamento)

Unidade de

Retroespalhamento (BU-

Backscatter Unit)

Unidade de

Retroespalhamento de

Formazina (FBU- Formazin

Backscatter Unit)

180

(Atenuação)

Unidades de Atenuação

(AU – Atenuation Units)

Unidades de Atenuação

Formazina (FAU –

Formazin Atenuation Units)

Uso de múltiplos feixes de luz e detectores

e outros ângulos em

relação ao feixe, com um

algoritmo para

combinação das

respostas de cada feixe.

Unidade de Múltiplos

Feixes de Turbidez

Nefelométrico (NTMU -

Nephelometric Turbidity

Multibeam Unit)

c,d

Unidade de Múltiplos

Feixes Nefelométrico

Formazina

(FNMU - Formazin

Nephelometric Multibeam

Unit)

a. USEPA método 180.1 define a geometria óptica para medidas usando NTU. O

detector deve estar posicionado 90

± 30

em relação ao feixe de luz incidente. A

fonte de REM deve ser à base de filamento de tungstênio como temperatura de

trabalho entre 2.200- 3000 K. Com formazina como padrão de turbidez (fonte:

U.S. Environmental Protection Agency, 1993)

b. ISO 7027 define a geometria óptica para medidas usando FNU. O detector deve

estar a um ângulo de 90° ± 2.5° em relação ao feixe de luz incidente. Feixe esse

que deve ser emitido por um diodo emissor de luz (LED) na região do

infravermelho entre 860 ± 60 nm. Com formazina como padrão de turbidez (fonte:

International Organization for Standardization)

c. MEBAK: Mitteleuropäishe Brautechnische Analysenkommission, Central

European brew-technical analysis commission. Segundo esse órgão, as medidas

são feitas utilizando monocromador com pico de emissão em comprimento de

onda em 650 ± 30 nm. O padrão de turbidez é formazina, como alternativa pode-

se utilizar estireno - divinil benzeno ou dióxido de silício

d. ASTM – International (do inglês, American Society for Testing and Materials): As

análises devem ser realizadas com equipamento operando com lâmpada de

tungstênio e com o detector localizado a 90° em relação à mesma. O padrão de

turbidez é a base de formazina. (fonte: ASTM International, 2003a, D1889–00)

Além dessas unidades, tem-se a LASER Turbidity Units dada em

(mNTU), para equipamentos que utilizam LASER como fonte de REM. Esses são

caracterizados por apresentarem elevada sensibilidade e resolução

1.4 – Introdução a sistemas microcontrolados

Os microcontroladores

foram desenvolvidos à medida que circuitos

integrados (CI) com uma quantidade cada vez maior de transistores foram

incorporados em uma única unidade denominada chip. Esta unidade é a base da

tecnologia utilizada em microprocessadores. Os microprocessadores integrados a

periféricos tais como memória, linhas de entrada e de saída, temporizadores em

elevado grau de integração dão origem aos conhecidos microcontroladores.

Um microcontrolador

é um dispositivo de dimensões da ordem de

dezenas de centímetros que é capaz de realizar várias funções de controle, como o

faz um microcomputador. Nele está inserido uma unidade de memória, uma CPU

(Central Processing Unit), unidade de entrada e saída, unidade de temporização,

conversor analógico digital (A / D) e um programa que controla todos os periféricos

interligados às suas portas de entrada e saída.

Dentre os microcontroladores existentes no mercado, a série PIC

(Peripherical Interface Controller) produzidas pela Microchip Technology Inc., possui

total autonomia para realizar um completo sistema digital programável. Existem

diferentes tipos de PIC das famílias 10MCU, 12MCU, 14MCU, 16MCU e 18MCU.

Cada família difere entre si pelo número de portas de entrada e saída, do tipo de

memória FLASH, EPROM, do número de portas, capacidade da memória RAM e

outros aplicativos. A família 18MCU é a única que possui comunicação USB

18, 19

1.4.1 – Campo de aplicação dos microcontroladores

Microcontroladores são empregados no sensoriamento de parâmetros

físico-químicos

e biológicos

, tendo também aplicação nas áreas de computação

e engenharia eletrônica

22, 23

. Sua utilização torna muitos processos rápidos, com

maior grau de automação que os convencionais

22, 24

. Assim, sistemas

microcontrolados vêm ganhando espaço, devido principalmente ao avanço

tecnológico que permitem que os mesmos possuam uma maior capacidade de

armazenamento, velocidade de processamento e a possibilidade de realização de

múltiplas tarefas simultaneamente

22, 24, 25

. O emprego destes sistemas em química é

evidenciado pela redução de tempo e de custos por análises e pela possibilidade de

miniaturização devido às suas pequenas dimensões

26, 27

1.4.2 - Revisão bibliográfica referente ao uso de LED e PIC.

Na Figura 1.4.2 é mostrada uma ilustração dos diversos temas

envolvidos na presente dissertação de mestrado, com o intuito de formular uma

pesquisa bibliográfica concisa no âmbito do contexto do trabalho.

FIGURA 1.4.2 – Multidiversidade referente aos diversos campos de trabalho.

Realizando uma pesquisa no portal ISI web kownledge sobre os itens

mostrados na Figura 1.4.2, formulou-se a Tabela 1.4.2.

LED

Light Emitting Diode

Microcontroller

PIC

Photometer

Spectrophotometer

Turbidimeter

Nephelometer

TABELA 1.4.2 - Pesquisa realizada para o período de 1970 - 2009 explorando as

palavras chaves de forma individual, aos pares e em trio. Os valores entre

parênteses são os resultados das pesquisas em números de artigos encontrados. O

símbolo ( / ) significa o uso de uma ou outra palavra utilizada na pesquisa.

Individual Em pares

Microcontroller (1476) Microcontroller / PIC - LED (97)

Microcontrolled - analytical (20) LED - Spectrophotometer (85)

LED (112.116) LED - Photometer (67)

Spectrophotometer (6487) Microcontrolled photometer (8)

Photometer (2822) Microcontrolled spectrophotometer (5)

Turbidimeter (122) Microcontroller / PIC turbidimeter (0)

Microcontroller PIC 16F877 (8) Microcontroller / PIC nephelometer (0)

Microcontroller PIC 18F4550 (0) LED turbidimeter (1)

Nephelometer (663) LED nephelometer (6)

Em trio

Microcontroller - LED - photometer (6)

Microcontroller - LED - Spectrophotometer (2)

PIC- LED- photometer (3)

PIC- LED- Spectrophotometer (2)

Microcontrolled / PIC - LED- turbidimeter / nephelometer (0)

Fonte: web of science

, último acesso em 15 de maio de 2009.

Como pode ser observado na Tabela 1.4.2, poucos são os trabalhos na

área de instrumentação analítica que utilizam microcontroladores como unidade de

processamento e aquisição de dados, principalmente em equipamentos que

empregam análises turbidimétrica e nefelométrica. Dentre os poucos trabalhos que

abordam sistemas portáteis de baixo custo constituídos por esses dispositivos, a

totalidade utiliza microcontroladores baseados na comunicação serial RS232 (como

os microcontroladores PIC da família 16MCU) que não mais acompanham os

microcomputadores mais modernos

21, 29-33

Há descrito na literatura equipamentos que utilizam LED como fonte de

radiação em fotômetros ou em espectrofotômetros, entretanto, poucos foram

dedicados a construção de turbidímetros ou nefelômetros

. Artigos referentes a

equipamentos microcontrolados que usam LED como fonte de REM para

instrumentação específica de turbidímetros ou nefelômetros não são encontrados no

portal ISI web kownledge. Entretanto, pesquisando na rede mundial (internet)

encontram-se alguns artigos que utilizam mircrocontroladores e LEDs para análise

turbidimétrica, porém fazem uso de fibras ópticas que aumentam um pouco o custo

do equipamento e não fazem menção à análise seqüencial turbidimétrica e/ou

nefelométrica e nem tão pouco usam microcontroladores programáveis pelo

protocolo USB como o 18F4550 utilizado na presente dissertação de mestrado

35, 36

Diante dessas circunstâncias, utilizou-se o PIC18F4550

para

controlar todas as funções do turbidímetro- nefelômetro microcontrolado portátil

(PMTN- Portable Microcontrolled Turbidimeter Nephelometer). Assim, pode-se dizer

com segurança que o trabalho é pioneiro na aplicação de tal instrumentação para

análises turbidimétricas e nefelométricas seqüencial de substâncias químicas de

interesse empregando um microcontrolador programável pelo protocolo USB. A

seguir são relatados alguns trabalhos pertinentes às discussões feitas acima,

lembrando que os equipamentos que utilizam microcontroladores apresentam

apenas a comunicação serial para interface com periféricos.

Mesmo não utilizando microcontroladores, Liu & Dasgupta,

desenvolveram em 1996 um equipamento a base de LED, fibras ópticas e fotodiodos

(sensores) para análises turbidimétrica e nefelométrica de sulfato empregando a

técnica de spot test. Eles concluíram, nesse caso, que ambas as técnicas se

completavam no que se refere à faixa linear de trabalho e que os limites de detecção

(LD) e limites de quantificação (LQ) são dependentes dos sistemas químicos e não

apenas do sistema de detecção utilizados. A foto-corrente produzida foi

correlacionada com o sinal que eles chamaram de sinal analítico de absorbância e

sinal analítico nefelométrico. Ambos os dados em unidades arbitrárias, pois o

equipamento não foi devidamente calibrado e não se enquadra nas normas

internacionais de padronização descritas pelos órgãos da seção 1.3

Gaião et al.

30, 31

desenvolveram instrumentos microcontrolados que

utilizam LEDs para aplicações analíticas. Eles construíram um fotômetro

microcontrolado com PIC 16F887 (PIC com comunicação serial) e o aplicaram para

análises clínicas de proteínas totais, ferro e albumina com resultados compatíveis

com os fotocolorímetros e espectrofotômetros comerciais. Em outro trabalho,

construíram um fotômetro NIR (do inglês, Near Infrared), fotômetro com LED

infravermelho, para análise tipo screenning (análise discriminatória do tipo sim ou

não) para o controle da qualidade de gasolinas com bons resultados, e tempo de

análise reduzido em relação aos métodos oficiais de análise.

Veras et al.

desenvolveram um espectrofotômetro microcontrolado

com comunicação serial usando LED branco como fonte de radiação e mídia de CD

(sigla do inglês, Compact Disck) como dispersor de REM para análise multivariada

de corantes alimentícios. Resultados consistentes com boas figuras de mérito foram

obtidos empregando esse equipamento, mesmo possuindo uma instrumentação

simples e de baixo custo.

Cantrell & Ingle

desenvolveram um espectrômetro que utiliza um

sensor a base de fotodiodo tipo RGB (sigla do inglês para Red, Green, Blue). O

equipamento foi calibrado com corantes alimentícios para explorar três regiões de

comprimentos de onda distintos, a saber: região azul (400 - 540 nm) verde (500 -

640 nm) e vermelha (600 - 910 nm), sendo que o sensor possui fotodiodos

específicos para cada região espectral. Entretanto, o equipamento apresentou baixa

sensibilidade e baixa precisão analítica para as análises estudadas.

Garcia et al.

desenvolveram um turbidímetro com múltiplos feixes

para análise turbidimétrica de água. Esses pesquisadores utilizaram um

microcontrolador com comunicação serial para acionamento dos LEDs

infravermelhos como fonte de radiação em 860 nm. Entretanto, o uso de fibras

ópticas pode encarecer um pouco mais o equipamento construído. O uso apenas de

radiação IR pode causar perda de sensibilidade em alguns casos, pois a

sensibilidade em tais comprimentos de onda é um pouco menor do que usando

medidas convencionais entre 400 - 470 nm (região do azul)

6, 38

1.5 - Revisão bibliográfica dos analitos estudados

1.5.1 - Determinação de sulfato

A USEPA (United States Environmental Protection Agency) com as

normas publicadas em EPA 822-R-02-033 e a WHO (Word Health Organization)

descrevem alguns estudos referentes às concentrações de sulfato ingeridas.

Segundo esses órgãos, sulfato não apresenta até o momento indícios de toxicidade,

bio-acumulação, atividades cancerígenas ou irritabilidade em níveis de concentração

abaixo de 400 mg / L. Entretanto, estudos têm mostrado que altas concentrações de

sulfato > 1500 mg / L podem causar efeitos laxativos, irritabilidade da pele, ou em

casos extremos, a diarréia não patológica. Contudo, um controle na concentração de

sulfato em águas é importante sobre o ponto de vista da qualidade dos corpos

hídricos sujeitos a utilização humana

Concentrações de sulfato podem levar a modificações irreversíveis em

muitos ecossistemas devido ao mesmo ser um micronutriente em potencial. Estudos

têm mostrado que pequenas variações na alteração no nível de sulfato podem levar

a morte de uma espécie de musgo aquático Fontinalis antipyretica, que é uma

espécie de planta muito utilizada como marcador biológico por ser sensível a

variação na concentração de sulfato. Uma variação elevada na concentração de

sulfato pode estar relacionada à atividade de poluição dos ecossistemas aquáticos,

decorrente de atividades humanas, como despejo de lixo de indústrias químicas,

alimentícias e até mesmo da excreção humana, atividades que aumentam a

concentração de sulfato nos corpos d’água

Sulfato tem sido determinado por um procedimento clássico

gravimétrico empregando cloreto de bário como precipitante. Entretanto, esse

método é muito lento e trabalhoso

. Diante disso, pesquisadores vêm adaptando

essa reação química de precipitação em métodos turbidimétricos

43, 44

A CETESB

(Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do

Estado de São Paulo) emprega o método turbidimétrico como referência para

análise de sulfato em águas destinadas ao consumo da população. Outros

procedimentos, visando aumentar a sensibilidade ou a praticidade destas

determinações têm sido desenvolvidos.

Elenkova et al.

desenvolveram um método gravimétrico com

precipitação do sulfato na forma de sulfato de chumbo alternativamente ao método

convencional, melhorando assim a sensibilidade do método, contudo introduzindo

um reagente de alta toxicidade. Outros pesquisadores, como Santelli et al.

e Krug

et al.

têm buscado melhorar as condições de análise desenvolvendo sistemas em

fluxo com o objetivo de diminuir o tempo de análise e a quantidade de reagentes

utilizados.

As técnicas como eletroforese capilar

, nefelometria usando

espectrofluorímetro com duplo monocromador

, AAS (do inglês, Atomic Absorption

Spectrometry)

, ICP AES - HG (do inglês, Inductively Coupled Plasma Atomic

Emission Spectroscopy - Hydride Generation)

e potenciometria com eletrodos íon-

seletivos a sulfato

e bário

também têm sido utilizadas para medidas diretas e

indiretas de sulfato.

1.5.2 -

Determinação de N

A N-a

cetilcisteína é um fá

grupo tiol que lhe confere propriedade

(L-α-acetamido–β-

ácido mercaptopropiônico

Figura 1.5.2,

possui diversas propriedades

antioxidante

55, 56

FIGURA 1.5.2 –

Fórmula estrutura

Devido a essas características

tratamento de câncer

aplicações, a

desintoxicação

importantes apl

icações desse

Diversos

métodos foram desenvolvidos

analito, dentre eles podem ser

High Performance Liquid Chomatography

fluorimétricos

e espectrômetros

capilar com

detecção por quimi

técnicas eletroanalítica

s também tê

trabalhos na literatura q

ue exploram os métodos turbidimé

A Farmacopéia B

N-

acetilcisteína com nitrato de mercúrio

indicador e um eletrodo de calome

de ser um método laborio

mercúrio,

sendo assim, um

empregado.

Uma alternativa

foi proposta por nosso grupo de pesquisa. O método desenvolvido por

al.

, é baseado n

a titulação condutométrica

Determinação de N

-acetilcisteína

cetilcisteína é um fá

rmaco utilizado

devido principalmente ao

grupo tiol que lhe confere propriedade

s redutoras (SHO

). Este composto de nome

ácido mercaptopropiônico

), cuja fórmula quí

mica é

possui diversas propriedades

, sobretudo como

agente mucolítico e

Fórmula estrutura

l da N-acetilcisteína.

Devido a essas características

, a N-acetilcisteí

na tem sido

, HIV

e disfunção mitocondrial

. Dentre as muitas

desintoxicação

de metais pesados (Pb)

e paracetamol

icações desse

fármaco relatadas na literatura

métodos foram desenvolvidos

para a determinação deste

analito, dentre eles podem ser

destacados aqueles empregando

High Performance Liquid Chomatography

) com detectores

e espectrômetros

de massa

. Outras

técnicas

detecção por quimi

luminescência

, espectrofoto

metria UV

s também tê

m sido empregadas

. Entretanto

ue exploram os métodos turbidimé

tricos.

A Farmacopéia B

rasileira

recomenda a titulação

acetilcisteína com nitrato de mercúrio

usando um fio de ouro como eletrodo

indicador e um eletrodo de calome

lano saturado como referência

de ser um método laborio

so, esse faz uso de reagentes e eletrodos à base de

sendo assim, um

método com elevada toxicidade

Uma alternativa

ao método recomendado pela F

foi proposta por nosso grupo de pesquisa. O método desenvolvido por

a titulação condutométrica

de N-acetilcisteína

com cobre II

devido principalmente ao

). Este composto de nome

mica é

mostrada na

agente mucolítico e

na tem sido

utilizada no

. Dentre as muitas

e paracetamol

também são

para a determinação deste

destacados aqueles empregando

HPLC (do inglês,

) com detectores

amperométricos

técnicas

como eletroforese

metria UV

-Vis

66, 67

. Entretanto

, poucos são os

recomenda a titulação

potenciométrica da

usando um fio de ouro como eletrodo

lano saturado como referência

. Entretanto, além

so, esse faz uso de reagentes e eletrodos à base de

atualmente pouco

macopéia Brasileira

foi proposta por nosso grupo de pesquisa. O método desenvolvido por

Janegitz et

com cobre II

usando

um condutivímetro com cela condutométrica de vidro termostatizada e uma bureta

automática para a inserção de titulante (sulfato de cobre II) na referida cela. Com

esse método simples e rápido foi possível determinar N-acetilcisteína com um erro

relativo em torno de 0,8 % quando comparado com o método recomendado pela

Farmacopéia Brasileira.

Suarez et al.

propuseram um método turbidimétrico para a

determinação de N-acetilcisteína com íons prata como agente precipitante. A curva

analítica foi linear no intervalo de concentração de 1,0 × 10

-4

a 1,0 × 10

-3

mol L

-1

com

um LD de 5,0 × 10

-5

mol L

-1

1.5.3 - Determinação de potássio

Potássio é conhecido como um importante micronutriente para o

desenvolvimento de plantas, por participar de alguns processos metabólicos tais

como ativação, controle osmótico de economia de água, produção de carboidratos e

equilíbrio iônico

. Para os seres humanos o potássio é um importante cátion

intracelular

. Noventa por cento da totalidade de potássio no organismo está livre.

Os 10 % restantes estão associados a células vermelhas do sangue, ossos e tecidos

do cérebro. Apenas 2% estão disponíveis no fluido extracelular. O principal órgão

regulador da concentração de potássio no corpo é o rim, e a principal via de

eliminação é urinária.

Uma doença conhecida como hipocalemia está associada à baixa

concentração de minerais no organismo, principalmente potássio. Essa baixa

concentração de potássio altera o equilíbrio iônico entre o meio extracelular e

intracelular causando distúrbios principalmente nas células do miocárdio. Esse

distúrbio pode causar uma arritmia no tecido muscular cardíaco e ao evoluir o

quadro clínico pode levar o paciente a uma parada cardíaca e, conseqüentemente, a

morte

73, 74

. Para prevenir o organismo de tal doença, o consumo equilibrado de

potássio pode ser realizado por meio de fontes, a saber: frutas como uvas passas,

damasco e água de coco, peixes (bacalhau) e feijão.

Devido à sua importância, potássio tem sido determinado

principalmente por: espectrometria de absorção e emissão atômica

, ICP OES (do

inglês, Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy)

, ICP MS (do

inglês, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)

, eletroforese capilar

eletrodos íon-

seletivos (pote

abalhos que utilizam métodos turbidimétricos ou nefelométricos

Tubino

et al.

reação

entre potássio e

em plantas

e soro

sanguí

ambos os trabalhos

, sobretudo q

Zagatto e

t al.

sódio

para a determinaçã

em fluxo (FIA –

Flow Injection Analysis

método. De fato,

70 determinações por hora foram conseguidas com o sistema

utilizado.

1.5.4 –

Determinação de

A tiamina ou vitamina B

água e de fundamental importância para evitar uma doença conhecida como

Beriberi

, cujos sintomas freqüentes são: Insônia, nervosismo, irritação, fadiga,

depressão,

perda de apetite

falta de memória e concentração

FIGURA 1.5.4 –

Fórmula estrutura

Uma alimentação balanceada a base de feijão, fígado, alimentos

integrais (pão, arroz), ovo, legumes

necessidade da vitamina pelo organismo. Essa doença é corrique

alcoólicos e fumantes, pois o álcool e o tabaco são os principais responsáveis pela

não absorção dessa substância pelo organismo.

A F

armacop

por meio da reaçã

o entre a tiamina e

tiocromo,

uma espécie flu

nm. A Farmacopéia B

ritânica recomenda um procedimento gravimétrico pela reaç

seletivos (pote

nciometria direta)

. No entanto,

abalhos que utilizam métodos turbidimétricos ou nefelométricos

et al.

desenvolveram um método

turbidimétrico

entre potássio e

tetrafenilborato de sódio para

a determinação de potássio

sanguí

neo

O método apresentou elevada seletividade

, sobretudo q

uando realizado em solução fortemente básica.

t al.

utilizaram a reação empregando

para a determinaçã

o de potássio

em vegetais explorando

Flow Injection Analysis

) para aumentar a

freqüência

70 determinações por hora foram conseguidas com o sistema

Determinação de

tiamina

A tiamina ou vitamina B

(Figura

1.5.4) é um pó branco solúvel em

água e de fundamental importância para evitar uma doença conhecida como

, cujos sintomas freqüentes são: Insônia, nervosismo, irritação, fadiga,

perda de apetite

dores no abdômen e no peito, e problemas associados

falta de memória e concentração

Fórmula estrutura

l da molécula de tiamina.

Uma alimentação balanceada a base de feijão, fígado, alimentos

integrais (pão, arroz), ovo, legumes

verduras amargas e peixe suprem a

necessidade da vitamina pelo organismo. Essa doença é corrique

alcoólicos e fumantes, pois o álcool e o tabaco são os principais responsáveis pela

não absorção dessa substância pelo organismo.

armacop

éia Americana

recomenda o método espectrofluorimétrico

o entre a tiamina e

hexaciano

ferrato de potássio para gerar o

uma espécie flu

orescent

e com emissão de luz azul medida

ritânica recomenda um procedimento gravimétrico pela reaç

. No entanto,

poucos são os

abalhos que utilizam métodos turbidimétricos ou nefelométricos

turbidimétrico

baseado na

a determinação de potássio

O método apresentou elevada seletividade

uando realizado em solução fortemente básica.

tertrafenilborato de

em vegetais explorando

sistemas de análise

freqüência

analítica do

70 determinações por hora foram conseguidas com o sistema

FIA

1.5.4) é um pó branco solúvel em

água e de fundamental importância para evitar uma doença conhecida como

, cujos sintomas freqüentes são: Insônia, nervosismo, irritação, fadiga,

dores no abdômen e no peito, e problemas associados

Uma alimentação balanceada a base de feijão, fígado, alimentos

verduras amargas e peixe suprem a

necessidade da vitamina pelo organismo. Essa doença é corrique

ira em anêmicos,

alcoólicos e fumantes, pois o álcool e o tabaco são os principais responsáveis pela

recomenda o método espectrofluorimétrico

ferrato de potássio para gerar o

e com emissão de luz azul medida

entre 400 - 450

ritânica recomenda um procedimento gravimétrico pela reaç

ão

da tiamina com ácido

potenciométricos

, cromatográficos

espectrofotométricos

também têm sido

Lingane &

diferencial polarográfico para a determinação

complexo B. E

sse método é uma

gravimétrico utilizado

pela

pela Farmacopéia Americana

mercúrio, mesmo que sejam em baixas concentrações, estão sendo gradativamente

substituídos

devido à elevada toxicidade

Costa-N

eto

na reação entre o

ácido silicotu

em fluxo.

Esse método em fluxo desenvolvido foi

recomendado pela Farmacopéia Britânica, tendo como principais vantagens a

elevada seletividade e sensibilidade

insolúvel medido em 420 nm. Com esse método foi possível obter uma faixa linea

de 5,0 x 10

-5

a 3,0 x 10

-4

1.5.5 -

Determinação de

A fórmula estrutural do

3-mercapto-2-

metilpropionil]

FIGURA 1.5.5 –

Fórmula estrutural do c

O captopril foi uma das primeiras drogas utilizadas para controlar a

pressão arterial de pacientes no Brasil

no mecanismo

de bloqueio da enzima conversora de angiotensina

bloqueio permite um relaxamento das paredes das artérias

sanguínea

e melhorando

da tiamina com ácido

silicotungstico

82,84-85

Métodos

, cromatográficos

, eletroforéticos

, fluorescentes

também têm sido

utilizados.

Lingane &

Davies

aplicaram a técnica eletroanalítica de

diferencial polarográfico para a determinação

simultânea de

algumas vitaminas do

sse método é uma

alternativa simples e efici

ente

pela

Farmacopéia Britânica

e ao fl

uorimétrico recomendado

pela Farmacopéia Americana

. Contudo,

métodos baseados na utilização de

mercúrio, mesmo que sejam em baixas concentrações, estão sendo gradativamente

devido à elevada toxicidade

eto

et al.

desenvolveram um método turbidimétrico

ácido silicotu

ngstico com vitamina B

em meio ácido

Esse método em fluxo desenvolvido foi

uma adaptação do

recomendado pela Farmacopéia Britânica, tendo como principais vantagens a

elevada seletividade e sensibilidade

, devido à formação de um complexo basta

insolúvel medido em 420 nm. Com esse método foi possível obter uma faixa linea

mol L

-1

com um LD de 1,0 x 10

-5

mol L

-1

Determinação de

captopril

A fórmula estrutural do

captopril,

cuja nomenclatura química é 1

metilpropionil]

-L-prolina, é mostrada na

Figura 1.5.5.

Fórmula estrutural do c

aptopril.

O captopril foi uma das primeiras drogas utilizadas para controlar a

pressão arterial de pacientes no Brasil

. Essa droga é um anti-

hipertensivo que atua

de bloqueio da enzima conversora de angiotensina

bloqueio permite um relaxamento das paredes das artérias

reduzindo a pressão

e melhorando

a eficiência d

o bombeamento do sangue pelo coração

Métodos

polarográficos

, fluorescentes

aplicaram a técnica eletroanalítica de

pulso

algumas vitaminas do

ente

ao método clássico

uorimétrico recomendado

métodos baseados na utilização de

mercúrio, mesmo que sejam em baixas concentrações, estão sendo gradativamente

desenvolveram um método turbidimétrico

baseado

em meio ácido

com detecção

uma adaptação do

método

recomendado pela Farmacopéia Britânica, tendo como principais vantagens a

, devido à formação de um complexo basta

nte

insolúvel medido em 420 nm. Com esse método foi possível obter uma faixa linea

cuja nomenclatura química é 1

-[(2S)-

Figura 1.5.5.

O captopril foi uma das primeiras drogas utilizadas para controlar a

hipertensivo que atua

de bloqueio da enzima conversora de angiotensina

(AS). Este

reduzindo a pressão

o bombeamento do sangue pelo coração

94, 95

Tal como a N-acetilcisteína, o captopril têm propriedades redutoras e pode agir no

combate a radicais livres. Tratamentos a base de captopril também têm sido

estudados em pacientes diabéticos, principalmente aqueles com diabetes tipo II

Devido à sua importância, muitos métodos analíticos têm sido

desenvolvidos para identificar e quantificar essa droga em diversas matrizes, desde

aquelas mais simples, como formulações farmacêuticas, como também em urina

sangue

. Nesse âmbito, HPLC com detectores UV

e fluorimétricos

constituem os

métodos mais utilizados. Contudo, outros métodos analíticos têm sido usados como

eletroforese capilar com detecção UV

100

, espectrofotometria

101

quimiluminescência

102

e técnicas eletroquímicas

O método recomendado pela Farmacopéia Americana é baseado na

titulação iodimétrica com detecção espectrofotométrica em 350 nm

103

Ribeiro et al.

101, 104

desenvolveram um método baseado na titulação

potenciométrica empregando a reação ácido-base entre o captopril e hidróxido de

sódio. Para esse método, foi utilizado um potenciômetro e um eletrodo de vidro

combinado. Esse método mostrou-se bastante simples e rápido, para a

determinação de captopril, com resultados compatíveis aos obtidos por meio da

aplicação do método recomendado pela Farmacopéia Americana.

Lourenção et al.

desenvolveram um método alternativo ao

recomendado pela Farmacopéia Americana para a determinação de captopril. O

método é baseado na titulação condutométrica de captopril por meio da reação de

precipitação desse fármaco com íons cobre II. Com esse método simples e preciso

foi possível determinar captopril em formulações farmacêuticas com um desvio

padrão relativo menor que 5,0 %.

Schmidt Jr. et al.

adaptaram o método recomendado pela

Farmacopéia Americana para a determinação de captopril em um sistema de

análises em fluxo. A implementação do sistema FIA permitiu uma maior economia

dos reagentes utilizados e um aumento considerável da freqüência analítica, pois 72

determinações por hora foram realizadas. Com esse método foi possível obter um

limite de detecção de 1,0 x 10

-6

mol L

-1

e um coeficiente de variação de 1,2%.

1.6 - Introdução a planejamentos quimiométricos

A utilização de planejamentos univariados no objetivo de se atingir uma

condição ótima de um dado experimento poderá ser exaustivamente buscada ou

testada. Diante disso, a quimiometria utiliza a estatística e a matemática para auxiliar

nas interpretações químicas podendo direcionar os experimentos no intuito de

encontrar, com um menor número de experimentos as melhores condições químicas

para a análise requerida. Em quimiometria, uma forma bastante prática e útil de

encontrar essas melhores condições experimentais são por meio da aplicação de

planejamentos fatoriais

105

Os planejamentos fatoriais completos com réplicas no ponto central

são expressos na forma 2

, onde a base (número 2) representa dois níveis distintos

estudados, por exemplo, o nível maior (+) e o nível menor (-) de uma determinada

variável, enquanto o termo n representa a quantidade de variáveis estudadas nesses

níveis. As réplicas no ponto central são formas de estudar um nível médio entre

esses supracitados com uma determinada quantidade de réplicas necessárias para

obtenção de alguns parâmetros estatísticos importantes, como desvio padrão do

método.

Esses planejamentos serão aplicados aleatoriamente e os resultados

serão expostos em termos do gráfico dos efeitos para observar quais variáveis são

mais importantes estatisticamente. No gráfico dos efeitos, cada variável e suas

combinações revelam o peso que apresentam na correspondente resposta analítica.

De modo que, quanto mais distantes do ponto de probabilidade zero, maior será a

importância estatística da variável e de suas combinações estudadas. As variáveis

mais importantes e seus respectivos níveis serão utilizados ao longo de todos os

experimentos.

Poucos são os trabalhos que empregam planejamentos

quimiométricos

106

para a determinação de condições ótimas de análise em

procedimentos que envolvem métodos turbidimétricos ou nefelométricos.

Capítulo 2:

Objetivos

–

Objetivos

2.1 - Objetivos gerais

Desenvolver equipamento portátil e de baixo custo utilizando

microcontrolador PIC com tecnologia USB para análises turbidimétricas e

nefelométricas.

2.2 - Objetivos específicos

 Hardware (parte física): Emprego de LEDs de elevada intensidade

como fonte de radiação e avaliação do sensor mais apropriado para as análises.

Desenvolvimento do circuito eletrônico do equipamento proposto, compartimento

óptico e conclusão final do equipamento.

 Software (programa): Com a parte física concluída (LEDs,

sensores, dispositivos eletrônicos, circuito eletrônico) foi iniciado o desenvolvimento

do programa em linguagem C gravado na memória EPROM do microcontrolador PIC

18F4550 que controla e gerencia todas as funções do PMTN.

 Aplicação: Calibração do equipamento construído com um padrão

de turbidez internacionalmente aceito e recomendado à base de solução de

formazina. Calibrado o PMTN, esse está apto para a determinação de analitos de

interesse e os resultados obtidos são comparados com diferentes técnicas utilizadas

como métodos comparativos para atestar a qualidade do PMTN.

Capítulo 3:

Experimental

3 - Experimental

3.1 – Reagentes, soluções e preparo das amostras

3.1.1 – Determinação de sulfato

Soluções estoque (100 mL) 500 mg / L de sulfato de sódio (Synth),

soluções estoque (250 mL) 15 % (m / v) de cloreto de bário (Merck) e uma solução

(100 mL) 1,5 % (m / v) de álcool polivinílico (Sigma) foram preparadas por

dissoluções apropriadas de suas respectivas massas com água deionizada. O ácido

clorídrico (Merck) concentrado (20 mL) (37 % (v / v)) foi utilizado para ajustar o pH

das soluções preparadas. O preparo da solução de álcool polivinílico necessitou de

aquecimento por 30 minutos para melhor dissolução.

Soluções (25 mL) utilizadas na avaliação do efeito de concomitantes:

cloreto de sódio (Dinâmica), cloreto de potássio (Synth), carbonato de cálcio (Rield),

cloreto de magnésio (Synth), nitrato de sódio (Synth), brometo de potássio (Vetec),

fosfato di-ácido de potássio (Synth), cloreto férrico hexahidratado (Synth) e fluoreto

de sódio (Merk).

As amostras (500 mL) de água foram adquiridas em dois pontos

distintos da represa do Lago Monjolinho da cidade de São Carlos- SP, na entrada e

na saída das dependências da UFSCar. Acondicionadas em recipientes de PVC

(cloreto de polivinila), filtradas com papel de filtro de porosidade de 0,5 µm e

analisadas em campo.

3.1.2

–Determinação de N-acetilcisteína

Soluções estoque (100 mL) 8,5 x 10

-3

mol L

-1

de N-acetilcisteína

(Sigma) e soluções estoque (100 mL) 0,1 mol L

-1

de sulfato de cobre (Merck) foram

preparadas por dissoluções apropriadas de suas respectivas massas com água

deionizada. Uma solução (100 mL) de polietilenoglicol (Synth) de concentração 1,5

% (v / v) e ácido clorídrico (Merck) concentrado também foram usados.

As seguintes soluções (25 mL) foram utilizadas nos testes referentes a

estudos de concomitantes: Soluções de sacarina sódica (Synth), fosfato di-ácido de

potássio (Synth), celulose cristalina (Aldrich), benzoato de sódio (Vetec), frutose

(Sigma), sacarose (Aldrich), sal dissódico do ácido etilenodiaminotetraacético

(EDTA) adquirido da Synth e tartrazina (Sigma).

As amostras de N-acetilcisteína foram adquiridas em farmácias do

comércio local. Os comprimidos (10 de cada uma das amostras) foram macerados e

posteriormente, massas de 2 e 6 g foram pesadas e dissolvidas para preparar 100

mL de soluções desse analito utilizando água deionizada. As soluções contendo o

princípio ativo foram submetidas ao ultra-som por 30 minutos e em seguida filtradas.

3.1.3

–Determinação de potássio

Soluções estoque (100 mL) 8,5 x 10

-3

mol L

-1

de cloreto de potássio

(Synth), soluções estoque (50 mL) 3,5 % (m / v) de tetrafenilborato de sódio (Sigma)

e solução (100 mL) 1,5 % (m / v) de álcool polivinílico (Sigma) foram preparadas por

dissoluções apropriadas de suas respectivas massas com água deionizada. Para o

preparo das soluções de tampão borato foram utilizadas uma solução (100 mL) 0,1

mol L

-1

de ácido bórico (Merck) e uma solução (100 mL) 0,1 mol L

-1

de hidróxido de

sódio (Synth). Para o preparo da solução de álcool polivinílico necessitou-se de

aquecimento por 30 minutos.

Soluções (25 mL) utilizadas para estudos de concomitantes: cloreto de

sódio (Dinâmica), carbonato de cálcio (Rield), cloreto de magnésio (Synth), frutose

(Sigma), benzoato de sódio (Vetec), citrato de sódio anidro (Synth), sacarose

(Aldrich), tartrazina (Sigma), EDTA (Synth), amaramth (Sigma), fast green (Sigma-

Aldrich) e azul brilhante (Sigma-Aldrich).

Para uma melhor homogeneização da solução de tetrafenilborato de

sódio foi necessária a utilização de banho ultra-sônico por 1 h, com posterior filtração

em papel de filtro de porosidade de 0,5 µm.

As amostras contendo potássio (água de coco e bebidas energéticas)

foram adquiridas em supermercados do comércio local. Apenas as amostras de

água de coco necessitaram ser filtradas.

3.1.4

–Determinação de vitamina B

Soluções estoque (100 mL) 7,5 x 10

-3

mol L

-1

de tiamina (Sigma),

soluções estoque (100 mL) 7,5 x 10

-3

mol L

-1

de ácido silicotungstico (Aldrich) foram

preparadas por dissoluções apropriadas de suas respectivas massas com água

deionizada. Uma solução (100 mL) de polietilenoglicol (Synth) de concentração 1,5

% (v / v) e 20 mL de ácido clorídrico (Merck) concentrado (37 % (v / v)) também

foram usados.

Soluções (25 mL) utilizadas para avaliação de concomitantes:

Povidona (Aldrich), amido (Merck), vitamina B

(cianocobalamina) da Sigma, ácido

ascórbico (vitamina C) da Sigma, riboflavina (Sigma), lactose (Aldrich), sulfato

ferroso (Reagen) e sulfato de zinco (Vetec).

As amostras de tiamina e de fármacos do complexo B foram adquiridas

em drogarias do comércio local. Os comprimidos (1 de cada uma das amostras)

foram macerados e posteriormente, massas de 300 mg foram pesadas e dissolvidas

para preparar 500 mL de soluções desse analito utilizando água deionizada.

As soluções contendo o princípio ativo foram submetidas ao ultra-som

por 30 minutos e em seguida filtradas.

3.1.5

–Determinação de captopril usando íons prata (Ag

) como

reagente

Soluções estoque (100 mL) 5,0 x 10

-2

mol L

-1

de captopril (Magistral) e

soluções estoque (100 mL) 5,0 x 10

-3

mol L

-1

nitrato de prata (Nuclear) foram

preparadas por diluições apropriadas de suas respectivas massas com água

deionizada. Uma solução (100 mL) 1,5 % (v / v) de polietilenoglicol (Synth) foi

preparada por dissolução apropriada com água deionizada.

Soluções (25 mL) utilizadas para estudos de interferentes: Solução de

manitol (Sigma), ácido esteárico (Carlo Erba), amido (Merck), celulose cristalina

(Aldrich), frutose (Sigma), sacarose (Aldrich), lactose (Aldrich) e glicose (Aldrich).

As amostras de captopril foram adquiridas em farmácias do comércio

local. Os comprimidos (6 de cada uma das amostras) foram macerados e

posteriormente, massas de 75 mg foram pesadas e dissolvidas para preparar 25 mL

de soluções desse analito utilizando água deionizada.

As soluções contendo o princípio ativo foram submetidas ao ultra-som

por 30 minutos e em seguida filtradas.

3.1.6

– Reagentes e soluções de utilização comum

Solução concentrada de perclorato férrico para corrosão das placas de

cobre de circuito impresso.

Suspensões de alumina (Al

) 5 % (m / v) necessária para polimento

das cubetas de plástico.

Solução estoque (1 L) de formazina (4000 NTU). Preparada pela

mistura equitativa de uma solução de hexaetilenotetramina (hexamina) de

concentração 125 g / L (previamente filtrada com papel de filtro de 0,5 µm) e uma

solução de sulfato de hidrazina 12,5 g / L. A solução de formazina foi mantida em

repouso por 24 h em temperatura ambiente (25°C) e armazenada em frasco âmbar

antes do uso. Conservada em temperatura de 20 - 25 °C, a solução é estável por um

ano. Ambos os reagentes foram adquiridos da Sigma-Aldrich.

Para o preparo de todas as soluções e diluições foi utilizada água

devidamente deionizada (Milli-Q Plus, Millipore, Bedford, EUA).

3.2 - Equipamentos e acessórios

Na Tabela 3.2 estão listados os equipamentos e acessórios utilizados

para o desenvolvimento experimental.

TABELA 3.2 – Listagem dos equipamentos e acessórios utilizados.

 Espectrofotômetro Shimadzu modelo

2550 UV-Vis com duplo feixe, com

cubeta de quartzo de 1 cm

 Espectrofotômetro Ocean Optics

modelo USB 2000, com fibra ótica Ps

50-2 e cubeta de quartzo de 1 cm

 Espectrofotômetro de absorção

atômica GEMINI Intralab modelo AA

12/1475, com lâmpada de catodo oco de

potássio L 233

 Potenciostato / galvanostato Autolab,

com uma cela eletroquímica

convencional, com: contra-eletrodo (fio

de platina), referência (Ag / AgCl, 3,0

mol L

−1

/ KCl) e eletrodo de trabalho

(eletrodo de mercúrio de gota pendente)

 Potenciômetro Orion modelo EA 940

equipado com um eletrodo de vidro

combinado

 Condutivímetro micronal B330 com

com cela condutométrica de vidro

termostatizada

 Bureta automática Schott Gerate

modelo T80/20 com capacidade de

inserção de 0,5 mL

 Termômetro digital INSTRUTHERM

modelo TE- 400

 Cronômetro digital Casio HS-3  Multímetro digital GoldStar DM-341

 Balança analítica Quimis AS 210  Interface USB NI USB-6008

 Ultra-som Unique modelo 1400A  Placa de estudo PICGÊNIOS

 Agitador magnético HANNA HI 190M

 Carregador de bateria 110 V

GOLDEN TIME modelo GT 804ª

 Aquecedor EquipaLABOR TE- 085  Microcomputador Intel Pentium 4

3.2.1 – Componentes eletrônicos e materiais em geral para a

confecção do PMTN (Portable Microcontrolled Turbidimeter

Nephelometer)

 Componentes e materiais utilizados na construção do PMTN, Tabela 3.2.1.

TABELA 3.2.1 – Lista de dispositivos e componentes eletrônicos utilizados.

 LEDs com máxima emissão em 405

nm, 470 nm e 880 nm (IR)

 1 conector de bateria

 2 fototransistores

 3 potenciômetros de 5 kΩ e 1

potenciômetro de 1 kΩ

 1 microcontrolador PIC18F4550  1 cristal oscilador de 8 MHz

 1 LCD 16 x 2

 Resistores de 1kΩ (4), 10kΩ (3) e

5k2Ω

 2 caixas pretas, uma de dimensões

21 x 15 x 10 cm e outra de 17 x 12 x 9

 Capacitores cerâmicos de 22 µF (3) e

10 µF (6) e eletrolíticos de 100 µF (4) e

50 µF (2)

 1 circuito integrado Max232  1 regulador de tensão 7805

 1 conector USB  5 diodos 4001

 4 chaves eletromecânicas

 1 placa de cobre de fibra de vidro 20 x

15 cm

 1 CI BC548  Fios flexíveis

 1 bateria recarregável de 8,4 V  2 blocos de acrílico

 TRANSFER de circuito impresso

 Parafusos com rosca

 Solda

 Cubeta de plástico de 1 cm de

caminho óptico

3.3 - Construção e desenvolvimento do Turbidímetro / Nefelômetro

Microcontrolado Portátil

3.3.1 – Seleção dos LEDs

Inicialmente foi realizada a seleção das melhores fontes de REMs

existentes no mercado a base de LED para o PMTN. A seguir, na Figura 3.3.1 são

mostrados os espectros de emissão dos LEDs (LED1), cujo comprimento de onda de

máxima emissão (λmáx.) é 405 nm e LED2 (λmáx. = 470 nm).

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

1000

2000

3000

4000

Intensidade( U.A)

Comprimento de onda (nm)

FIGURA 3.3.1 - Espectro de emissão dos LEDs utilizados neste projeto. LED1

(InGaN, 405 nm, 80 mcd) modelo L200CUV405-8D e LED2 (InGaN, 470 nm) modelo

L200CWR3KF-15D

107

de alto brilho ( do inglês, ultrabright, 4.500 mcd) ambos da

LEDtronics

. Os espectros foram obtidos utilizando um espectrofotômetro Ocean

Optics USB 2000 com fibra óptica modelo ps50-2.

Os LEDs apresentam máxima intensidade de emissão na região violeta

- azul do espectro eletromagnético. Escolheram-se esses LEDs, pois a maioria das

análises turbidimétricas encontradas na literatura

utiliza fontes de radiação que

emitem na faixa de 400 - 480 nm. Os valores de intensidade da Figura 3.3.1 são

dados numa unidade arbitraria (U.A.) e foram normalizados em 4.000 U.A. Vale

salientar que, o LED2 é muito mais intenso que o LED1 e foi utilizado no módulo

nefelométrico do equipamento. A unidade mcd (milicandela) expressa à intensidade

de radiação por unidade de área incidente

3, 107

Os LEDs são diretamente comunicados com o PIC e são acionados via

software. O LED1 possui uma resistência de limitação de corrente para que no

máximo 2 mA passem pelo mesmo para evitar aquecimento o qual compromete a

qualidade das medidas em termos de reprodutibilidade, precisão e exatidão. A baixa

corrente utilizada permite determinações turbidimétricas sem saturar o sensor. O

LED2 será acoplado a um BC548, que tem a função de fornecer uma maior corrente

ao LED2 e com isso um elevado brilho (elevada potência luminosa), necessário para

medidas nefelométricas. Os LEDs utilizados com fonte de radiação apresentam uma

largura de banda (λ

1/2máx.

) de 15 nm, relativamente estreitas para este tipo de fonte

de radiação.

LED1

LED2

Como discutido anteriormente, para o equipamento atender às normas

ISO 7027, o mesmo deve também ser operado usando a faixa espectral na região

do infravermelho. Sendo assim, também foram acoplados dois LEDs IR e um sensor

IR para tais finalidades. As medidas com IR também são necessárias para evitar

possíveis interferências da cor das amostras, conforme será discutido na seção

resultados e discussão (capítulo 4). Na Figura 3.3.1a é mostrado o espectro de

emissão do LED IR.

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

1000

2000

3000

4000

Intensidade (UA)

Comprimento de onda (nm)

FIGURA 3.3.1a - Espectro de emissão do LED IR (880 nm) modelo QED 223

(AlGaAs) da Fairchild

108

semiconductor

, cujo espectro foi obtido com o mesmo

equipamento da Ocean Optics citado na Figura 3.3.1.

Observa-se que a largura de banda (λ

1/2máx.

) é maior do que para os

LEDs 1 e 2 (80 nm). Essa maior largura de banda é uma limitação intrínseca dos

materiais utilizados na confecção de LEDs IR.

Para realizar as análises com IR no PMTN os LEDs 1 e 2 devem ser

substituídos pelos respectivos LEDs IR, simplesmente tirando o plug (conector) que

conecta os seus terminais. A mesma posição e corrente elétrica operacionais são

conseguidas, pois a resistência não é alterada e existem algumas peças móveis em

acrílico que permitem a substituição e o encaixe dos LEDs sempre na mesma

posição. Isso é importante para manter inalterada a potência da REM incidente e o

caminho óptico. Mais detalhes são discutidos na seção 3.3.6. Outra forma de

garantir essa característica padrão é observar os valores mostrados no LCD do

equipamento, pois um default (condição padrão) é mostrado quando opta-se pela

função 1 no menu principal, ver seção 3.3.7. Essa função permite que o

equipamento faça leituras dos dois sensores, mostrando os valores zerados em

termos de sinal turbidimétrico e nefelométrico. Caso isso não ocorra, potenciômetros

de ajuste são utilizados até zerar os valores, como discutido na seção 3.3.6.

3.3.2 - Estudos sobre os sensores do PMTN

Concomitantemente às pesquisas realizadas sobre as fontes de REM,

foram realizadas pesquisas referentes aos sensores mais adequados para a

confecção do PMTN. Na Figura 3.3.2 é mostrada a curva de resposta do sensor

utilizado.

FIGURA 3.3.2 – Curva de resposta dos sensores da linha TSLX257

(TAOS)

. O

sensor TSLB257 é aquele que melhor responde na região azul. Dados fornecidos

pelo datasheet do fabricante (TAOS

)

109

O sensor TSLB257 apresenta uma resposta linear (potencial em V)

com a intensidade da radiação incidente e, além disso, apresenta filtros que cortam

as demais freqüências associadas a outras REMs da região visível, sendo específico

para análises em comprimentos de onda próximos na região azul. O circuito

equivalente é apresentado na FIGURA 3.3.2a.

FIGURA 3.3.2a – Circuito equivalente do sensor TSLB257 TAOS

. Pino 1, 2 e 3 são

respectivamente GND (terra), alimentação (5 V) e saída de sinal em volts (V). Com R

= resistor de 10 kΩ.

A radiação emitida pelos LEDs atinge a superfície fotossensível do

sensor e gera uma corrente elétrica que é convertida em potencial no canal emissor

(pino 3). Este sensor apresenta baixo ruído (4 mV) e consumo de corrente (10 mA)

com uma ampla faixa linear de resposta. O sensor será acoplado ao

microcontrolador e a resposta analógica será convertida a digital através do

conversor analógico digital (A / D) interno do PIC com resolução de 10 bits, via

software escrito em linguagem C, ver seção 3.3.7.

O LED2 ultrabrigth (azul 470 nm, 4.500 mcd) deve ficar a 90° em

relação à fonte de radiação, pois é utilizado no módulo nefelométrico. Esse LED

quando posicionado em 180° (turbidimétrico), conduz a uma saturação indesejada

do sensor, mesmo utilizando baixa corrente elétrica (1 mA) na alimentação. Uma

baixa corrente de trabalho (menor que 1 mA) no LED2 ocasiona uma instabilidade

na luminosidade do mesmo, de modo que esse foi calibrado para operar com 100

mA de corrente em módulo pulsado.

Conforme justificado e discutido na seção 3.3.1, o uso de LED IR no

PMTN requer um sensor IR necessário para realizar tais análises. Abaixo na Figura

3.3.2b é mostrada a curva de resposta do sensor Infravermelho.

FIGURA 3.3.2b – Curva de resposta do sensor IR TSL260R-LF (TAOS)

, com

máxima sensibilidade exatamente na mesma região de maior intensidade luminosa

do LED IR em 880 nm.

O sensor IR apresenta um circuito equivalente com configuração

semelhante ao do sensor TLSB257 (Figura 3.3.2a).

Como pode ser observado, ambos os sensores apresentam máxima

sensibilidade exatamente na máxima emissão dos LEDs utilizados. Esse conjunto

óptico certamente permitirá resultados satisfatórios, pois estão sendo explorados os

melhores parâmetros de cada um desses componentes.

3.3.3 -

Microcontrolador

microcontrolador

18F4550 como

as seguintes



Memória



Tamanho da memória: 32 k



Memória



Número de portas de entrada e saída: 35;



Interface



Número de instruções 16.384

FIGURA 3.3.3 -

Configuração dos pinos do

as portas analógicas A; as portas B (33

27 -

30) devem ser configuradas para portas de entrada, saída ou entrada/saída, V

alimentação positiva, V

USB

, osc1 e osc2 são os pinos que recebem o cristal oscilador do

O PIC

é controlado uti

110, 111

através do

software

gravado no PIC

através d

programa em linguagem de máquina em hexadecimal e grava o conteúdo na

memória EPROM do

PIC

MICROGENIOS

®19

, o progr

Microcontrolador

PIC utilizado

microcontrolador

PIC (Figura 3.3.3)

utilizado no pr

as seguintes

características principais:

Memória

RAM: 2048 bytes;

Tamanho da memória: 32 k

bytes;

Memória

EPROM: 256 bytes;

Número de portas de entrada e saída: 35;

Interface

USB 2.0 com velocidade de 12

Mbit/s

Número de instruções 16.384

Configuração dos pinos do

PIC

18F4550. Dos pinos 2 a

as portas analógicas A; as portas B (33

- 40); C (15 -

17 e de 23

30) devem ser configuradas para portas de entrada, saída ou entrada/saída, V

alimentação positiva, V

é alimentação negativa, V

USB

é a alimentação do sistema

, osc1 e osc2 são os pinos que recebem o cristal oscilador do

é controlado uti

lizando um programa escrito em l

software

mikroC 8.0 da mikroelektronika

®112

. Este programa será

através d

e um compilador apropriado que converte o conteúdo do

programa em linguagem de máquina em hexadecimal e grava o conteúdo na

PIC

, este compilador é o Winpic800 3.60 fornecido pela

, o progr

ama é mostrado na seção 3.3.7.

utilizado no pr

ojeto é do tipo

Mbit/s

;

18F4550. Dos pinos 2 a

10 são para

17 e de 23

- 26) e D (19 - 22 e

30) devem ser configuradas para portas de entrada, saída ou entrada/saída, V

é a alimentação do sistema

, osc1 e osc2 são os pinos que recebem o cristal oscilador do

PIC.

lizando um programa escrito em l

inguagem

. Este programa será

e um compilador apropriado que converte o conteúdo do

programa em linguagem de máquina em hexadecimal e grava o conteúdo na

, este compilador é o Winpic800 3.60 fornecido pela

3.3.4 - Placa de estudos

É uma ferramenta importante para auxiliar no desenvolvimento do

projeto. Com esta placa é possível testar alguns dispositivos eletrônicos a serem

utilizados na construção do PMTN como os LEDs, sensores e o PIC, além da

gravação do software escrito em linguagem C. Na Figura 3.3.4 tem-se uma fotografia

da placa de estudo PICGÊNIOS da MICROGENIOS

FIGURA 3.3.4 - Fotografia da placa de estudos MICROGENIOS utilizada.

Essa placa de estudos é completa e possui todos periféricos úteis para

elaboração de projetos, podendo ser comunicada com o computador pelo endereço

serial (RS232) ou pela porta USB. Com a placa de estudos foram gravados todos os

programas de teste e o programa principal do PMTN proposto. Essa placa pode ser

operada em sistemas operacionais desde Windows

98 até Windows vista

, sem

problema de compatibilidade de software.

Com a parte óptica e software concluída, foi inicializada a construção

do circuito eletrônico do equipamento.

3.3.5 - Circuito eletrônico do PMTN

O circuito eletrônico projetado para o PMTN é mostrado na Figura

3.3.5, na forma de diagrama de blocos com o intuito de simplificar o entendimento,

dividindo-o em diversas unidades. As unidades são definidas conforme a função que

desempenham no circuito eletrônico.

FIGURA 3.3.5 - Diagrama de blocos do circuito eletrônico do equipamento proposto

(PMTN). PIC (1), comunicação (serial e USB - (2)), controle (3), LEDs (4), fonte de

alimentação +5 V (5), sensores (6) e LCD (7).

O circuito eletrônico é formado pelas seguintes unidades principais:

 Unidade de controle central (1)  O PIC controla todas as funções

do equipamento, desde funções mais simples como: ligar LEDs e acionar o sensor

em módulo pulsado, até funções mais complexas como fazer a comunicação serial

ou USB, armazenamento de dados, acionar o LCD e receber os comandos dos

botões de controle. Uma vez gravado o programa em um computador, esse

microcontrolador gerencia todas as funções do equipamento sendo o principal

responsável pela portabilidade e automação do mesmo. Um cristal oscilador de 8

MHz é o dispositivo encarregado de sicronizar as funções do PIC;

 Unidade de comunicação (2)  O equipamento pode ser

comunicado com um microcomputador pela porta USB ou pela serial. Esta

comunicação é para a transmissão e recepção de dados entre ambos, conforme

simbolizado pelas linhas paralelas mostradas na FIGURA 3.3.5;

 Unidade de controle (3)  Existem três botões no equipamento

aptos à comunicação com o usuário. Os botões 1 e 3 servem para retroceder ou

avançar as opções mostradas do menu (itens) principal e o botão 2 (central) foi

ajustado para receber o comando de enter (confirmação) de qualquer função do

menu principal escrito no software, discutido com mais detalhes nas seções 3.3.7 e

3.3.8. Esses são acoplados a porta C do PIC (nos pinos 15, 16 e 17);

 Fonte de radiação (4) Para o PMTN estão sendo utilizados LEDs

como fontes de radiação praticamente monocromáticas, cujas características foram

mostradas na seção 3.3.1. Os LEDs operam em regime pulsado (50 ms) para evitar

o aquecimento dos mesmos. Um potenciômetro de 5 kΩ controla a corrente dos

LEDs para que 100 mA sejam usados no módulo nefelométrico e 2 mA no módulo

turbidimétrico, os quais estão ligados aos pinos 27 e 28 do PIC, respectivamente. Os

LEDs do módulo nefelométrico foram acoplados a um dispositivo conhecido como

BC548 com o objetivo de aumentar a luminosidade dos mesmos;

 Unidade de alimentação (5)



O PMTN apresenta uma fonte de

alimentação composta por um transformador de 110 V / ± 9 V que fornece uma

corrente de 300 mA quando o equipamento é ligado em rede elétrica convencional.

Uma ponte de diodo, um regulador de tensão (7805) 5V e dois capacitores

eletrolíticos de 1000 µF (35 V) também compõem a fonte de alimentação. O

equipamento também pode ser alimentado externamente, pois um conector de

bateria foi adaptado logo após a ponte de diodo na fonte de alimentação. Com isso,

uma fonte de potencial constante entre 5 a 30 V pode ser acoplada sem danos ao

circuito eletrônico. Com essas fontes, é possível alimentar adequadamente todo o

circuito eletrônico e o PIC como mostrado na Figura 3.3.5;

 Unidades dos sensores (6)  Os sensores 1 (TSLB257) e 2

(TSL260R-LF) ambos da TAOS

convertem a luz que atingem suas superfícies em

um potencial (fototransistor). O potencial é medido no pino 3 de cada sensor. Os

valores em potencial (mV) são digitalizados pelo converso interno de 10 bits do PIC

(A / D) e mostrados no LCD do equipamento. Os sensores têm o GND (terra) no pino

1 e alimentação no pino 2 (5 V). Os sensores estão ligados nos pinos 2 e 3 do PIC,

como representados na Figura 3.3.5;



Unidade de visualização (7

nefelômetro são vistos num

perceba o fenômeno de interesse e o visualize na tela do mesmo. Optou

la simplicidade e baixo custo, devido à proposta inicial da instrumentação. Os

valores digitais mostrados no

unidades requeridas nas análises

ligado à porta B do

PIC

dados

, como devidamente indicados por meio das linhas mostradas na Figura 3.3.5.

Os demais pinos do

LCD

fonte de alimentação.

O circuito eletrônico

dimensões 21 x 15 x 20 cm

3.3.6 –

Compartimento

Um compartimento óptico

eletrônico foi construído com o objetivo de

soluções

ou algum tipo de acidente pu

como pode ser visto na Fig

FIGURA 3.3.6 -

Fotografia do compartimento óptico desenvolvido

(a) sensores, com o se

nsor

LED2

, (b) cubeta de plástico (descartável), (c)

nefelométrico e (e) ajuste de posicionamento

reflexões da luz, o compartimento

Unidade de visualização (7

) 

Os dados obtidos pelo turbidímetro

nefelômetro são vistos num

display digital (visualizador)

. Este permite que o usuário

perceba o fenômeno de interesse e o visualize na tela do mesmo. Optou

la simplicidade e baixo custo, devido à proposta inicial da instrumentação. Os

valores digitais mostrados no

LCD são convertidos para

as correspondentes

unidades requeridas nas análises

turbidimétricas e nefelométricas. O

PIC

os pinos 35 a 40, os chamados pinos de transmissão de

, como devidamente indicados por meio das linhas mostradas na Figura 3.3.5.

LCD

são aterrados (GND

), o pino 1 é alimentado

O circuito eletrônico

foi acondicionado em uma caixa preta de

dimensões 21 x 15 x 20 cm

, conforme mostrado na seção 3.3.8.

Compartimento

óptico

Um compartimento óptico

externo ao módulo

que contêm o circuito

eletrônico foi construído com o objetivo de

evitar que pos

síveis

ou algum tipo de acidente pu

dessem gerar curto-

circuit

como pode ser visto na Fig

ura 3.3.6.

Fotografia do compartimento óptico desenvolvido

nsor

TSLB257 frontal com LED1 e TSL

260R

, (b) cubeta de plástico (descartável), (c)

LED1

módulo turbidimétrico, (d)

nefelométrico e (e) ajuste de posicionamento

da cubeta

e dos

reflexões da luz, o compartimento

foi

pintado com tinta preta fosco

Sensores (a)

LED1 (c)

LED2 (d)

Cubeta (b)

Ajuste (e)

Os dados obtidos pelo turbidímetro

. Este permite que o usuário

perceba o fenômeno de interesse e o visualize na tela do mesmo. Optou

-se por este

la simplicidade e baixo custo, devido à proposta inicial da instrumentação. Os

as correspondentes

turbidimétricas e nefelométricas. O

LCD está

os pinos 35 a 40, os chamados pinos de transmissão de

, como devidamente indicados por meio das linhas mostradas na Figura 3.3.5.

), o pino 1 é alimentado

a 5 V pela

foi acondicionado em uma caixa preta de

que contêm o circuito

síveis

vazamentos de

circuit

o no equipamento,

Fotografia do compartimento óptico desenvolvido

para este projeto.

260R

- LF frontal com

módulo turbidimétrico, (d)

LED2

e dos

LEDs. Para evitar

pintado com tinta preta fosco

O compartimento óptico foi confeccionado totalmente em acrílico e

possui duas peças móveis também do mesmo material que deslizam sobre um

suporte. Os blocos de acrílico foram acondicionados numa caixa preta de 17 x 12 x 9

cm com uma tampa superior que veda perfeitamente o compartimento de radiações

espúrias.

Os sensores, Figura 3.3.6 (a), foram acoplados e fixados por meio de

parafusos ao suporte de acrílico que constitui o compartimento óptico. A cubeta de

plástico foi devidamente polida com lixas de 400, 800 e 1200 e alumina 5% para

permitir que ambas as faces estivessem transparentes e límpidas, possibilitando

análises turbidimétricas e nefelométricas seqüencialmente. A cubeta é sempre

posicionada na mesma posição mediante o uso de um parafuso tipo rosca que

pressiona a cubeta na parede do bloco de acrílico.

Os LEDs estão fixos em uma peça móvel de acrílico com um furo

central de 1 cm de diâmetro para permitir que as radiações dos mesmos atinjam os

sensores. A movimentação dos LEDs permite um ajuste de intensidade e focalização

sobre os sensores, pois os mesmos são caracterizados por apresentar um ângulo de

abertura de 20° o qual possibilita o ajuste. O LED1 foi fixado a uma distância de 8

cm em relação ao sensor TSLB257 (sensor azul) e o LED2 a 4 cm do sensor

TSL260R-LF (sensor IR). Essas medidas foram fixas para todos os experimentos.

Para substituir os LEDs 1 e 2 por LEDs IR em análises por IR, basta simplesmente

seguir o procedimento discutido na seção 3.3.1. Nesse compartimento óptico foram

realizadas as análises em batelada, entretanto ela pode ser adaptada para análises

em fluxo.

3.3.7 – Programa TURB03 desenvolvido para o PMTN

O PMTN possui um programa de gerenciamento de todas as suas

funções escrito em linguagem de programação C. Outros tipos de linguagem podem

ser utilizados, como por exemplo: Assembly, Visual Basic, C++. Entretanto, optou-se

por esta pela facilidade de programação

110, 111

Um diagrama de blocos do programa TUR03 desenvolvido é mostrado

na Figura 3.3.7.

FIGURA 3.3.7 - Diagrama de bloco das funções do programa utilizado.

O programa funciona da seguinte forma: quando o usuário liga o

equipamento, o PIC faz uma verificação das suas portas analógicas e digitais e em

seguida mostra no LCD uma mensagem de apresentação do equipamento. Em

seguida, automaticamente, é inicializada a função de controle do dispositivo. Essa

função de controle é realizada por meio de três botões situados na face superior do

equipamento. Uma mensagem é mostrada no LCD do equipamento como menu

principal, onde são listadas as funções as quais o equipamento foi programado para

executar (funções de 1 – 6). O equipamento foi feito de modo que o botão 1 (da

esquerda para a direita) seja responsável por diminuir em 1 unidade o valor

Declaração das variáveis locais

e globais e configurações do

dispositivo

Definição das funções

Turbidimétricas,

Nefelométricas e de controle do

PMTN

Menu principal:

(1) Default

(2) Turbidimetria (405 nm)

(3) Nefelometria (470 nm)

(4) Turbidimetria (880 nm)

(5) Nefelometria (880 nm)

(6)

Retorna ao menu

Default-1

Medir tcl2 ? (s)

caso contrário

use 1 ou 3.

Turbidimetria-2

Medir tcl2 ? (s)

caso contrário

use 1 ou 3.

Nefelometria-3

Medir tcl2 ? (s)

caso contrário

use 1 ou 3.

Turbidimetria-4

Medir tcl2 ? (s)

caso contrário

use 1 ou 3.

Nefelometria-5

Medir tcl2 ? (s)

caso contrário

use 1 ou 3.

mostrado cada vez que é pressionado, o botão central (tecla 2 ou tcl2) é o botão de

enter (confirmação) e o 3 incrementa uma unidade a variável de controle. Dessa

forma pode-se escolher qualquer função do menu. Selecionar e confirmar o botão no

número 6 retorna ao menu principal.

Quando se escolhe uma função determinada (turbidimetria ou

nefelometria) todos os cálculos de conversão de unidade são realizados mediante o

uso das equações 1.3.1.1c e 1.3.1.2 mostrados nas seções 1.3.1.1 e 1.3.1.2. Os

dados são mostrados em unidades arbitrárias para as funções turbidimétricas (405

nm) e nefelométricas (470 nm). Apenas quando se utiliza o módulo em nefelometria

com infravermelho é que o equipamento fornece o valor em FNU (Formazin

Nephelometric Units) que é uma unidade internacionalmente aceita para análises de

particulado em suspensão aquosa. Pode-se optar por fazer várias análises

seqüencialmente para explorar ambos os fenômenos de interesse. A resposta

adquirida mostrada no LCD é uma média de 60.200 dados coletados durante 50 ms

através de um processo prévio de integração realizado pelo PIC. Isso permite uma

média bastante representativa das análises em questão. Isso é possível devido à

elevada freqüência de oscilação do cristal utilizado (8 MHz).

3.3.8 – Equipamento construído - PMTN

Na Figura 3.3.8, tem-se uma fotografia do estágio final no qual se

encontra o PMTN, com o compartimento óptico embutido lateralmente.

FIGURA 3.3.8 - Fotografia do equipamento portátil construído com módulo de

bateria. (1) chave eletro-mecânica do módulo de bateria (MBT), (2) potenciômetros

de ajuste de corrente do sistema óptico, (3) botões de controle, (4) LCD e (5)

compartimento óptico.

Chave-MBT-1

Potenciomêtros - 2

Compartimento

óptico - 5

LCD

Botões - 3

Devido ao baixo consumo de energia e a rapidez na tomada de dados,

o equipamento é capaz de realizar uma calibração rapidamente. Pensando-se na

relação custo benefício, uma bateria recarregável LEXEL

Ni-MH de 8.4 V com

capacidade de gerar 160 mAh foi utilizada.

3.4 – Teste de estabilidade de sinal

Um dos testes mais utilizados para comprovar a qualidade dos

resultados fornecidos por um equipamento é a estabilidade de sinal. Esse foi testado

com o próprio equipamento devidamente isolado de REMs externas e com os LEDs

operando em modo pulsado. Também foram utilizados um multímetro comercial e

um computador através de uma interface USB para observação dos dados.

3.5 – Procedimento de análise

O analista liga o equipamento em módulo de bateria ou na rede elétrica

convencional em 110 V, coloca a cubeta no compartimento óptico e em seguida

fecha o compartimento. Depois, de acordo com a opção do menu desejado pode-se

realizar as medidas turbidimétricas ou nefelométricas na região do azul ou no

infravermelho. Esses são os passos feitos pelo analista. O microcontrolador recebe o

sinal de confirmação e aciona os LEDs conforme a escolha do usuário. A radiação é

devidamente espalhada e atinge o detector. O sinal de corrente é convertido a um

potencial de até 5 V e o disponibiliza na porta analógica do PIC para posterior

conversão analógica / digital (A/D). O sinal é integrado em 60.200 dados digitais

(Unidades Arbitrárias, UA) durante 50 ms e, por fim, o disponibiliza no display do

equipamento. Uma vez calibrado os resultados são apresentados em termos de

unidades nefelométricas de formazina (FNU) para análise IR, sinal turbidimétrico

(unidades arbitrárias - UA) ou sinal nefelométrico (unidades arbitrárias - UA). Todos

esses passos são realizados pelo PIC automaticamente via TURB03.

Lembrando que o equipamento opera como padrão com os LEDs na

região do azul. Ao escolher a função IR, o usuário deve efetuar a troca das

respectivas fontes de REMs.

3.6 – Calibração do equipamento com padrão turbidimétrico

Uma calibração com padrão de turbidez (material de referência

internacional) é necessária. Pode-se utilizar estireno - divinil benzeno, sílica ou

formazina. Devido à uniformidade da suspensão gerada e o tamanho das partículas

formadas serem apropriados, o padrão de turbidez a base de formazina é o mais

aceitável e recomendado por instituições internacionais como ASTM, ISO, EPA,

ASTM e MEBAK para análise de turbidez de água e bebidas. Armazenado

corretamente, esse apresenta bons resultados na calibração de equipamentos

3.7. – Aplicações analíticas

Uma vez realizados os estudos de estabilidade, relação sinal-ruído e

calibração prévia, o turbidímetro / nefelômetro pode ser posto em funcionamento

para análises num sistema químico de interesse. Serão abordados estudos de

interferência, adição e recuperação, limite de detecção (LD) e quantificação (LQ),

faixa linear e reprodutibilidade em três dias distintos medidos em triplicata. Amostras

de sulfato em águas de lago, N-acetilcisteína, captopril e tiamina em fármacos e

potássio em energéticos e alimentos foram analisadas seqüencialmente por

turbidimetria e nefelometria.

As medidas turbidimétricas e nefelométricas são baseadas no

espalhamento de REM incidente devido à formação de uma suspensão formada

pela interação entre o reagente e o analito em determinadas concentrações e num

certo pH da solução. Portanto, a concentração do reagente (R) e do analito (A), pH

da solução (pH), e a concentração do surfactante (S) são importantes variáveis a

serem estudadas simultaneamente.

3.7.1 – Planejamento experimental 2

com ponto central para a

determinação de sulfato, N-acetilcisteína

potássio e tiamina

Na Tabela 3.7.1 são mostrados os coeficientes de contrastes das

variáveis para cada experimento. O planejamento fornece um total de 19

experimentos sendo 16 do planejamento fatorial 2

e 3 do ponto central.

TABELA 3.7.1 - Modelo dos ensaios a serem realizados e os níveis das variáveis.

Ensaios

Var1

Var2

Var3

Var4

2 - + + +

3 + - + +

4 - - + +

5 + + - +

6 - + - +

7 + - - +

8 - - - +

9 + + + -

10 - + + -

11 + - + -

12 - - + -

13 + + - -

14 - + - -

15 + - - -

16 - - - -

17 0 0 0 0

18 0 0 0 0

19 0 0 0 0

A nomenclatura das variáveis pode alterar-se entre um método e outro,

por exemplo, para o estudo de N-acetilcisteína a variável 1 pode ser A (analito) e

para a determinação de sulfato a variável 1 pode ser S (surfactante), porém a

estrutura e a seqüência dos contrastes na Tabela 3.7.1 deve ser mantida

rigorosamente.

3.7.1.1 - Determinação de sulfato em amostras de águas de lago

A reação química:

FIGURA 3.7.1.1 – Reação química entre íons sulfato e bário.

Variáveis a estudar:

• Concentração de reagente (R), cloreto de bário (Ba);

• Concentração de surfactante (S), álcool polivinílico (APV);

• pH da solução final (pH);

• Concentração do analito (A), sulfato de sódio (Na).

Variáveis codificadas:

TABELA 3.7.1.1 - Níveis das variáveis estudadas para determinação de sulfato.

Nível

Sulfato (A)

(R)

APV (S)

-1

10 mg L

0,1% (m / v) 0,01% (m / v) 3,0

60 mg L

3,0% (m / v) 0,05% (m / v) 2,0

110 mg L

5,9% (m / v) 0,09% (m / v) 1,0

3.7.1.2- Determinação de N- acetilcisteína em fármacos comerciais

Reação química:

FIGURA 3.7.1.2 – Reação química entre N-acetilcisteína e íons Cu

Variáveis a estudar:

• Concentração de reagente (R), sulfato de cobre (Cu

);

• Concentração de surfactante (S), polietilenoglicol (PEG);

• pH da solução final (pH);

• Concentração do analito (A), N-acetilcisteína (N-act.).

Variáveis codificadas:

TABELA 3.7.1.2 - Variáveis estudadas para determinar N-act.

Nível

N-act. (A)

(R)

PEG (S)

-1

5,0 x 10

mol L

1,0 x 10

mol L

0,01%(v / v) 2,0

1,0 x 10

mol L

2,0 x 10

mol L

0,05%(v / v) 1,5

1,5 x 10

mol L

3,9 x 10

mol L

0,09%(v / v) 1,0

3.7.1.3 - Determinação de potássio em alimentos

Reação química:

FIGURA 3.7.1.3 – Reação química entre íons potássio e tetrafenilborato.

Variáveis a estudar:

• Concentração de reagente (R), tetrafenilborato de sódio (TFB-Na);

• Concentração de surfactante (S), APV;

• pH da solução final (pH) – Tampão borato;

• Concentração do analito (A), cloreto de potássio (K

Variáveis codificadas:

TABELA 3.7.1.3 - Níveis das variáveis estudadas para determinar K

Nível

(A)

TFB-Na(R)

PVA (S)

-1

1,0 x 10

mol L

0,5% (m / v) 0,01% (m / v) 11,1

7,0 x 10

mol L

1,5% (m / v) 0,05% (m / v) 9,2

1,3 x 10

mol L

2,5% (m / v) 0,09% (m / v) 7,0

3.7.1.4 - D

eterminação de tiamina em fármacos comerciais

Reação química:

FIGURA 3.7.1.4 – Reação entre os íons provenientes do cloridrato de tiamina e do

ácido silicotungstico.

Variáveis a estudar:

• Concentração de reagente (R), ácido silicotungstico (ASTG);

• Concentração de surfactante (S), PEG;

Meio Ácido

• pH da solução final (pH) em termos da concentração de HCl;

• Concentração do analito (A), tiamina.

Variáveis codificadas:

TABELA 3.7.1.4 - Níveis das variáveis estudadas para determinar tiamina.

Nível

Tiamina (A)

ASTG(R)

PEG (S)

HCl(pH)

-1

2,50 x 10

mol L

9,00 x 10

mol L

0,01%(v / v) 0,1 mol L

7,50 x 10

mol L

1,60 x 10

mol L

0,05%(v / v) 0,6 mol L

1,25 x 10

mol L

2,30 x 10

mol L

0,09%(v / v) 1,1 mol L

3.7.2 – Planejamento fatorial 2

com ponto central para otimização

das variáveis na determinação de captopril

Diferentemente do apresentado anteriormente, para o caso do captopril

são necessários apenas três variáveis, pois o pH da solução foi mantido fixo em pH

7,0. O reagente (Ag

) sofre hidrólise em soluções básicas (pH > 7). Em soluções

ácidas (pH< 7) o precipitado formado apresenta-se mais solúvel e instável, assim

soluções de pH neutro (pH = 7,0) foram utilizadas como pH ótimo. Portanto, a

Tabela 3.7.2 possui a seguinte configuração em termos dos coeficientes de

contrastes:

TABELA 3.7.2 - Níveis das variáveis para o planejamento de captopril em fármacos.

Ensaios

R.(mol L

)

S.(mol L

)

A.(mol L

)

2 - + +

3 + - +

4 - - +

5 + + -

6 - + -

7 + - -

8 - - -

9 0 0 0

10 0 0 0

11 0 0 0

Tem-se um total de 11 experimentos, sendo 8 do planejamento fatorial

e 3 da réplica no ponto central.

3.7.2.1 - Determinação de captopril em fármacos comerciais

Reação química:

FIGURA 3.7.2.1 – Reação entre os íons prata e captopril.

Variáveis a estudar:

• Concentração de reagente (R), nitrato de prata (Ag

);

• Concentração de surfactante (S), PEG;

• Concentração do analito (A), captopril.

Variáveis codificadas:

TABELA 3.7.2.1 - Variáveis estudadas para determinar captopril.

Nível Captopril (A) Ag

(R) PEG (S)

-1 4,0 x 10

mol L

1,0 x 10

mol L

0,01%(v / v)

0 7,0 x 10

mol L

2,0 x 10

mol L

0,05%(v / v)

1 1,0 x 10

mol L

3,9 x 10

mol L

0,09%(v / v)

Os níveis de concentração das variáveis são utilizados conforme

apresentados nas Tabelas 3.7.1 e 3.7.2. A ordem de adição de cada substância foi

mantida na seguinte seqüência: Primeiro adicionou-se o reagente em determinado

pH (o reagente estará com pH determinado pelo planejamento), depois o analito e

por último o surfactante. Após a adição dessas substâncias, uma agitação por um

tempo de 30 segundos foi utilizada para melhor homogeneização da suspensão

formada. Posteriormente, em média após 2 minutos, foram registrados os sinais

turbidimétricos e nefelométricos e mostrados no display do equipamento

desenvolvido. Esse procedimento foi realizado para todos os analitos estudados,

conforme discutido na seção 4.3.1.6.2 em resultados e discussão (capítulo 4).

pH = 7,0

Capítulo 4:

Resultados e discussão

4 - Resultados e discussão

4.1 - Teste de estabilidade do PMTN

4.1.1 - PMTN ligado a rede elétrica

Na Figura 4.1.1 é mostrado o teste de estabilidade para uma série de

medidas realizadas num intervalo de seis horas e, em três dias diferentes. Os

resultados mostrados são referentes ao equipamento operando em modúlo

nefelométrico (470 nm) com dados em unidades arbitrárias, apenas com a cubeta no

compartimento óptico.

FIGURA 4.1.1 – Avaliação da estabilidade do PMTN. Monitoramento realizado por

um período de seis horas em três diferentes dias.

Analisando o gráfico da Figura 4.1.1 pode-se observar que o

equipamento é estável, independente do tempo e do dia no qual foi operado. De

fato, pouca flutuação (dritf) é percebida entre as medidas, gerando um desvio

padrão relativo, do inglês, RSD (Relative Standard Deviation) de 0,05 %. Nesse

estudo de estabilidade, o equipamento foi operado no módulo nefelométrico, com a

fonte de radiação (LED2) acionada e utilizando a cubeta (sem solução) no

compartimento óptico. Nessa etapa de testes preliminares é necessário apenas

conhecer a estabilidade do equipamento e não do sistema químico, de modo que,

apenas a cubeta sem solução foi posta no caminho óptico. O sinal nefelométrico

ficou por volta de 1100 U.A. devido principalmente a luz espalhada pela cubeta e

posteriormente detectada à 90°.

Na Figura 4.1.1a são mostrados os dados em unidades arbitrárias (UA)

referentes às medidas turbidimétricas (405 nm) para a estimativa da relação sinal

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Unidades Arbitrárias (UA)

Tempo (minutos)

Dia

ruído. Na primeira

série

fonte de REM

desligada com o objetivo de obter o nível de ruído detectado, esse é

conhecido na literatura como

ausência de radiação

sinal analítico total

(sinal turbidimétrico sem qualquer tratamento dos dados)

com a cubeta

no compartimento óptico

FIGURA 4.1.1a –

Avaliação da

intervalo de

30 minutos (6 horas).

média 215 UA) e (b) s

érie

, em condições próximas a da saturação do sensor

Foi observado que

do sinal total. Portanto

equipamento.

O equipamento fi

RSD (0,03%

, calculado para o sinal

variabilidade dos dados. Independente da técnica utilizada, como foi comprovado

pelos valores de RSD

obtidos.

as técnicas podem ser utilizadas para a

Variações n

os valores de

fatores físicos e químicos

Os dados

apresentados

sensível a REM

s na região do azul). E

TSL260R-LF IR

são compatíveis

níveis de ruí

do devido à similaridade no sistema de aquisição de dados, como visto

na seção 3.3.2

. Segundo os

têm um nível de ruído de apenas 0,08 % (4 mV ruído / 5000 mV

205

210

215

220

225

1 2 3 4 5 6

Unidades Arbitrárias (UA)

Número de medidas (n)

série

de medidas, Figura 4.1.1a (a),

o equipamento estava

desligada com o objetivo de obter o nível de ruído detectado, esse é

conhecido na literatura como

dark, termo em inglês referent

e a

segunda série de medidas

, Figura 4.1.1a (b),

(sinal turbidimétrico sem qualquer tratamento dos dados)

no compartimento óptico

Avaliação da

relação sinal

ruído para 12 medidas realizadas no

30 minutos (6 horas).

(a) série

de medidas do sinal espúrio

érie

de medidas do sinal turbidimétr

ico total

, em condições próximas a da saturação do sensor

Foi observado que

o sinal espúrio (dark

) corresponde

do sinal total. Portanto

têm-

se uma ampla faixa de trabalho empregando esse

O equipamento fi

cou ligado por um período de 6 h

, calculado para o sinal

turbidimétrico

total)

variabilidade dos dados. Independente da técnica utilizada, como foi comprovado

obtidos.

A estabilidade do e

quipamento é perceptível e ambas

as técnicas podem ser utilizadas para a

s determinações

dos analitos de inte

os valores de

RSD acima desses

encontrados podem ser creditadas

fatores físicos e químicos

nas quais as determinações dos anal

itos foram realizadas.

apresentados

são referentes ao detector TSLB257 (detector

s na região do azul). E

ntretanto,

os dados fornecidos pelo sensor

são compatíveis

(RSD = 0,05%)

, pois apresentam semelhantes

do devido à similaridade no sistema de aquisição de dados, como visto

. Segundo os

datasheets

107, 109

do fabricante

(manuais)

têm um nível de ruído de apenas 0,08 % (4 mV ruído / 5000 mV

de sinal).

8 9 10 11 12

Número de medidas (n)

60190

60200

60210

60220

60230

Unidades Arbitrárias (UA)

Número de medidas (n)

o equipamento estava

com a

desligada com o objetivo de obter o nível de ruído detectado, esse é

e a

o sinal obtido na

, Figura 4.1.1a (b),

refere-se ao

(sinal turbidimétrico sem qualquer tratamento dos dados)

, apenas

ruído para 12 medidas realizadas no

de medidas do sinal espúrio

(dark, em

ico total

(em média 60.200

) corresponde

apenas a 0,36 %

se uma ampla faixa de trabalho empregando esse

e um baixo valor de

total)

comprova a baixa

variabilidade dos dados. Independente da técnica utilizada, como foi comprovado

quipamento é perceptível e ambas

dos analitos de inte

resse.

encontrados podem ser creditadas

aos

itos foram realizadas.

são referentes ao detector TSLB257 (detector

os dados fornecidos pelo sensor

, pois apresentam semelhantes

do devido à similaridade no sistema de aquisição de dados, como visto

(manuais)

, os sensores

de sinal).

O equipamento forneceu um valor de 0,36 %, esse valor um pouco

acima do nível de ruído fornecido pelos sensores é devido ao somatório do ruído

fornecido por todos os componentes eletrônicos e materiais os quais constituem o

equipamento (LEDs, sensores, resistores, LCD, PIC, capacitores, diodos,

retificadores, fios, solda entre outros). Entretanto, o valor encontrado é bastante

aceitável, haja vista a utilização de componentes eletrônicos de baixo custo.

Os valores de dark são sempre descontados via TURB03 antes de

realizar cada análise, de modo que, os dados analíticos são exclusivamente

referentes aos fenômenos de interesse.

Todos os resultados mostrados foram obtidos em uma sala

aclimatizada com temperatura estável e constante em (18 ± 2)

C e com o

equipamento ligado em rede elétrica convencional (110 V).

Em seguida, são apresentados os resultados dos testes de estabilidade

obtidos com o equipamento em módulo de bateria.

4.1.2 - PMTN em módulo de bateria

O módulo de bateria foi acionado para verificação da portabilidade do

equipamento construído. Foram testados em dois ambientes distintos, um com

controle de temperatura (sala aclimatizada) e outro em ambiente sujeito a variação

de temperatura. Os resultados são mostrados na Figura 4.1.2.

Figura 4.1.2 – Avaliação da estabilidade para o PMTN em módulo de bateria. Medida

1 (em sala aclimatizada com 18°C de temperatura) e medida 2 (ambiente externo ao

laboratório, 29°C). Os dados são referentes ao módulo nefelométrico (470 nm)

apenas com água deionizada na cubeta

0 10 20 30 40 50 60

200

400

600

800

1000

1200

1400

Unidades Arbitrárias (UA)

Tempo (minutos)

MEDIDA-1

MEDIDA-2

Analisando os dados obtidos da Figura 4.1.2, pode-se concluir que não

há diferença estatística ao nível de confiança de 95%. A variação de temperatura foi

registrada utilizando um termômetro digital portátil da INSTRUTHERM

modelo TE-

400 com resolução de 0,1

C e com uma bateria de 1,5 V.

A bateria recarregável do PMTN (LEXEL

Ni-MH de 8,4 V com

capacidade de gerar 160 mAh) forneceu boa estabilidade ao equipamento com um

RSD de 0,07%. Porém, a partir de 40 minutos, empregando essa bateria, o

funcionamento do equipamento foi comprometido, como pode ser observado na

Figura 4.1.2. Um tempo maior de funcionamento pode ser alcançado aumentando-se

a carga fornecida pela bateria e há, no mercado, baterias que poderiam aumentar o

tempo de uso do equipamento. Todavia, quanto maior a carga da mesma, maior é

seu custo. A inserção do módulo de bateria permite um ganho em autonomia de

energia, portabilidade e robustez ao PMTN.

O PMTN consome aproximadamente 240 mAh, que pode ser

considerado um baixo consumo de corrente elétrica em termos operacionais.

Entretanto, como o tempo de resposta do PMTN é da ordem de 50 ms e a

manipulação dos reagentes leva em média 30 segundos, muitas análises podem ser

realizadas com o equipamento ligado. Desligando o equipamento pode-se aumentar

este tempo (45 minutos), uma vez que o equipamento é previamente calibrado e

todos os dados são gravados na memória interna do PIC. Uma substituição da

bateria pode ser realizada sem comprometer o seu desempenho analítico.

Os LEDs e os sensores utilizados não apresentam uma variação

significativa no desempenho quando utilizados na faixa de temperatura entre 20 – 45

C, conforme o datasheet dos fabricantes

107

O módulo de bateria foi idealizado para análises de sulfato em locais

distantes ou de difícil acesso sujeitos a variação de temperatura. Esse tipo de

análise em campo é importante para conservar a autenticidade das amostras e a

tomada de decisões preventivas.

4.1.3 - Teste de estabilidade com um multímetro digital

O teste de estabilidade do PMTN foi realizado dessa vez tomando um

multímetro digital GoldStar modelo DM-341 como interface. O sinal foi monitorado

por um período de 6 horas e o desempenho foi semelhante ao anteriormente

observado no display do equipamento proposto. O objetivo de realizar esses testes é

observar a qualidade do sinal analítico em outros equipamentos interligados a ele.

Análises foram registradas ao longo desse tempo e obtiveram-se as leituras do sinal

espúrio com os LEDs (405 e 470 nm) desligados e sinal total com os LEDs ligados,

obtendo-se um nível de ruído de 0,81%. O nível de ruído foi maior do que o

fornecido no display do equipamento. Isso significa que o ruído do PMTN foi somado

ao do multímetro durante as leituras feitas com o mesmo, pois quanto mais

dispositivos acoplados maiores são as tendências de obtenção de sinais espúrios

inerentes aos outros componentes eletrônicos utilizados.

4.1.4 - Teste de estabilidade com um microcomputador

Um microcomputador Pentium 4, com uma interface NI USB-6008 com

resolução de 12 Bits e velocidade de 10 kS/s da National instruments foi utilizado

para a aquisição dos sinais oriundos do PMTN. Da mesma forma descrita acima,

foram realizados os testes para o monitoramento do equipamento por um período de

6 h. O nível de ruído foi estimado em 0,88%, resultado semelhante aos obtidos nos

testes anteriores. Uma fotografia do programa fornecido pelo fabricante é mostrada

na Figura 4.1.4.

FIGURA 4.1.4 - Programa fornecido pela interface NI USB-6008 mostrando o sinal

pulsado obtido pelo PMTN.

Como pode ser visto na Figura 4.1.4, cada sinal analítico pulsado

corresponde a uma determinação realizada pelo analista. O sinal pulsado é uma

técnica utilizada para minimizar sinal espúrio. Quando se pulsa uma fonte de

radiação, evita-se que flutuações na rede elétrica possam influenciar nas medidas do

equipamento e previne-se quanto ao aquecimento das fontes de REMs. Os pulsos

são controlados pelo cristal oscilador do PIC, sendo o sincronismo feito com elevada

eficiência. Todos os testes, ensaios e determinações realizadas adiante foram

executados com o PMTN operando em modo pulsado. Em seguida é mostrada a

calibração do PMTN com formazina.

4.2 - Calibração do PMTN

Os resultados da calibração do PMTN com formazina (F) para ambos

os métodos turbidimétrico (T) e nefelométrico (N) com as determinações executadas

em comprimento de onda da região azul e IR são mostrados na Figura 4.2.

FIGURA 4.2 - Curvas de calibração Turbidimétrica e Nefelométrica com LED IR em

880nm (a) e (b) e com LED na região azul (405 e 470 nm) (c) e (d). As respectivas

equações obtidas pelas regressões lineares realizadas também são mostradas.

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

Sinal Turbidimétrico (UA)

FNU

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

100

150

200

250

300

350

Sinal Nefelométrico (UA)

FNU

T (UA) = 0,014 ± 0,004 + (4,26 ± 0,04) x 10

) [F]

N (UA) =

17,41 ± 0,04 + (0,19 ± 0,05) [F]

r = 0,995

r = 0,993

0 200 400 600 800

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Sinal Turbidimétrico (UA)

FNU

r = 0,994

T (UA) = 0,03 ± 0,01 + (1,80 ± 0,03) x 10

) [F]

0 200 400 600 800 1000 1200

-1500

1500

3000

4500

6000

7500

9000

Sinal Nefelométrico (UA)

FNU

r = 0,992

N (UA) = 418,3 ± 0,1 + (6,5 ± 0,2) [F]

Dentre as quatro curvas de calibração mostradas, a curva de

calibração da Figura 4.2 (b) é a única que segue as normas da ISO 7027 para

equipamentos a base de LED como fonte de radiação. Os dados revelam que em

termos de regressão linear os métodos são compatíveis, entretanto as medidas

feitas em 470 nm (nefelométrico) mostram-se com superior sensibilidade analítica

por mais de uma ordem de grandeza em relação àquelas realizadas com LED IR em

880 nm (nefelométrico). O método turbidimétrico (405 nm) mostrou-se 4 vezes mais

sensível quando comparado com aquele baseado em medidas no IR. Portanto,

pode-se justificar a realização das determinações na região do azul ao invés

daquelas realizadas no IR

3, 6, 7

Esses resultados estão de acordo com a Equação 1.1.3.1b, pois o sinal

analítico é inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda da

radiação incidente (1/λ

). A diferença em comprimentos de onda (λ

2máx.

− λ

1máx.

= 65

nm, onde: λ

1máx.

= 405 nm λ

2máx.

= 470 nm) é pequena o suficiente para não

influenciar na qualidade das medidas turbidimétricas e nefelométricas, como visto,

pois os resultados nefelométricos foram melhores em termos de sensibilidade

analítica que os turbidimétricos. Todavia, o equipamento está devidamente calibrado

para análises de particulados em suspensão em qualquer tipo de matriz e as

análises na região IR serão utilizadas sempre que necessárias. Abaixo, na Tabela

4.2, são mostrados alguns parâmetros obtidos pelos métodos aplicados.

TABELA 4.2 - Especificações técnicas do equipamento proposto para análise

turbidimétrica e/ou nefelométrica.

PMTN

Característica

Turbidimetria

Nefelometria

Turbidimetria Nefelometria

Faixa (FNU) 0,001-800 0,001-1200 0,01-1500 0,01-1500

Fonte de luz LED 405 nm LED 470 nm LED IR 880 nm

LED IR 880 nm

Ângulo de

medida (°)

180 90 180 90

Limite de

Detecção

0,001 NTU 0,001 NTU 0,01 NTU 0,01NTU

Precisão ± 0,17% ± 0,31% ± 0,25% ± 0,55%

Critério de

normas

- - - ISO 7027

Número de padrões necessários para calibração antes do uso = 3.

Tamanho da amostra = 4 mL (cubeta de plástico). Alimentação 110 V ou bateria de 9

4.3 -

Resultados das aplicações analíticas n

4.3.1 -

Determinação de sulfato em águas

4.3.1.1 -

Planejamento

Os resultados o

dos efeitos. Optou-

se por fazer um planejamento

conforme a literatura

estuda

níveis de reagentes

. Mesmo sabendo

variável importante

, essa

relação com a concentr

Abaixo é mostrado o gráfico dos efeitos para as variáveis estudadas n

planejamento referente à

FIGURA 4.3.1.1 –

Gráfico dos

para a determinação

de sulfato em água. O método turbidimétric

medida em 405 nm.

Legenda:

variável 2 = R (Reagente

variável 4 = pH (pH da solução)).

variáveis passam do nível

+1 (maior valor da variável

No caso da dete

rminação

diminui com o aumento da concentr

quando o nível da variável

diminuição do sinal (d

esloca

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

-25,00

Resultados das aplicações analíticas n

o PMTN

Determinação de sulfato em águas

Planejamento

fatorial 2

com ponto central

Os resultados o

btidos foram normalizados e são

mostrados no

se por fazer um planejamento

fatorial com ponto

estuda

-se três níveis de concentração

de analito

. Mesmo sabendo

-se que a concentraçã

o de an

, essa

foi adicionada no planejamento para

ção de reagente

Abaixo é mostrado o gráfico dos efeitos para as variáveis estudadas n

planejamento referente à

determinação de sulfato em a

mostras de água

Gráfico dos

efeitos do planejamento fatorial com ponto central

de sulfato em água. O método turbidimétric

Legenda:

E1 (efeito da variável 1 = A (A

nalito)), E2 (efeito da

variável 2 = R (Reagente

)), E3 (efeito da variável 3 = S

(Surfactante)), E4 (efeito da

variável 4 = pH (pH da solução)).

variáveis passam do nível

-1 (menor va

lor da variável) para o nível

+1 (maior valor da variável

) sendo essa variação refletida no sinal analítico medido.

rminação

turbidimétrica, a potê

ncia da REM que chega ao detector

diminui com o aumento da concentr

ação de partículas em suspensão.

quando o nível da variável

passa de menos (-

) para mais (+)

esloca

-se para efeito negativo) torna-se

E12

E24

E1234

E124

E14

E123

E23

E234

E13

E134

-20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00

mostrados no

gráfico

fatorial com ponto

central, pois

de analito

para três

o de an

alito é uma

foi adicionada no planejamento para

observar a sua

Abaixo é mostrado o gráfico dos efeitos para as variáveis estudadas n

mostras de água

efeitos do planejamento fatorial com ponto central

de sulfato em água. O método turbidimétric

o foi utilizado com

nalito)), E2 (efeito da

(Surfactante)), E4 (efeito da

lor da variável) para o nível

) sendo essa variação refletida no sinal analítico medido.

ncia da REM que chega ao detector

ação de partículas em suspensão.

Assim,

) para mais (+)

causando uma

efeito desejado e,

E234

E13

E134

E34

5,00 10,00

Efeitos

portanto a variável deve ficar em seu maior nível (+1). Caso contrário, se o sinal

diminuir com menor intensidade, devido ao menor espalhamento da REM (desloca-

se para efeito positivo) caracteriza-se um fenômeno indesejado e a variável deve

ficar em seu nível menor (-1). Assim sempre que a variável aparecer no gráfico de

efeitos com valores negativos ela deve ficar em seu maior nível (+1) e quando o

efeito for positivo seu nível deve ser menor (-1).

Analisando o gráfico dos efeitos pode-se dizer que as principais

variáveis são: Var1 = A(+1) = 110 (mg / L), Var2 = R(+1) = 5,9% (m / v) e Var4 = pH

= 1,0. A variável 3 (sufactante) não se mostrou importante, pois passa próximo a

linha reta que liga os pontos de baixa significância estatística e, portanto, pode ter os

níveis (+1) ou (-1), cominando nos experimentos 1 ou 3. Entretanto, o experimento 3

forneceu os melhores resultados em termos de estabilidade da suspensão formada,

onde a concentração do surfactante deve ficar em seu nível (-1) isto é, 0,01 % (m /

v). Essas variáveis foram devidamente utilizadas ao longo de todos os experimentos

necessários para a determinação de sulfato em amostras de águas da represa do

Lago Monjolinho (São Carlos – SP). Os efeitos das combinações entre as variáveis

não foram discutidos nesse presente trabalho, pois nesse caso, o foco foi

direcionado na contribuição que cada variável fornece ao planejamento. Entretanto,

em trabalhos futuros essas combinações podem ser devidamente exploradas.

Os demais analitos também foram analisados e estudados por meio do

gráfico dos efeitos, sendo a descrição e a explicação do fenômeno abordado de

forma semelhante, fazendo uso do método turbidimétrico em comprimento de onda

de 405 nm. O método nefelométrico fornece resultados similares, haja vista que o

equipamento foi devidamente calibrado para ambos os métodos. A escolha pelo

método turbidimétrico como padrão para abordar o gráfico dos efeitos é

simplesmente pelo fato da técnica ser mais conhecida e, portanto, de mais fácil

interpretação.

Outro fato interessante de ser esclarecido é que o equipamento faz

análise turbidimétrica e nefelométrica de modo praticamente simultâneo, com 50 ms

de intervalo entre uma e outra medida, possibilitando assim obter as mesmas

condições de análises em ambas as técnicas.

4.3.1.2 - Estudo de interferentes em potencial em amostras de água

Uma vez determinadas as variáveis mais importantes e seus

respectivos níveis foi em seguida realizada a análise de possíveis interferentes no

método baseado na formação de sulfato de bário. Por se tratar de amostras

ambientais (águas de lago), muitas substâncias podem estar contidas, entretanto

foram tomados alguns desses possíveis interferentes em concentrações nas quais

esses possam causar alguma interferência

113

. Os resultados são mostrados na

Tabela 4.3.1.2.

TABELA 4.3.1.2 – Efeito dos concomitantes na análise turbidimétrica de sulfato.

Interferência calculada utilizando-se uma solução padrão de 80 (mg / L) (8,33 x10

-4

mol L

-1

de SO

Possíveis interferentes

Interferência (%)

Cloreto de sódio (24x)

1,5

Fosfato diácido de potássio (24x)

-0,6

Cloreto de potássio (24x)

1,6

Carbonato de cálcio (24x)

-0,4

Fluoreto de sódio (2,4x)

-2,5

Cloreto de magnésio (24x)

-1,8

Brometo de potássio (24x)

1,9

Nitrato de sódio (24x)

0,7

Cloreto férrico (2,4x)

-2,6

Todos *

-3,9

* Todos os concomitantes (fosfato diácido de potássio, cloreto sódio, cloreto de

magnésio, cloreto de potássio, brometo de potássio, nitrato de sódio) estavam em

concentrações 24 vezes maiores que aquela da solução do padrão de sulfato (24x),

exceto cloreto férrico, fluoreto de sódio e carbonato de cálcio, que estavam em

concentrações 2,4 vezes maiores.

Como pode ser observado nesta Tabela, as interferências daqueles

concomitantes investigados causaram interferências desprezíveis na determinação

de sulfato em amostras de água naturais. Em amostras de águas naturais (lago) a

concentração de, por exemplo, íons prata (Ag

) está em nível inferior ao encontrado

para sulfato, justificando a ausência desses nos estudos de interferência. Entretanto,

a interferência é bastante acentuada quando os mesmos estão presentes, pois o

cloreto presente no reagente (cloreto de bário) reage fortemente com íons prata

formando cloreto de prata.

4.3.1.3 - Estudo de adição e recuperação

As amostras de águas naturais foram coletadas na represa do Lago

Monjolinho em dois pontos distintos (no início e no fim) do trecho que corta as

dependências da UFSCar. As amostras foram devidamente filtradas e adições de

analito em três níveis de concentração foram estudadas. Os resultados são

mostrados na Tabela 4.3.1.3.

TABELA 4.3.1.3. Estudos de adição e recuperação para amostras de água da

represa do Lago Monjolinho (UFSCar). Os resultados obtidos são acompanhados

dos respectivos valores de desvio padrão com n = 3.

Amostras

Adicionado /

(mg / L)

Recuperado /

(mg / L)

Recuperação

(%)

30,0 29,8 ± 0,8 99,3

40,0 41,9 ± 0,8 104,8

80,0 86,2 ± 0,1 107,8

30,0 30,9 ± 0,2 103,0

40,0 39,1 ± 0,1 97,8

80,0 83,2 ± 0,2 104,0

Observa-se que as amostras tiveram um percentual de recuperação

entre 97,8 -107,8%, valores aceitáveis e concordantes com a avaliação do efeito de

concomitantes, mostrando que as amostras de água são livres de interferentes em

potencial. Com isso uma curva de calibração foi construída e amostras de águas

foram analisadas.

4.3.1.4 - Curvas analíticas para a determinação de sulfato em águas

A curva analítica obtida com o PMTN em módulo turbidimétrico é

mostrada na Figura 4.3.1.4, seguida dos parâmetros de calibração do método.

0 20 40 60 80 100 120 140

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Sinal Turbidimétrico(UA)

Concentração/ (mg/L)

FIGURA 4.3.1.4 - Curva de calibração para determinação turbidimétrica (405 nm) de

sulfato, apresentando um coeficiente de regressão linear (r) = 0,994.

A seguir, na Tabela 4.3.1.4 são apresentados os principais parâmetros

dos resultados obtidos pela aplicação do método turbidimétrico.

TABELA 4.3.1.4 - Parâmetros da metodologia aplicada para a determinação de

sulfato em águas (SF).

Parâmetros Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidim

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

0047

േ

0002

ሻ

൅

ሺ

0060

േ

0002

ሻ

ሾ

ሿ

Faixa linear

10 (mg / L) (1,0 x 10

mol L

) a

130 (mg / L) (1,4 x 10

-3

mol L

-1

)

Limite de detecção (LD) 0,031 (mg / L) ( 3,2 x 10

mol L

)

Limite de quantificação (LQ) 0,10 (mg / L) (1,0 x 10

mol L

)

Reprodutibilidade (RSD, n=3)* 0,07% para 80 (mg / L) (8,3 x 10

mol L

)

* A reprodutibilidade foi avaliada em três dias distintos com temperatura controlada

em 18 ± 2 °C numa sala aclimatizada.

Os dados apresentados na Figura 4.3.1.4 e na Tabela 4.3.1.4 estão em

unidades arbitrárias (U.A.), pois, não seguem as normas estabelecidas pela ISO

7027 para equipamentos a base de LED.

Na Figura 4.3.1.4a é mostrada a curva de calibração do PMTN no

módulo nefelométrico.

0 20 40 60 80 100 120 140 160

200

400

600

800

1000

1200

1400

Sinal Nefelométrico (UA)

Concentração/ (mg/L)

FIGURA 4.3.1.4a - Curva de calibração para determinação de sulfato no módulo

nefelométrico com medida em 470 nm, com coeficiente de regressão (r) = 0,997.

A seguir, na Tabela 4.3.1.4a são apresentados os principais

parâmetros dos resultados obtidos para o método nefelométrico obtido

seqüencialmente (praticamente simultâneo, intervalo de 50 ms) para a determinação

de sulfato em amostras de águas.

TABELA 4.3.1.4a - Parâmetros nefelométricos para a determinação de sulfato em

águas (SF).

Parâmetros Resultados

Equação da regressão

Sinal

Nef

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

ሾ

ሿ

Faixa linear

10 (mg / L) (1,0 x 10

mol L

) a

150 (mg / L) (1,6 x 10

-3

mol L

-1

)

Limite de detecção (LD) 0,21 (mg / L) (2,2 x 10

mol L

)

Limite de quantificação (LQ) 0,70 (mg / L) ( 7,3 x 10

mol L

)

Reprodutibilidade (RSD, n=3)* 0,12% para 80 (mg / L) (8,3 x 10

mol L

)

* A reprodutibilidade foi avaliada com os mesmos critérios do módulo turbidimétrico.

Os dados apresentados na Figura 4.3.1.4a e na Tabela 4.3.1.4a

também estão em unidades arbitrárias (U.A.). Determinações empregando o LED IR

(880 nm) podem ser realizadas utilizando a nomenclatura FNU, entretanto, medidas

nesse comprimento de onda são menos sensíveis

3, 6, 7

como discutido na seção 4.2.

Neste caso, o LED IR é empregado quando se necessita de determinações da

turbidez sem a interferência de matriz colorida. É um erro utilizar tais unidades se a

configuração não é de um nefelômetro (medida com detector alinhado a 90° em

relação à fonte de REM IR com emissão em 860 ± 60 nm).

Em seguida são mostrados os resultados obtidos com equipamentos

comerciais (espectrofotômetros UV-Vis) para análise turbidimétrica e nefelométrica

empregando o mesmo método utilizado pelo PMTN. Os equipamentos comerciais

foram mantidos em sala aclimatizada da mesma forma que o PMTN.

4.3.1.5 - Método de referência

4.3.1.5.1 - Curva analítica para a determinação de sulfato aplicando

o método turbidimétrico empregando equipamento comercial

A curva analítica obtida com o espectrofotômetro Shimadzu modelo UV

2550 para análise turbidimétrica é mostrada na Figura 4.3.1.5.1.

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Sinal Turbidimétrico (UA)

Concentração/ (mg/L)

FIGURA 4.3.1.5.1 - Curva analítica para determinação de sulfato obtida com um

espectrofotômetro de duplo feixe SHIMADZU modelo UV 2550 com medida em 405

nm, apresentando um coeficiente de regressão linear (r) = 0,994.

Na Tabela 4.3.1.5.1 são fornecidos os principais parâmetros obtidos

por meio da aplicação do método turbidimétrico para a determinação de sulfato em

amostras de águas.

TABELA 4.3.1.5.1 - Parâmetros obtidos com o equipamento comercial da Shimadzu

aplicado para determinação turbidimétrica de sulfato (SF).

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidimétrico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

െ

007

േ

001

ሻ

൅

ሺ

0091

േ

0002

ሻ

ሾ

ሿ

Faixa linear

10 (mg / L) (1,0 x 10

mol L

) a

150 (mg / L) (1,6 x 10

-3

mol L

-1

)

Limite de detecção (LD)

0,20 (mg / L) (2,1 x 10

mol L

)

Limite de quantificação (LQ)

0,67 (mg / L) (6,9 x 10

mol L

)

Reprodutibilidade (RSD, n=3)

0,08% para 80 (mg / L) (8,3 x 10

mol L

)

Os resultados mostram que o PMTN apresenta uma reprodutibilidade e

uma faixa linear compatíveis com o equipamento comercial com um limite de

detecção (LD) próximo de uma década mais baixo. Esses resultados comprovam a

estabilidade e a elevada sensibilidade do conjunto microncontrolador, LED, sensor, e

software utilizados.

O PMTN foi também comparado com o equipamento da Ocean Optics

USB 2000, com a vantagem em relação ao equipamento anterior de poder realizar

análises nefelométricas.

4.3.1.5.2 - Curva analítica para determinação de sulfato aplicando

os métodos turbidimétrico e nefelométrico empregando outro

espectrofotômetro comercial

Para validar as medidas nefelométricas do PMTN foi necessária a

utilização de outro espectrofotômetro com possibilidade de realização de medidas

em ângulo de 90°, dessa forma foi utilizado o próprio kit de acessórios fornecidos

pelo fabricante (Ocean Optics) para fixar os LEDs e as fibras ópticas necessárias

para as análises no referido equipamento comercial. Entretanto, não apenas

medidas nefelométricas como também turbidimétricas foram realizadas para servir

de referência para o PMTN. Os resultados são mostrados a seguir.

0 20 40 60 80 100 120 140

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Sinal Turbidimétrico(UA)

Concentração/ (mg/L)

FIGURA 4.3.1.5.2 - Curva de calibração para determinação turbidimétrica de sulfato

no espectrofotômetro Ocean Optics. O espectrofotômetro foi equipado com uma fibra

óptica US Ps-50 acoplado com o mesmo LED em 405 nm usado no equipamento

proposto sob as mesmas condições de alimentação elétrica. O coeficiente de

regressão linear (r) obtido foi 0,992.

A seguir na Tabela 4.3.1.5.2 são mostrados os principais parâmetros

obtidos empregando o método turbidimétrico.

TABELA 4.3.1.5.2 - Parâmetros referentes ao método turbidimétrico utilizando o

equipamento da Ocean Optics.

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidim

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

0069

േ

0003

ሻ

ሾ

ሿ

Faixa linear

10 (mg / L) (1,0 x 10

mol L

) a

130 (mg / L) (1,4 x 10

-3

mol L

-1

)

Limite de detecção (LD)

0,40 (mg / L) (4,2 x 10

mol L

)

Limite de quantificação (LQ)

1,33 (mg / L) ( 1,4 x 10

mol L

)

Reprodutibilidade (RSD, n=3)

0,06% para 80 (mg / L) (8,3 x 10

mol L

)

A seguir, o PMTN é comparado com o equipamento da Ocean Optics

USB 2000, para o módulo nefelométrico. Com os resultados obtidos é possível uma

comparação com um equipamento que possibilite análises turbidimétricas e

nefelométricas como o PMTN.

20 40 60 80 100 120 140 160

100

150

200

250

300

350

400

Sinal Nefelométrico (UA)

Concentração/ (mg/L)

FIGURA 4.3.1.5.2a - Curva de calibração para determinação de sulfato no

espectrofotômetro Ocean Optics equipado com uma fibra óptica US Ps-50 com

medida nefelométrica em 470 nm, com um coeficiente de regressão (r) de 0,997.

A seguir, na Tabela 4.3.1.5.2a, são apresentados os resultados

referentes à aplicação do módulo nefelométrico para a determinação de sulfato em

amostras de águas.

TABELA 4.3.1.5.2a. Parâmetros da metodologia aplicada para a determinação de

sulfato empregando um espectrofotômetro da Ocean Optics modelo USB 2000.

Parâmetros Resultados

Equação da regressão

Sinal

Nef

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

ሾ

ሿ

Faixa linear

30 (mg / L) (3,1 x 10

mol L

) a

150 (mg / L) (1,6 x 10

-3

mol L

-1

)

Limite de detecção (LD) 0,66 (mg / L) (6,9 x 10

mol L

)

Limite de quantificação (LQ) 2,20 (mg / L) ( 2,3 x 10

mol L

)

Reprodutibilidade (RSD, n=3) 0,2 % para 80 (mg / L) (8,3 x 10

mol L

)

Os resultados mostram que o PMTN apresenta uma reprodutibilidade e

uma faixa linear compatíveis com o equipamento comercial com um limite de

detecção (LD) uma década mais baixo, comparando-se os resultados obtidos pela

aplicação do método turbidimétrico. Um LD três vezes menor foi obtido quando

comparados os resultados empregando o módulo nefelométrico.

Outro fato interessante é que para todos os equipamentos estudados

para análise de sulfato em águas, o módulo turbidimétrico mostrou-se melhor que o

nefelométrico em termos de LD. No decorrer dos demais estudos a serem

realizados, uma melhor avaliação poderá ser tomada referente a esse

comportamento. Segundo a literatura para a análise nefelométrica, o sinal que chega

ao detector poderá ser aumentado conforme aumenta-se a potência da REM

incidente, como discutido na seção 1.1.3.2. Isso é um fato também comprovado nos

estudos realizados nessa dissertação de mestrado, pois ao aumentar a potência da

REM emitida pelo LED2 aumentou-se o sinal obtido no detector. Entretanto, fazendo

isso, não ocorreu necessariamente uma melhora nas figuras de mérito do método

empregado

, pois essas dependem também das características do sistema químico

em estudo como, por exemplo, forma e tamanho das partículas. Estudos adicionais

serão apresentados nessa dissertação.

Para a construção de todas as curvas analíticas foi-se descontado o

sinal do branco. Entretanto, mesmo descontando esse valor, os gráficos

nefelométricos apresentam um coeficiente linear que não passa na origem. Isso se

deve ao elevado nível de sinal de branco, pois a utilização de uma fonte de REM de

maior magnitude gera um maior espalhamento e conseqüentemente uma REM mais

intensa atinge o detector. De fato, observando as curvas analíticas turbidimétricas,

as quais foram obtidas com LEDs que emitem REM com menor intensidade, isso

não ocorreu. Esse comportamento é encontrado no PMTN e nos equipamentos

comerciais (espectrofotômetros UV-Vis) utilizados como referência. Entretanto, isso

não afeta a qualidade dos resultados, como mostrado nas seções seguintes.

4.3.1.6 - Determinações turbidimétricas e nefelométricas de sulfato

em amostras de águas de lago

As concentrações de sulfato nas amostras de água foram

determinadas empregando-se as respectivas equações das curvas analíticas obtidas

em cada modo de operação do equipamento construído.

Determinações turbidimétricas preliminares realizadas com os

equipamentos de referência mostraram que as concentrações de sulfato estavam

próximas aos limites de detecção para todos os equipamentos e, portanto, fora da

faixa linear das curvas analíticas construídas. Por esse motivo as amostras foram

fortificadas com padrão de sulfato (500 mg L

-1

= 5,2 x 10

-3

mol L

-1

) para obter 30 mg

-1

de concentração final (3,1 x 10

-4

mol L

-1

4.3.1.6.1 - Amostras analisadas pelo método turbidimétrico

As amostras foram analisadas por turbidimetria nos equipamentos

PMTN, espectrofotômetro da Shimadzu (espectrofotômetro 1) e Ocean Optics

(espectrofotômetro 2). Os valores de concentração (mg / L) e erro relativo (RE-

Relative Error) são mostrados na Tabela 4.3.1.6.1.

TABELA 4.3.1.6.1 – Resultados obtidos pela aplicação do método turbidimétrico

para a determinação de sulfato em amostras de águas de lago fortificadas com

solução padrão de sulfato.

Amostra/

(mg /L)

Espectro-

fotômetro 1

Espectro-

fotômetro 2

PMTN

RE1(%)

RE2(%)

29,6 ± 0,1 28,6 ± 0,3 29,0 ±0,1 -2,0 1,4

31,0 ± 0,1 32,4 ± 0,6 31,5 ± 0,5 1,6 -2,7

Observa-se que os resultados são concordantes, conforme pode ser

visto pelos baixos valores de RE. Os valores obtidos pela aplicação dos testes F e t

pareado apresentados na Tabela 4.3.1.6.1a corroboraram com os resultados

obtidos.

Tabela 4.3.1.6.1a - Teste F e Teste t pareado para as amostras de águas (A)

(mg L

-1

) de lago fortificadas com solução padrão de sulfato.

TESTE F

Teste t

(Ep1 e P)

(Ep1 e Ep2) (Ep2 e P)

(Ep1 e P)

(Ep1 e Ep2) (Ep2 e P)

2,0 3,2 6,5 0,6 0,9 0,7

4,3 1,4 6,0 0,1 0,4 0,3

Com: Eq1 e Eq2 respectivamente espectrofotômetro 1 e 2. O PMTN = P (proposto).

F- tabelado (2, 2, 95%) = 19,0 e t - tabelado (2, 2, 95%) = 4,30.

Como mostrado na Tabela 4.3.1.6.1a, os valores obtidos pela aplicação

dos testes F e t calculados são menores que os valores tabelados (críticos). Assim,

pode-se afirmar que não existe diferença significativa, a um nível de confiança de

95 %, entre os resultados encontrados empregando-se esses equipamentos para a

determinação turbidimétrica de sulfato em amostras de águas de lago fortificadas.

4.3.1.6.2 - Determinação de sulfato em água empregando-se o

método nefelométrico com equipamento em campo

As determinações nefelométricas de sulfato em amostras de água de

lago foram feitas em campo empregando-se o equipamento PMTN operado a

bateria. Para efeito de comparação, a determinação de sulfato nestas amostras

foram feitas no laboratório com o equipamento 2 (Ep2) em sala aclimatizada mantida

à 18 °C, enquanto o PMTN foi operado em campo em uma temperatura média de 28

°C. Os resultados são mostrados na Tabela 4.3.1.6.2.

TABELA 4.3.1.6.2 - Determinação de sulfato em amostras de água por nefelometria

empregando-se os equipamentos PMTN e Ep2 (espectrofotômetro 2).

Amostras /

(mg / L)

Ep2

PMTN – bateria

RE(%)

Teste F

Teste t

A1*

28,6 ± 0,3

29,9 ± 0,6 4,5 1,2 1,5

A2*

32,4 ± 0,6

30,7 ± 0,9 -5,2 3,2 1,1

Comparando-se os resultados apresentados nas Tabelas 4.3.1.6.1 e

4.3.1.6.2, pode-se observar que os desvios padrões e os erros relativos obtidos pela

aplicação do PMTN em módulo de bateria foram maiores que no caso anterior (sem

módulo de bateria). O módulo de bateria é bastante estável e o aumento dos erros

relativos e dos desvios padrões das medidas é atribuído à variação de temperatura

do sistema químico empregado na determinação de sulfato, a qual deve ser mantida

constante ao longo de todas as determinações

. Entretanto, mesmo fazendo análise

em campo, os resultados obtidos apresentaram erros relativos por volta de 5,0%.

Esses resultados são bastante satisfatórios, por se tratar de análise em campo e em

tempo real, a qual preserva as características das amostras, haja vista que o

equipamento já estava previamente calibrado e o tempo de análise é muito curto.

Como pode ser observado, não existe diferença entre os resultados fornecidos pelos

métodos turbidimétricos e nefelométricos.

ser realizada em qualquer dos dois métodos adotados.

Outra avaliação importante é a seqü

Primeiro adicionou-

se o reagente em

o surfactante. O surfactante deve ser o último

proteção do colóide formado

volta de 3%. Assim, a

seqüência

odas as

mantida a uma temperatura de 18 ± 2

características físico-quí

micas da suspensão formada, como velocidade de produção

dos n

úcleos e de crescimentos do par

temp

eratura foi mantido para os dem

seqüência

de adição das su

4.3.2 - Determinaçã

o de

4.3.2.1 P

lanejamento

Abaixo,

é mostrado o gráfico dos efeitos do

aplicado

para a determinação de N

método turbidimétrico (

405 nm).

FIGURA 4.3.2.1 -

Gráfico dos efeitos para

método turbidimétric

o foi utilizado com medida em 4

variável 1 = R (R

eagente)), E2 (efeito da variável 2 = S (Surfactante)), E3 (efe

variável 3) = pH (pH da solução), E4 (efeito da variável 4 =

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

-0,15

métodos turbidimétricos e nefelométricos.

Além disso,

uma análise seqüencial pode

ser realizada em qualquer dos dois métodos adotados.

Outra avaliação importante é a seqü

ência de adição das substâncias.

se o reagente em

determinado pH,

depois o analito e por último

o surfactante. O surfactante deve ser o último

visto que é o responsável pela

proteção do colóide formado

. Alterações nessa seqüência

pod

seqüência

de adição foi mantida constante

odas as

determinações foram realizadas

em sala

mantida a uma temperatura de 18 ± 2

C para evitar que a temperatura afe

micas da suspensão formada, como velocidade de produção

úcleos e de crescimentos do par

ticulado

. Assim, o

mesmo

eratura foi mantido para os dem

s analitos estudados

de adição das su

bstâncias químicas.

o de

N-acetilcisteína

lanejamento

quimiométrico

é mostrado o gráfico dos efeitos do

planejamento fatorial

para a determinação de N

-acetilcisteína

em fármacos

405 nm).

Gráfico dos efeitos para

o planejamento

de N

o foi utilizado com medida em 4

05 nm.

Legenda:

eagente)), E2 (efeito da variável 2 = S (Surfactante)), E3 (efe

variável 3) = pH (pH da solução), E4 (efeito da variável 4 =

A (Analito)

E234

E13

E134

E1234

E23

E34

E12

E123

E14

E124

E24

-0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10

0,15

Efeitos

uma análise seqüencial pode

ência de adição das substâncias.

depois o analito e por último

visto que é o responsável pela

pod

em levar a erro por

de adição foi mantida constante

38, 114

em sala

aclimatizada

C para evitar que a temperatura afe

te as

micas da suspensão formada, como velocidade de produção

mesmo

controle de

s analitos estudados

, como também a

planejamento fatorial

em fármacos

empregando o

de N

-acetilcisteína. O

Legenda:

E1 (efeito da

eagente)), E2 (efeito da variável 2 = S (Surfactante)), E3 (efe

ito da

A (Analito)

0,15

0,20

Efeitos

As variáveis 1 (R), 2 (S) e 3 (pH) devem ficar em seus níveis menores

(-) pois, possuem efeitos positivos. Entretanto, a variável 4 (A) deve ficar em seu

nível maior (+) devido ao seu efeito negativo, que contribui para aumentar a

concentração da suspensão formada. Dessa forma, o experimento que forneceu os

melhores resultados foi o experimento 8 constituído por: R(-)

1,0 x 10

-3

mol L

-1

, S(-)

0,01 % (v / v) = pH(-)

2 (HCl 0,01 mol L

-1

) e A(+)

1,5 x 10

-3

mol L

-1

4.3.2.2 Estudo de interferentes em potencial para a determinação de

N-acetilcisteína em amostras farmacêuticas

Os possíveis interferentes foram analisados em concentrações (200x,

4x e 0,1x), que correspondem respectivamente às concentrações duzentas vezes

maiores, quatro e dez vezes menores, que o padrão de N-acetilcisteína utilizado (5,0

x10

-4

mol L

-1

). A substância química (celulose cristalina) é mostrada em

percentagem (%), conforme também é apresentada nas bulas de alguns

medicamentos.

TABELA 4.3.2.2 – Possíveis Interferentes para a determinação de N-acetilcisteína

em módulo turbidimétrico (405 nm).

Possíveis interferentes Interferência (%)

Sacarina (4x) -0,3

Fosfato di-ácido de potássio (4x) -1,1

Celulose cristalina (0,2 %) 1,5

Sacarose (200x) -2,6

Sacarose (20x) -1,7

Benzoato de sódio (200x) -28,5

Benzoato de sódio (4x) -1,4

EDTA (4x) -2,0

Frutose (200x) 0,6

Tartrazina (200x) 264,0

Tartrazina (200x)

1,4

Todos

-2,6

Medida realizada com o LED IR em 880nm e com o sensor IR TSL260R-LF.

Todos

(sacarina, fosfato diácido de potássio, sacarose, benzoato de sódio, frutose, EDTA,

celulose cristalina) com cada um em concentração quatro vezes maior (4x) medido

simultaneamente. Exceto celulose cristalina (0,2 %).

O benzoato de sódio em concentração duzentas vezes maior (200x)

que o padrão de N-acetilcisteína (5,0 x 10

-4

mol L

-1

) causa uma interferência

significativa, devido à complexação de Cu

pelo ânion benzoato, diminuindo assim o

sinal analítico para o analito. De modo que, ao diminuir a concentração do mesmo a

interferência é reduzida significativamente.

A tartrazina, corante de coloração amarela, foi encontrada nas bulas

dos medicamentos vendidos nas drogarias e farmácias. Analisando o espectro da

tartrazina, Figura - A em apêndices, é possível observar uma absorção mais intensa

de REM com comprimentos de onda na radiação azul (400 – 470 nm), exatamente

na mesma região de máxima emissão dos LEDs 1 (405 m) e 2 (470 nm). Essa

absorção é explicada pelo conceito de cor complementar, conforme pode ser visto

na Tabela 1.1.2. A absorção acentuada da REM emitidas por meio dos LEDs 1 e 2

causa uma elevada interferência no método empregado para a determinação de N-

acetilcisteína nesses comprimentos de onda supracitados. Por isso, as

determinações de N-acetilcisteína na presença desta substância foram realizadas na

região espectral do infravermelho (λ

máx.

= 880 nm), cuja REM não é absorvida pela

maioria das espécies coloridas, inclusive a tartrazina (amarela). De fato, ao ser

utilizado o LED IR a interferência torna-se desprezível.

O sensor IR foi devidamente calibrado com solução padrão de

formazina e com soluções padrões de N-acetilcisteína, assim, determinações nesse

comprimento de onda são tão confiáveis quanto os utilizados em 405 e 470 nm.

4.3.2.3 – Estudos de adição e recuperação

A Tabela 4.3.2.3 mostra o percentual de recuperação para o fármaco

N-acetilcisteína com o PMTN operando no módulo turbidimétrico.

TABELA 4.3.2.3 - Adição e recuperação de N-acetilcisteína em fármacos analisados

em triplicata (n= 3).

Amostras Adicionado / mg Recuperado / mg

Recuperação (%)

81,6 77,4 ± 0,2 94,9

122,4 119,7 ± 0,1 97,8

163,2 170,5 ± 0,1 104,5

A2*

81,6 82,7 ± 0,2 101,3

122,4 120,4 ± 0,5 98,4

163,2 164,6 ± 0,3 100,9

A2* = amostra com tartrazina (corante) analisada com LED IR em 880 nm.

Conforme apresentado na Tabela 4.3.2.3, os valores recuperados

ficaram entre 94,9- 104,5%, indicando ausência de efeito de matriz, sendo

considerados esses valores aceitáveis. A Tabela 4.3.2.3 revela também que não

existe diferença significativa entre os resultados obtidos na recuperação de N-

acetilcisteína nas determinações turbidimétricas realizadas em 405 nm, para a

amostra A1 e 880 nm, para a amostra A2. Esses resultados indicam que o efeito de

matriz foi desprezível para ambos os casos. De fato, a diferença consiste apenas na

sensibilidade analítica, conforme já discutido na seção 4.3. Por isso, buscando

melhores figuras de mérito, as curvas analíticas mostradas em seguida foram

construídas utilizando os LEDs na região do azul.

Para a determinação da concentração de N-acetilcisteína nas amostras

com tartrazina (A2) é necessário apenas realizar a calibração com os devidos

padrões em comprimento de onda na região do IR (880 nm). Os dados referentes às

concentrações obtidas nestas determinações são apresentados nas Tabelas 4.3.2.5

e 4.3.2.5a. Dessa forma, utilizaram-se apenas medidas feitas em IR quando as

amostras apresentarem algum tipo de coloração que seja a cor complementar da luz

azul (405 e 470 nm).

4.3.2.4 - Curvas analíticas para a determinação de N-acetilcisteína

A curva analítica e as principais figuras de mérito concernentes a

aplicação do método turbidimétrico (405 nm) para a determinação de N-acetilcisteína

em fármacos são mostradas na Figura 4.3.2.4 e na Tabela 4.3.2.4.

FIGURA 4.3.2.4 - Curva de calibração para determinação de N-acetilcisteína no

módulo turbidimétrico (405 nm), com um coeficiente de regressão (r) = 0,996.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

Sinal Turbidimétrico (UA)

Concentração / (10

mol L

-1

)

TABELA 4.3.2.4 - Figuras de mérito referentes à aplicação do método turbidimétrico

para determinação de N-acetilcisteína (NAC) empregando-se Cu

como reagente

de precipitação.

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidim

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

െ

േ

ሻ

ି

ସ

൅

ሺ

േ

ሻ

ሾ

NAC

ሿ

Faixa linear

5,0 x 10

- 1,2 x 10

(mol L

)

Limite de detecção (LD)

7,56 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ)

2,52 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3) 2,54% para 3 x 10

mol L

A curva de calibração nefelométrica para a determinação de N-

acetilcisteína, Figura 4.3.2.4a, e a Tabela 4.3.2.4a com as principais figuras de

mérito da metodologia aplicada são mostrados em seguida.

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

1000

2000

3000

4000

5000

Sinal Nefelométrico (UA)

Concentração / (10

mol L

-1

)

FIGURA 4.3.2.4a - Curva de calibração para determinação de N-acetilcisteína

empregando o módulo nefelométrico (470 nm). O coeficiente de regressão linear (r)

obtido foi de 0,998.

TABELA- 4.3.2.4a - Figuras de mérito obtidas pelo emprego do método

nefelométrico para determinação de N-acetilcisteína (NAC) utilizando-se Cu

como

reagente de precipitação.

Parâmetros Resultados

Equação da regressão

Sinal

Nef

métrico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

െ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

ହ

ሾ

NAC

ሿ

Faixa linear 5,0 x 10

– 5,0 x10

(mol L

)

Limite de detecção (LD)

2,82

x 10

-6

mol L

-1

Limite de quantificação (LQ) 9,40 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3) 1,35% para 3 x 10

mol L

Com os dados obtidos nas Tabelas 4.3.2.4 e 4.3.2.4a, pode-se

observar que o LD do método nefelométrico é menor que aquele obtido

empregando-se o método turbidimétrico. Entretanto, elevar demasiadamente a

potência da radiação incidente para aumentar o sinal analítico (sinal nefelométrico),

produz uma instabilidade na emissão da REM por elevado aquecimento do LED. O

aquecimento leva a perda de precisão e exatidão das medidas.

4.3.2.5 - Determinação de N-acetilcisteína em amostras

farmacêuticas

O método comparativo empregado para a determinação de N-

acetilcisteína em produtos farmacêuticos foi um método desenvolvido em nosso

grupo de pesquisa que empregou uma solução de sulfato de cobre II como titulante

em titulação condutométrica de N-Acetilcisteína, conforme descrito na seção 1.5.2.

FIGURA. 4.3.2.5

- Titulação condutométrica de N- acetilcisteína com Cu

(1,0 x 10

-3

mol L

-1

). (a) amostra 1 e (b) amostra 2. Cada amostra foi adequadamente diluída e 6

mL foram analisados em triplicata.

1 2 3 4 5 6 7

200

250

300

350

400

450

500

550

Condutividade/

Volume/ mL

5,86

0 1 2 3 4 5 6 7 8

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Condutividade/

Volume/ mL

5,84

Fazendo alguns cálculos, encontram-se a concentração das soluções

de N-acetilcisteína e conseqüentemente os valores de massa do analito em cada

comprimido (amostra). O resultado é mostrado nas Tabelas 4.3.2.5 e 4.3.2.5a.

TABELA 4.3.2.5 - Resultados obtidos com o método condutométrico e com o PMTN

(módulo turbidimétrico) para as duas amostras analisadas em triplicata (n =3).

Amostras/

comprimido (mg)

Comparativo/

(mg)

PMTN/

(mg)

RE(%) Teste F

Teste t

A1 193 ± 2 190,3 ± 0,8 -1,4 8,9 2,5

A2* 570 ± 2 575,9 ± 0,7 1,0 4,0 0,5

A2* = amostra com tartrazina (corante) analisada com LED IR em 880 nm.

Os valores obtidos pela aplicação do teste F para cada amostra foram

de 8,9 e 4,0, valores bem abaixo do tabelado (19,00) para um nível de 95% de

confiança. Do mesmo modo, os valores obtidos com a aplicação do teste t pareado

também ficaram abaixo do valor crítico (4,30). Com esses resultados pode-se

concluir que não existem diferenças estatísticas entre os resultados a um nível de

confiança de 95%.

TABELA 4.3.2.5a - Resultados obtidos com o método condutométrico comparativo e

o com o PMTN (módulo nefelométrico). Os valores de teste F e t são

respectivamente 19,00 e 4,30, com n =3.

Amostras/

comprimido (mg)

Comparativo/

(mg)

PMTN/

(mg)

RE (%) Teste F

Teste t

A1 193 ± 2 191,4 ± 0,9 -0,8 4,5 0,8

A2* 570 ± 2 572,5 ± 0,9 0,4 1,4 0,8

A2* = amostra com tartrazina (corante) analisada com LED IR em 880 nm.

Os resultados confirmam que ambos os métodos turbidimétricos e

nefelométricos foram concordantes com os resultados fornecidos pelo método

eletroanalítico comparativo. Assim, o PMTN pode ser utilizado para determinação

turbidimétrica e/ou nefelométrica de N-acetilcisteína com bons resultados mesmo na

presença de substâncias coloridas.

Para a determinação de N

percebida foi

o tempo

experimento leva dois minutos para que ocorra uma melhor homogeneização da

suspensão formada

, diferentemente daquele

sulfato, cuja susp

ensão foi

tempo.

4.3.3 –

Determinação

4.3.3.1 P

lanejamento

O gráfico dos efeitos, Figura 4.3.3.1

adotado para a

determinaçã

coco por meio da aplicação do

FIGURA 4.3.3.1 -

Gráfico dos efeitos para o planejamento

o ponto central para a determinação de

(Analito))

, E2 (efeito da variável 2 =

(Surfactante))

, E4 (efeito da variável

As variáveis 1 (A) e 2 (R

seus níveis maiores (+).

variável 3 passa próximo a zero

significância estatística

manter a estabilidade da s

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

-40,00

Para a determinação de N

-acetilcisteína, u

ma observ

o tempo

necessário para realizar a

sua determinação

experimento leva dois minutos para que ocorra uma melhor homogeneização da

, diferentemente daquele

observado para a determinação de

ensão foi

formada com baixa variabilidade do

sinal analítico

Determinação

de potássio

lanejamento

fatorial 2

com ponto central

O gráfico dos efeitos, Figura 4.3.3.1

é concernente

determinaçã

o de potássio em amostras de

energéticos e água de

coco por meio da aplicação do

método turbidimétrico.

Gráfico dos efeitos para o planejamento

fatorial

o ponto central para a determinação de

potássio.

E1 (efeito d

, E2 (efeito da variável 2 =

R (Reagente)

), E3 (efeito da variável 3

, E4 (efeito da variável

4 = pH (pH da solução)).

As variáveis 1 (A) e 2 (R

) possuem os maiores

efeitos

A variável 4 (pH)

deve ficar em seu nível menor (

variável 3 passa próximo a zero

no eixo de probabilidade, esta variável

significância estatística

nos

níveis estudados, porém mostrou

manter a estabilidade da s

uspensão formada

e deve ser mantida no planejamento

E13

E34

E14

-E1234

E23

-30,00 -20,00 -10,00

0,00

ma observ

ação importante

sua determinação

. Cada

experimento leva dois minutos para que ocorra uma melhor homogeneização da

observado para a determinação de

sinal analítico

com o

é concernente

ao planejamento

energéticos e água de

fatorial

com 3 réplicas

E1 (efeito d

a variável 1 = A

), E3 (efeito da variável 3

= S

efeitos

e devem ficar em

deve ficar em seu nível menor (

-). Como a

no eixo de probabilidade, esta variável

não possui

níveis estudados, porém mostrou

-se importante por

e deve ser mantida no planejamento

E24

E124

E134

E123

E234

E12

0,00

10,00

Efeitos

Dessa forma, podem-se utilizar os experimentos 5 ou 7. O experimento 7 forneceu

os melhores resultados em termos de espalhamento de REM, sendo constituído por:

A(+)

1,3 x 10

-3

mol L

-1

, R(-)

2,5 % (m / v), S(+)

0,09 % (m / v) e pH(-)

11,1.

4.3.3.2 Estudo de interferentes em potencial na determinação de

potássio em amostras de água de coco e energéticos

O estudo dos interferentes em potencial no método para a

determinação de íons potássio (K

)

com tetrafenilborato empregando o método

nefelométrico foi investigado. Neste estudo os concomitantes encontrados nos

produtos comerciais foram empregados nas concentrações de 100, 10 e 0,1 vezes a

concentração da solução padrão de 2,0 x 10

-4

mol L

-1

de K

. Os resultados mais

relevantes são apresentados na Tabela 4.3.3.2, a seguir.

Tabela 4.3.3.2. Possíveis Interferentes de K

analisados por nefelometria (470 nm).

Possíveis interferentes Interferência (%)

Citrato de sódio (100x)

0,1

Carbonato de cálcio (100x)

-1,7

Cloreto de magnésio (100x)

0,6

EDTA (10x)

-0,7

Sacarose (100x)

0,3

Benzoato de Na (100x)

-0,1

Frutose (100x)

1,0

Tartrazina (10x)

-76,2

Azul brilhante (10x)

-0,9

Fast green (10x)

-2,3

Amaramth (10x)

-12,3

Tartrazina (10x)*

1,3

Fast green (10x)*

-0,9

Amaramth (10x)*

-1,6

Todos **

-4,2

* Medidas realizadas com o LED IR em 880nm e com o sensor TSL260R-LF.

** Todos (benzoato de sódio, citrato de sódio, cloreto de magnésio, carbonato de

cálcio, EDTA, frutose, sacarose com cada um em concentração 10 vezes maior

(10x) em relação à solução padrão de potássio utilizada (2,0 x 10

-4

mol L

-1

)).

No método turbidimétrico, a absorção de REM causa um erro positivo,

pois essa atinge com menor intensidade o detector, como se houvesse uma maior

concentração de partículas em suspensão. Contudo, para o método nefelométrico,

um sinal negativo foi observado, pois uma menor intensidade da REM espalhada

atinge o detector. Como o sinal nefelométrico é calculado diretamente (o sinal

nefelométrico não é obtido pela razão entre intensidades de REM como no método

turbidimétrico, ver seções 1.1.3.1 e 1.1.3.2) a absorção de REM causa um erro

negativo como os valores mostrados na Tabela 4.3.3.2. Para determinações em

comprimentos de onda na região IR (880 nm) esse tipo de interferência não ocorreu

como o esperado.

O corante alimentício azul brilhante não apresenta qualquer

interferência, pois o mesmo não absorve REM em comprimentos de onda da região

azul, como visto na Tabela 4.3.3.2 e na Figura - A em Apêndices. Em algumas

amostras, outros corantes são adicionados como corantes vermelhos e verdes.

Assim foram utilizados os corantes fast green (verde) e amaramth (vermelho) como

possíveis interferentes para simular a presença dessas substâncias. Os resultados

mostram que o corante verde apresenta baixa interferência e o vermelho interfere

mais significativamente. Os espectros de absorção dos corantes são mostrados na

Figura – A em apêndices. Entretanto todos esses inconvenientes foram superados

realizando as análises na região do IR (880 nm).

4.3.3.3 – Estudos de adição e recuperação

A Tabela 4.3.3.3 mostra o percentual de recuperação para as amostras

de potássio com o PMTN operando no módulo nefelométrico (470 nm).

Tabela 4.3.3.3. - Adição e recuperação de K

em amostras de água de coco (A1) e

energéticos A2 e A3, com cada análise realizada em triplicata (n=3).

Amostras

Adicionado/(mg/L)

Recuperado/(mg/L)

Recuperação(%)

7,8 7,6 ± 0,3 97,4

3,5 3,4 ± 0,9 97,1

2,4 2,5 ± 0,9 104,2

7,8 7,9 ± 0,1 101,3

3,5 3,6 ± 0,4 102,8

2,4 2,3 ± 0,9 95,8

7,8 8,2 ± 0,1 105,1

3,5 3,5 ± 0,4 100,0

2,4 2,2 ± 0,5 91,7

Conforme pode ser analisado na tabela, os percentuais de recuperação

ficaram entre 91,7 - 105,1%. Dessa forma, espera-se que os erros relativos

referentes às determinações de potássio pelos métodos turbidimétrico e

nefelométrico sejam em média de 6 % (ou valores mais baixos), pois estariam dentro

dessa faixa de percentual de recuperação.

4.3.3.4 Curvas analíticas para a determinação de potássio

Em seguida, é mostrada a curva analítica, Figura 4.3.3.4 e a Tabela

4.3.3.4, apresentando os principais parâmetros referentes à aplicação do método

turbidimétrico (405 nm).

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

Sinal Turbidimétrico (UA)

Concentração / (10

mol L

-1

)

FIGURA 4.3.3.4 - Curva analítica para determinação de potássio no módulo

turbidimétrico. O coeficiente de regressão linear (r) obtido foi de 0,992.

TABELA 4.3.3.4 - Principais parâmetros referentes à aplicação do método

turbidimétrico para determinação de potássio (K

) empregando-se tetrafenilborato de

sódio como reagente de precipitação.

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidim

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

ଷ

ሾ

ା

ሿ

Faixa linear

5,0 x 10

– 3,0 x10

(mol L

)

Limite de detecção (LD)

3,10 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ)

1,02 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD) 0,56% para 1,6 x 10

mol L

Em seguida, é mostrada a curva analítica (r = 0,995), Figura 4.3.3.4a e

a Tabela 4.3.3.4a, apresentando as principais figuras de mérito referentes à

aplicação do método nefelométrico (470 nm).

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

1000

2000

3000

4000

Sinal Nefelométrico (UA)

Concentração / (10

-3

mol L

-1

)

FIGURA 4.3.3.4a - Curva de calibração para determinação de potássio no módulo

nefelométrico.

Tabela 4.3.3.4a - Principais figuras de mérito referente à aplicação do método

nefelométrico (470 nm) para determinação de potássio (K

Parâmetros Resultados

Equação da regressão

Sinal

Nef

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

଺

ሾ

ା

ሿ

Faixa linear 5,0 x 10

– 5,0 x10

(mol L

)

Limite de detecção (LD) 3,97 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ) 1,32 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3) 0,21% para 1,6 x 10

mol L

Com os resultados obtidos, observa-se que os limites de detecção

entre os dois métodos são bastante próximos, com o método turbidimétrico tendo um

LD ligeiramente mais baixo. Os baixos limites de detecção permitem a determinação

de potássio pelo método empregando tetrafenilborato de sódio com detecção

utilizando o PMTN. A técnica nefelométrica possibilita trabalhar com uma faixa linear

mais ampla, sobretudo em concentrações mais baixas.

4.3.3.5 – Determinação de potássio em amostras de água de coco e

energéticos

Para a determinação de íons potássio (K

) foi utilizado como método de

referência a espectrometria de absorção atômica com chama. Essa técnica é

bastante consolidada sendo uma das mais sensíveis para a determinação desses

analitos. Um espectrofotômetro de absorção atômica GEMINI Intralab modelo AA

12/1475, com lâmpada de catodo oco de potássio L 233, com emissão em 766,5 nm

e com chama acetileno/ ar sintético foi empregado. O resultado da calibração

utilizando essa técnica é mostrado na Figura 4.3.3.5.

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

Absorbância (A)

Concentração / (mg/L)

FIGURA 4.3.3.5 - Curva analítica para determinação de potássio pela técnica de

absorção atômica com chama, com um coeficiente de regressão linear (r) de 0,998.

A equação que descreve a curva analítica é dada por:

Absorbância

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

0,016 േ 0,005

ሻ

൅

ሺ

0,161 േ 0,003

ሻ

x ሾK

ା

ሿ.

A seguir, são

mostrados na Tabela 4.3.3.5 os resultados referentes às concentrações das

amostras de potássio determinadas pelo método proposto e de referência.

TABELA 4.3.3.5 – Concentrações de potássio em águas de coco (A1) e em

amostras de energéticos (A2 e A3) determinadas por espectrometria de absorção

atômica e turbidimetria (405 nm) em triplicata (n =3).

Amostras /

(mg / L)

Referência/

(mg / L)

PMTN/

(mg / L)

RE(%)

Teste F Teste t

A1 1543,4 ± 0,1 1540,8 ± 0,3 -0,2 1,5 0,4

A2 121,5 ± 0,2 123,5 ± 0,8 1,7 2,0 0,5

A3 218,6 ± 0,2 209,9 ± 0,6 -4,1 4,0 2,4

F (2, 2, 95%) = 19,0 e t (2, 2, 95%)= 4,30.

Os valores dos testes F e t mostram que os resultados da

concentração de potássio obtidos pela aplicação dos métodos analíticos são

compatíveis a um nível de confiança de 95%, não existindo assim diferença

significativa entre os mesmos. Os erros relativos se estenderam até - 4,1 %, valor

esse considerado bastante aceitável.

Abaixo, são mostrados os resultados para a determinação

nefelométrica de potássio referente à comparação com o método de referência.

TABELA 4.3.3.5a – Concentrações de potássio em águas de coco (A1) e em

amostras de energéticos (A2 e A3) determinadas por espectrometria de absorção

atômica e nefelometria (470 nm) em triplicata (n =3).

Amostras /

(mg / L)

Referência/

(mg / L)

PMTN/

(mg / L)

RE(%)

Teste F Teste t

A1 1543,4 ± 0,1 1535,5 ± 0,2 -0,5 1,7 0,9

A2 121,5 ± 0,2 125,6 ± 0,1 3,4 2,0 1,3

A3 218,6 ± 0,2 208,9 ± 0,5 -4,4 4,5 0,8

Como pode ser observado, os valores não apresentam diferenças

estatísticas ao nível de confiança de 95%, com o maior erro relativo entre os

resultados de -4,4 %. Observa-se também que as mostras de água de coco

apresentam uma elevada concentração de potássio, teores esses esperados, uma

vez que a água de coco é uma excelente bebida para a reposição desse analito nos

seres humanos.

A determinação de potássio com o

resultados concordantes ao nível de 95 % de confiança com o método empregado

como referência. Os baixos limites de dete

de concen

tração quando empregado o método nefelométrico) mostraram o potencial

do equipamento desenvolvido para a determinação desse analito.

4.3.4 - Det

erminação de tiamina

4.3.4.1 -

Planejamento fatorial

gráfico dos efeitos

importantes na determinação de tiamina em fármacos

turbidimétricos

e nefelométricos

Figura 4.3.4.1.

FIGURA 4.3.4.1 -

Gráfico dos efeitos para a determinação de

empregando o método turbidimétrico (405 nm)

(Rea

gente)), E2 (efeito da variável

HCl (

pH da solução)), E4 (efeito da variável 4 = A (Analito)).

Apenas a variável 1

maior (+)

, as demais variáveis também

seus níveis menores (-

planejamento

com os seguintes níveis:

HCl (pH) (-)

0,1 mol L

melhor resposta

analítica

E1234

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

-20,00

A determinação de potássio com o

PMTN

mostrou

resultados concordantes ao nível de 95 % de confiança com o método empregado

como referência. Os baixos limites de dete

ção e a ampla faixa linear (duas décadas

tração quando empregado o método nefelométrico) mostraram o potencial

do equipamento desenvolvido para a determinação desse analito.

erminação de tiamina

Planejamento fatorial

gráfico dos efeitos

tem por finalidade

determinar as variáveis mais

importantes na determinação de tiamina em fármacos

mpregando

e nefelométricos

. As variáveis mais importantes

Gráfico dos efeitos para a determinação de

iamina em fármacos

empregando o método turbidimétrico (405 nm)

. E1 (e

feito da variável 1 = R

gente)), E2 (efeito da variável

2 = S (Surfactante)

), E3 (efeito da variável 3 =

pH da solução)), E4 (efeito da variável 4 = A (Analito)).

Apenas a variável 1

(R) possui efeito negativo

e deve

, as demais variáveis também

se mostraram

importantes e

O experimento 15

é o que concorda com os resultados do

com os seguintes níveis:

R(+)

2,3 x 10

-3

mol L

-1

0,1 mol L

-1

e A(-)

2,5 x 10

-4

mol L

-1

. O

planejam

analítica

é aquela na qual

a concentração do analito é

E12

E24

E124

E23

E134

E13

E123

E14

E234

E34

10,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

Efeitos

mostrou

-se viável e com

resultados concordantes ao nível de 95 % de confiança com o método empregado

ção e a ampla faixa linear (duas décadas

tração quando empregado o método nefelométrico) mostraram o potencial

do equipamento desenvolvido para a determinação desse analito.

determinar as variáveis mais

mpregando

os métodos

. As variáveis mais importantes

são destacadas na

iamina em fármacos

feito da variável 1 = R

), E3 (efeito da variável 3 =

e deve

ficar no seu nível

importantes e

devem ficar em

é o que concorda com os resultados do

0,01 % (m / v),

planejam

ento revelou que a

a concentração do analito é

inferior ao do

50,00

reagente. Certamente um excesso de reagente favorece a formação da suspensão,

levando a um melhor sinal analítico.

4.3.4.2 Estudo de interferentes em potencial na determinação de

tiamina em fármacos

Foram analisadas concentrações (30x, 3x e 0,1x) em relação à solução

padrão de 6,0 x 10

-5

mol L

-1

de tiamina utilizada. Alguns resultados mais

significativos são mostrados na Tabela 4.3.4.2.

TABELA 4.3.4.2

Possíveis Interferentes para análise de tiamina por nefelometria

(470 nm).

Possíveis interferentes

Interferência (%)

Povidona (30x)

16,4

Povidona (3x)

-0,7

Ácido ascórbico (30x)

-1,0

Amido (1%)

1,2

Lactose (3x)

2,1

Sulfato ferroso (30x)

4,2

Sulfato ferroso (3x)

-1,0

Sulfato zinco (30x)

-2,9

Riboflavina (3x)

-80,0

Cianocobalamina (3x)

-10,2

Riboflavina (3x)*

1,5

Cianocobalamina (3x)*

-1,8

Todos **

-3,0

* Medida realizada com o LED IR em 880nm e com o sensor TSL260R-FL.** Todos

(povidona, ácido ascórbico, lactose, sulfato ferroso, sulfato de zinco, riboflavina e

cianocobalamina) com cada um em concentração três vezes maior em relação ao

padrão de tiamina utilizado (6,0 x 10

-5

mol L

-1

), exceto amido (1%), com todos os

concomitantes estudados simultaneamente.

A povidona, em concentração trinta vezes maior que o padrão de

tiamina utilizado, forneceu uma interferência significativa de 16,4%. Entretanto, em

concentrações apenas três vezes maiores, que o referido padrão de tiamina, a

interferência é desprezível. Foi comprovada que a povidona em concentração (30x)

interfere aumentado a turvação da solução causando um erro positivo na análise

nefelométrica. Entre os demais concomitantes, apenas a riboflavina (vitamina B

cor amarela) e a cianocobalamina (vitamina B

de cor vermelha) interferem. Essas

interferências são similares àquelas encontradas nos estudo feitos para potássio,

pois a interferência é devida exclusivamente à coloração dessas substâncias. De

fato, as determinações feitas no comprimento de onda em 880 nm (IR) mostram que

praticamente não existe interferência e, portanto, tiamina pode ser determinada sem

maiores problemas em matrizes que contenham essas substâncias. Nos apêndices,

na Figura B, são mostrados os espectros de absorção no UV-Vis das soluções de

das vitaminas B

e B

4.3.4.3 Estudo de adição e recuperação

Resultados referentes aos estudos de adição e recuperação de tiamina

em fármacos são mostrados na Tabela 4.3.4.3.

TABELA 4.3.4.3 - Adição e recuperação de tiamina em fármacos empregando o

método nefelométrico (470 nm) em triplicata (n = 3).

Amostras Adicionado/(mg)

Recuperado/(mg)

Recuperação (%)

168,7 166,7 ± 0,1 98,8

30,4 30,6 ± 0,8 100,7

20,2 20,3 ± 0,4 100,5

168,7 167,3 ± 0,1 99,2

30,4 29,6 ± 0,5 97,4

20,2 20,6 ± 0,4 102,0

168,7 166,5 ± 0,2 98,7

30,4 30,6 ± 0,6 100,7

20,2 20,7 ± 0,4 102,5

Pode-se observar que as recuperações ficaram entre 97,4 e 102,5 %.

Esses valores sugerem que a matriz da amostra exerce pouca influência no

resultado das análises. Observando esses valores pode-se concluir que interferentes

em potencial como povidona em elevadas concentrações não foram encontrados,

uma vez que o percentual de recuperação está próximo de 100%.

4.3.4.4 Curvas analíticas para a determinação de tiamina

A curva analítica turbidimétrica e as principais figuras de mérito

referentes à determinação de tiamina com o PMTN são mostradas na Figura 4.3.4.4

e na Tabela 4.3.4.4.

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Sinal Turbidimétrico(UA)

Concentração / (10

mol L

)

FIGURA 4.3.4.4 - Curva analítica para determinação de tiamina por meio da

aplicação do método turbidimétrico (405 nm), com coeficiente de regressão (r) =

0,996.

TABELA 4.3.4.4 - Principais figuras de méritos referentes à aplicação do método

turbidimétrico para a determinação de tiamina (Ti).

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidim

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

ଷ

ሾ

ሿ

Faixa linear

5,0 x 10

– 1,0 x10

(mol L

)

Limite de detecção (LD)

3,11 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ)

1,03 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3)

0,64 % para 5,0 x 10

mol L

Observa-se que o limite de detecção é bastante baixo, o que leva a

concluir que o método é bastante sensível para análise de tiamina com o PMTN.

Esses valores são duas décadas mais baixos que o encontrado na literatura, para o

método turbidimétrico

. Os resultados referentes à aplicação do método

nefelométrico obtidos após 50 ms são mostrados em seguida.

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

1500

3000

4500

6000

7500

9000

Sinal Nefelométrico (UA)

Concentração / (10

mol L

)

FIGURA 4.3.4.4a - Curva analítica para determinação de tiamina por meio da

aplicação do módulo nefelométrico, com um coeficiente de regressão (r) de 0,998.

As principais figuras de mérito referentes à determinação de tiamina

operando com o PMTN em módulo nefelométrico (470 nm) são mostradas na Tabela

4.3.4.4a.

TABELA 4.3.4.4a - Principais figuras de mérito referentes à aplicação nefelométrica

(470 nm).

Parâmetros Resultados

Equação da regressão

Sinal

Nef

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

଻

ሾ

ሿ

Faixa linear 5,0 x 10

– 2,5 x10

(mol L

)

Limite de detecção (LD) 5,91 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ) 1,97 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3) 0,60 % para 5,0 x 10

mol L

Os resultados referentes à determinação de tiamina empregando-se

os métodos turbidimétrico e nefelométrico com o PMTN mostram-se bastante

animadores, pois os baixos limites de detecção para ambos os método, linearidade e

sensibilidade (inclinação da curva analítica) mostram a utilidade do equipamento

construído nesta dissertação de mestrado. O limite de detecção obtido com a

aplicação do método nefelométrico foi maior que aquele obtido empregando-se o

método turbidimétrico.

4.3.4.5 - Determinação de tiamina em amostras farmacêuticas

O eletrodo de gota pendente de mercúrio, um dos mais tradicionais

eletrodos de trabalho entre as técnicas eletroanalíticas, foi empregado na técnica

polarográfica de pulso diferencial para determinação de tiamina (método

comparativo). Esse método é uma adaptação do método proposto Lingane &

Davies

discutido na seção 1.5.4. No presente trabalho, este eletrodo foi acoplado a

um potenciostato / galvanostato (Autolab Eco Chemie, Netherlands) com uma cela

eletroquímica convencional com um eletrodo de Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L

-1

) como

referência e um fio de platina como contra eletrodo. Gás nitrogênio ultrapuro

(99,999%) foi necessário para remoção do oxigênio dissolvido na solução. A curva

analítica para a determinação de tiamina obtida pela aplicação do método

supracitado é mostrada na Figura 4.3.4.5.

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Concentração / (10

mol L

-1

)

FIGURA 4.3.4.5 - Curva analítica para determinação de tiamina obtida com

voltametria de pulso diferencial. O potencial de redução é -1,25 V Vs. Ag / AgCl (3,0

mol L

-1

). Cloreto de potássio (KCl) com concentração 0,1 mol L

-1

foi utilizado como

eletrólito suporte. Velocidade de varredura de 50 mV s

-1

, amplitude de pulso de 2 mV

e tempo de aplicação de pulso de 10 ms foram utilizados, conforme descrito na

literatura

84, 86

. Varredura de 0 à -1,50 V.

A equação que representa a curva analítica é a seguinte:

ሺ

ߤܣ

ሻ

ൌ

ሺ

9,74 േ 0,09

ሻ

ݔ 10

ି଼

൅

ሺ

0,0481 േ 0,0002

ሻ

ݔ ሾܶ݅ሿ.

Onde [Ti] é a concentração de

tiamina (mol L

-1

). Os resultados referentes às determinações das amostras de

tiamina em fármacos pela aplicação dos métodos comparativo e turbidimétrico são

mostrados na Tabela 4.3.4.5.

TABELA 4.3.4.5 - Amostras de tiamina em fármacos analisadas por meio da

aplicação dos métodos de voltametria de pulso diferencial (comparativo) e

turbidimétrico (405 nm).

Amostras/

(mg)

Comparativo/

(mg)

PMTN/

(mg)

RE(%)

Teste F Teste t

A1 307,3 ± 0,9

304,5 ± 0,1 -0,9 3,0 1,7

A2 288,9 ± 0,3

294,3 ± 0,2 1,9 1,5 2,5

A3 292,1 ± 0,9

299,9 ± 0,8 2,7 1,0 1,0

F (2, 2, 95%) = 19,0 e t (2, 2, 95%)= 4,30.

Analisando os valores obtidos pelas aplicações dos testes F e t,

observam-se que esses são inferiores aos valores críticos (tabelados), e, portanto,

não existem diferenças significativas entre ambos os métodos aplicados para a

determinação de tiamina em amostras de fármacos comerciais. O maior erro relativo

entre os teores desse analito empregando-se os dois métodos foi de apenas 2,7 %.

TABELA 4.3.4.5a – Amostras de tiamina em fármacos analisadas por meio da

aplicação dos métodos de voltametria de pulso diferencial (comparativo) e

nefelométrico (470 nm).

Amostras/

(mg)

Comparativo/

(mg)

PMTN/

(mg)

RE(%) Teste F Teste t

A1 307,3 ± 0,9 303,0 ± 0,1 -1,4 1,4 1,0

A2 288,9 ± 0,8 284,3 ± 0,3 -1,6 1,0 1,8

A3 292,1 ± 0,2 299,0 ± 0,9 2,4 3,9 3,8

Os erros relativos referentes aos teores de tiamina encontrados nas

amostras obtidos pela aplicação do método nefelométrico mostraram-se

semelhantes àqueles

obtido

apresentados nas Tabelas 4.3.4.5 e 4.3.4.5a.

utilizado em am

bos os métodos para a determinaçã

concordantes com

aqueles conseguidos co

pois não existe diferença significativa ao nível de confiança de 95% entre eles.

Os estudo

interferem significa

tivamente

turbidimétricos e nefelométricos

nm devido à

coloração

comprimento de onda

sanar tais interferências.

4.3.5 -

Determinação de

4.3.5.1 -

Planejamento fatorial completo 2

O planejamento fatorial utilizado para o fármaco captorpil é um pouco

diferente daqueles

realizados para os demais analitos

variável estudada o pH da solução

mostrado o

gráfico dos efeitos com as variáveis mais importantes devidamente

destacadas para a determinação de capto

FIGURA 4.3.5.1 -

Gráfico dos efeitos utilizando

e captopril em fármacos.

variável 2 = R (R

eagente)

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

-7,00

obtido

s com o emprego do método t

apresentados nas Tabelas 4.3.4.5 e 4.3.4.5a.

Isso mostra que o

bos os métodos para a determinaçã

o de tiamina

aqueles conseguidos co

m o emprego do

método comparativo

pois não existe diferença significativa ao nível de confiança de 95% entre eles.

de interferentes revelaram que as

vitaminas

tivamente

na determinação de tiamina por meio dos

turbidimétricos e nefelométricos

realizados nos comprimentos de onda de 405 e 470

coloração

que essas fornecem à suspensão. E

ntretanto análises em

(880 nm) podem ser utilizadas

com bons resultados

sanar tais interferências.

Determinação de

captopril

Planejamento fatorial completo 2

com ponto central

O planejamento fatorial utilizado para o fármaco captorpil é um pouco

realizados para os demais analitos

por não apresentar como

variável estudada o pH da solução

, conforme discutido na seção 3.7.2

gráfico dos efeitos com as variáveis mais importantes devidamente

destacadas para a determinação de capto

pril.

Gráfico dos efeitos utilizando

o método turbidimétrico para aná

e captopril em fármacos.

E1 (efeito da variável 1 = S (Surfact

ante)), E2 (efeito da

eagente)

), E3 (efeito da variável 3 = A (Analito))

E12

E123

E13

E23

-5,00 -3,00 -1,00 1,00

Efeitos

rbidimétrico, como

Isso mostra que o

PMTN pode ser

o de tiamina

com resultados

método comparativo

pois não existe diferença significativa ao nível de confiança de 95% entre eles.

vitaminas

e B

)

na determinação de tiamina por meio dos

métodos

realizados nos comprimentos de onda de 405 e 470

ntretanto análises em

com bons resultados

para

com ponto central

O planejamento fatorial utilizado para o fármaco captorpil é um pouco

por não apresentar como

, conforme discutido na seção 3.7.2

. Abaixo, é

gráfico dos efeitos com as variáveis mais importantes devidamente

o método turbidimétrico para aná

lise

ante)), E2 (efeito da

3,00

Efeitos

100

Conforme pode ser visto na Figura 4.3.5.1, a variável 2 (R) deve ficar

em seu nível menor (-) e a variável 3 (A) em seu nível maior (+). A variável

surfactante não se mostrou importante nos níveis estudados, pois passa próximo a

zero no eixo de probabilidade. Entretanto é uma variável importante e deve ser

mantida principalmente para garantir a estabilidade da suspensão formada. Os

melhores resultados foram obtidos quando se utilizou o experimento 4 formado por:

surfactante S(-)

0,01 % (g / L), Reagente R(-)

1,0 x 10

-3

mol L

-1

e Analito A(+)

1,0 x 10

-3

mol L

-1

4.3.5.2 – Estudos de possíveis Interferentes em potencial

Os concomitantes apresentados nas bulas dos medicamentos foram

estudados como os possíveis interferentes na determinação de captopril

empregando íons prata nos níveis de concentração (15x, 3x e 0,1x) em relação à

solução padrão de 8,0 x 10

-4

mol L

-1

de captopril. As demais soluções têm suas

concentrações em percentual (%) conforme também são apresentadas nas bulas de

alguns medicamentos. Os resultados são mostrados na Tabela 4.3.5.2.

Tabela 4.3.5.2 - Possíveis interferentes para a determinação nefelométrica (470 nm)

de captopril.

Possíveis interferentes

Interferência (%)

Lactose (3x)

-0,8

Sacarose (15x)

-0,8

Celulose cristalina (0,2 %)

-2,1

Manitol (0,5 %)

-15,1

Manitol (0,01 %)

0,5

Glicose (15x)

-1,8

Ácido esteárico (0,1 %)

-29,6

Ácido esteárico (0,01%)

0,1

Amido (1%)

-2,2

Todos *

-4,5

* Todos (lactose, sacarose e glicose em concentrações três vezes mais

concentradas que a solução padrão de captopril (3x), celulose cristalina (1 %),

manitol (0,01 %), ácido esteárico (0,01 %) e amido (1 %)), com análise simultânea.

Analisando os resultados, observa-se que o manitol 0,5 % g L

-1

e o

ácido esteárico 0,1 % g L

-1

causam uma diminuição no sinal nefelométrico obtido. O

manitol (C

) possui seis grupos hidroxila (OH) ligados a sua cadeia carbônica e

101

apresenta conhecidas propriedades redutoras

115

, indicando assim a possível

redução dos íons prata (Ag

) a prata metálica (Ag

), diminuindo o sinal analítico. O

ácido esteárico (CH

(CH

)

COOH) precipita os íons Ag

formando estearato de

prata

116

, diminuindo a concentração de íons Ag

e conseqüentemente, o sinal

analítico. Reduzindo as concentrações desses concomitantes para os níveis de

concentração apresentados na Tabela 4.3.5.2, observa-se que essas interferências

são desprezíveis.

4.3.5.3 – Adição e recuperação de captopril em fármacos

A Tabela 4.3.5.3 a seguir, mostra os resultados da adição e

recuperação de três concentrações conhecidas de uma solução estoque padrão de

captopril 8,0x10

-4

mol L

-1

nas amostras farmacêuticas do analito.

TABELA 4.3.5.3 - Adição e recuperação utilizando o PMTN em módulo nefelométrico

(470 nm).

Amostras

Adicionado/

(mg)

Recuperado/

(mg)

Recuperação

(%)

217,1 217,8 ± 0,9 100,3

173,8 188,8 ± 0,3 108,6

86,9 86,2 ± 0,3 99,2

217,2 211,8 ± 0,2 97,5

173,8 184,4 ± 0,8 106,1

86,9 84,7 ± 0, 8 97,5

217,2 213,7 ± 0, 3 98,4

173,8 183,9 ± 0,9 105,8

86,9 90, 0 ± 0,2 103,6

Como pode ser observado na Tabela 4.3.5.3 o percentual de

recuperação ficou entre 97,5 e 108,6 %, indicando baixo efeito de matriz das

amostras e que os interferentes em potencial não foram encontrados nos níveis de

concentração estudados.

102

4.3.5.4 - Curvas analíticas para a determinação de captopril

Na Figura 4.3.5.4 é mostrada a curva analítica (r = 0,993) obtida

empregando-se o método turbidimétrico (405 nm) e, na Tabela 4.3.5.4 são

apresentadas as principais figuras de mérito referentes a aplicação do método.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

Sinal Turbidimétrico (UA)

Concentração /

(

mol L

-1

)

FIGURA 4.3.5.4 - Curva analítica para a determinação de captopril em fármacos

empregando o método turbidimétrico.

TABELA 4.3.5.4 - Figuras de méritos referentes ao emprego do PMTN operando por

meio do método turbidimétrico (405 nm) para a determinação de captopril (Cap).

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

Sinal

Turbidim

trico

ሺ

ሻ

ൌ

ሺ

051

േ

002

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

ሾ

CAP

ሿ

Faixa linear

1,0 x 10

- 1,2 x 10

(mol L

)

Limite de detecção (LD)

3,11 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ)

1,02 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3)

0,68% para 3,0 x 10

mol L

A faixa linear para a determinação de captopril por análise

turbidimétrica é relativamente estreita e abrange concentrações altas, entretanto o

baixo limite de detecção obtido permite a determinação deste analito em produtos

farmacêuticos em baixas concentrações e com razoável sensibilidade.

103

A curva de calibração nefelométrica ((r) = 0,999) para a determinação

de captopril, Figura 4.3.5.4a, e a Tabela 4.3.5.4a com as principais figuras de mérito

da metodologia aplicada são mostrados em seguida.

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

100

200

300

400

500

600

700

Sinal Nefelométrico (UA)

Concentração / (10

-3

mol L

-1

)

FIGURA 4.3.5.4a - Curva analítica para a determinação de captopril por meio da

aplicação do método nefelométrico em 470 nm.

TABELA 4.3.5.4a - Figuras de mérito da metodologia aplicada para a determinação

nefelométrica de captopril (Cap) em fármacos.

Parâmetros

Resultados

Equação da regressão

݈ܵ݅݊ܽ

݂݈ܰ݁݁݋݉

ݐݎ݅ܿ݋

ሺ

ܷܣ

ሻ

ൌ

ሺ

േ

ሻ

൅

ሺ

േ

ሻ

଺

ሾ

ܥܣܲ

ሿ

Faixa linear

5,0 x 10

- 6,0 x 10

(mol L

)

Limite de detecção (LD)

2,75 x 10

mol L

Limite de quantificação (LQ)

9,43 x 10

mol L

Reprodutibilidade (RSD, n=3)

0,98% para 4,0 x 10

mol L

Os resultados referentes à aplicação do método nefelométrico para

determinação de captopril mostraram-se melhores que os obtidos com o método

turbidimétrico em termos de faixa linear de trabalho e limite de detecção. A faixa

linear é uma década de concentração mais baixa que aquela conseguida com o

método turbidimétrico. Isso se mostra importante em casos de análises do fármaco

em amostras como, por exemplo, em urina onde o analito está em concentrações

mais baixas que aquelas encontradas nas amostras analisadas nesse trabalho

117

104

4.3.5.5 - Determinação de captopril em amostras farmacêuticas

O método comparativo utilizado foi aquele proposto por Ribeiro et

al.

101, 104

, discutido na seção 1.5.5. Esse método trata da titulação potenciométrica

do analito com solução de hidróxido de sódio padronizado, sendo feita em triplicata.

A Figura 4.3.5.5 apresenta três curvas obtidas da primeira derivada do potencial em

função do volume do titulante (dE/dV), empregando-se solução de hidróxido de

sódio 1,38 x 10

-2

mol L

-1

FIGURA 4.3.5.5 - Gráficos da primeira derivada do potencial obtido vs. a adição do

titulante (hidróxido de sódio 1,38 x 10

-2

mol L

-1

) para um volume de 14 mL de

amostra adicionada. (a) amostras de 12, (b) 25 e (c) 25 mg de captopril.

Como pode ser observado na Figura 4.3.5.5, o volume de equivalência

é de 14 mL. Fazendo alguns cálculos, encontram-se os valores de massa de cada

comprimido (mg) de cada amostra de captopril. O resultado é mostrado nas Tabelas

4.3.5.5 e 4.3.5.5a.

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-250

-200

-150

-100

-50

14,3

dE / dV (mV)

Volume / mL

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-250

-200

-150

-100

-50

14,3

dE / dV (mV)

Volume / mL

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-160

-120

-80

-40

14,2

dE /dV (mV)

Volume / mL

105

TABELA 4.3.5.5 – Amostras de captopril em fármacos determinadas pelo método

comparativo e por turbidimetria (405 nm) empregando o PMTN. As determinações

de captopril foram realizadas em triplicata (n = 3) para ambos os métodos aplicados.

Amostra/

(mg)

Comparativo/

(mg)

PMTN/

(mg)

RE(%)

Teste F

Teste t

A1 12 ± 1 12,5 ± 0,8 4,2 6,5 0,4

A2 25 ± 2 25,5 ± 0,8 2,0 3,6 0,1

A3 25 ± 2 24,8 ± 0,7 -0,8 3,6 0,2

F (2, 2, 95%) = 19,0 e t (2, 2, 95%)= 4,30.

Os resultados do método turbidimétrico aplicado para as

determinações de captopril foram concordantes com aqueles obtidos empregando-

se o método potenciométrico (comparativo) de modo que o maior erro relativo foi

apenas de 4,2 %. Os valores fornecidos pela aplicação dos testes F e t mostram que

os métodos utilizados apresentam desvios padrões compatíveis e que não existe

diferença significativa entre os resultados de ambos os métodos a um nível de

confiança de 95%. Abaixo são mostrados os dados referentes ao método

nefelométrico.

TABELA 4.3.5.5a - Amostras de captopril em fármacos determinadas pelo método

comparativo e por nefelometria (470 nm) empregando o PMTN. As determinações

de captopril foram realizadas em triplicata (n = 3).

Amostra/

(mg)

Comparativo/

(mg)

PMTN/

(mg)

RE(%)

Teste F

Teste t

A1 12 ± 1 12,3 ± 0,8 2,5 3,5 1,0

A2 25 ± 2 24,2 ± 0,2 -3,2 1,3 1,2

A3 25 ± 2 25,3 ± 0,5 1,2 1,2 1,0

Os resultados mostram que o maior erro relativo encontrado foi – 3,2%,

o qual é considerado relativamente baixo. Os valores obtidos pela aplicação dos

106

testes F e t mostram que os métodos apresentam resultados compatíveis e,

portanto, o PMTN pode ser utilizado para análises de captopril em fármacos, pois os

teores de captopril obtidos com o método proposto são concordantes com aqueles

fornecidos pelo método comparativo a um nível de confiança de 95%.

Outro aspecto interessante é a ampliação da faixa linear de trabalho,

pois as técnicas turbidimétricas e nefelométricas apresentam distintas faixas lineares

(faixas complementares) que podem ser exploradas para a análise de captopril.

Além disso, O método nefelométrico mostrou um limite de detecção mais baixo que

o turbidimétrico, de modo que podem-se explorar matrizes com concentrações mais

baixas desse fármaco.

107

Capítulo 5:

Conclusões

108

5. Conclusões

O PMTN mostrou uma boa estabilidade, haja vista os resultados

obtidos por um período superior a 6h ininterruptas, os quais forneceram em média

um RSD de 0,05%. Ademais, estudos da avaliação da relação sinal ruído foram

realizados com o equipamento e por meio de um multímetro digital e um

microcomputador e os resultados mostraram que existe um sinal líquido superior a

99%, isso significa que, o equipamento pode ser utilizado numa ampla faixa de

trabalho, sobretudo em baixas concentrações.

Estudos referentes às aplicações analíticas mostraram que o limite de

detecção de alguns métodos turbidimétricos foram melhores que aqueles obtidos

pela aplicação dos métodos nefelométricos. Esses estudos foram possíveis por meio

das aplicações dos cinco procedimentos analíticos estudados. Com esses

procedimentos se pode concluir que de fato a natureza da suspensão formada é um

importante parâmetro para analisar a sensibilidade e os limites de detecção dos

métodos e não apenas a sensibilidade dos sistemas ópticos em questão. Para

captopril e N-acetilcisteína, o método nefelométrico propiciou menores limites de

detecção quando comparando com o método turbidimétrico. Entretanto, para as

determinações de sulfato, potássio e tiamina, a aplicação do método turbidimétrico

propiciou menores limites de detecção que aqueles fornecidos pela aplicação do

método nefelométrico.

A análise seqüencial em tempos muitos curtos (50 ms) permite

resultados praticamente simultâneos, com isso os métodos turbidimétricos e

nefelométricos foram estudados praticamente em mesmas condições de análise.

Esses métodos muitas vezes podem ser utilizados conjuntamente para ampliar a

faixa linear de trabalho como foi observado para N-acetilcisteína, captopril e

potássio. Alguns resultados mostram que o PMTN apresenta baixos limites de

detecção, como o método para determinação de vitamina B

e de potássio, com

alguns resultados melhores que os encontrados na literatura

84, 118

O equipamento foi testado e comparado não apenas com uma

instrumentação similar (espectrofotometria molecular UV-Vis) como também técnicas

eletroanalíticas como condutometria, potenciometria, polarografia de pulso

diferencial e técnica de espectrometria de absorção atômica com chama com

resultados compatíveis e concordantes a um nível de confiança de 95%.

109

A análise em campo pode ser vantajosa principalmente para análises

de águas em lugares remotos, onde muitas vezes o deslocamento é dificultado, e

pelo fato das amostras conservarem suas características naturais. O emprego de

equipamentos convencionais nas determinações em campo não é possível uma vez

que estes são pesados e necessitam de alimentação elétrica em rede limpa

(corrente elétrica estabilizada), além do aumento da possibilidade de sofrerem

avalias.

Os planejamentos quimiométricos utilizados forneceram uma

seqüência de experimentos que permitiram obter situações nas quais as variáveis

são utilizadas nas determinações analíticas com resultados satisfatórios.

O rigor com respeito principalmente à temperatura foi importante para

assegurar uniformidade da suspensão formada em todos os casos estudados. O

equipamento não apresenta problemas de variação de temperatura, pois os LEDs e

os sensores são testados em temperaturas que variam de 20 à 45 °C, mas o

sistema químico é afetado por tais variações.

Os LEDs e sensores utilizados no PMTN formam um sistema óptico

bastante complementar e específico, pois as máximas emissões das REMs são

exatamente na mesma região de máxima sensibilidade dos sensores. Os modos de

operação do PIC e do software de controle permitem juntamente com esse sistema

óptico, resultados satisfatórios para o PMTN.

O equipamento apresentou duas limitações intrínsecas de seus

componentes, a saber: (a) limitação de funções do PIC devido ao pequeno tamanho

de sua memória EPROM, em relação à existente em um computador, o que dificulta

um tratamento matemático mais complexo e (b) a não realização de um espectro de

varredura como nos espectrofotômetros e espectrofluorímetros, devido às

características intrínsecas do sistema óptico de baixo custo utilizado. Essas

limitações surgem apenas quando ocorre a comparação entre o PMTN com os

equipamentos supracitados. Todavia, comparando-o com equipamentos

semelhantes (turbidímetros, nefelômetros, ou até mesmo fotômetros) o PMTN

apresenta-se mais compatível e essas diferenças são reduzidas.

Capítulo 6:

Tratamento dos resíduos gerados e

propostas futuras

111

6.1 - Tratamento dos resíduos gerados

Todas as substâncias químicas utilizadas (reagentes, solventes,

soluções padrões, etc) foram armazenadas em dois reservatórios de 5 L cada,

separados entre material orgânico e inorgânico para posterior tratamento químico

adequado. A UFSCar possui uma central de tratamento responsável pelo

recolhimento e manuseio de resíduos químicos para a qual estes reservatórios foram

conduzidos (UGR- Unidade de Gestão de Resíduos). O motivo de realizar tal

trabalho é a conscientização ambiental sobre toda a problemática da poluição,

principalmente de solos e águas. Durante todo o trabalho, foram gerados

aproximadamente 9 L de resíduos. Mesmo em muitas oportunidades fazendo o uso

de balões volumétricos de 5 mL. Com isso, trabalhos futuros empregando

procedimentos com micro-fluídica por meio do uso de microbombas, e

microsistemas de análises serão implementados como uma forma de diminuir a

quantidade de resíduos gerados.

6.2 - Propostas futuras – análise com micro-fluídica

Pretende-se desenvolver um fotômetro com múltiplos canais (com mais

de um sensor e uma fonte de REM) simples e de baixo custo microcontrolado com

tecnologia USB para análises por espectrofotometria UV-Vis. O equipamento será

composto de fontes de radiação a base LED (Light Emission Diode), tendo como

detectores fototransistores responsáveis pela conversão da luz incidente em um

sinal elétrico mensurável. Além disso, serão incorporados no mesmo microbombas e

microválvulas necessárias para a propulsão e controle dos volumes a serem

utilizados.

O instrumento calibrado será aplicado à análise de fármacos e amostras

ambientais de interesse, ainda a serem definidas. Contudo, pretende-se determiná-

los com quantidades reduzidas de reagentes e amostras. Isso é possível, pois as

microválvulas são capazes de controlar o volume de fluídos com resolução

geralmente de alguns µL. Com isso, tem-se um sistema de análise totalmente

automático, gerando volumes reduzidos de resíduos, o que facilita o tratamento

desses, além de economia de reagentes e amostras.

112

Referências bibliográficas

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122

Apêndices

300 400 500 600 700 800

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Absorbância (A)

Comprimento de onda ( nm)

Azul Brilhamte

Amarath

Fast Green

Tartrazina

FIGURA A - Espectros de absorção de corantes obtidos com o

equipamento da Shimadzu modelo UV 2550. Todas as amostras de corantes

possuem concentração de 2,0 x 10

-5

mol L

-1

300 400 500 600 700 800

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Absorbância (A)

Comprimento de onda ( nm)

Cianocobalamina

Riboflavina

FIGURA B - Espectros de absorção de Vitaminas do complexo B,

obtidos com o equipamento da Shimadzu modelo UV 2550. As amostras de

vitaminas possuem concentração de 5,0 x 10

-4

mol L

-1

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