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PATRÍCIA XAVIER BALIZA
ESTUDO POTENCIOMÉTRICO DE REAÇÕES OSCILANTES PARA A
DETERMINAÇÃO DE ÁCIDO ASCÓRBICO, POR PERTURBAÇÃO DO
PADRÃO DE OSCILAÇÃO
Dissertação apresentada à Universidade
Federal de Viçosa, como parte das
exigências do Programa de Pós-Graduação
em Agroquímica, para obtenção do título de
Magister Scientiae.
VIÇOSA
MINAS GERAIS – BRASIL
2006
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PATRÍCIA XAVIER BALIZA
ESTUDO POTENCIOMÉTRICO DE REAÇÕES OSCILANTES
PARA A DETERMINAÇÃO DE ÁCIDO ASCÓRBICO,
POR PERTURBAÇÃO DO PADRÃO DE OSCILAÇÃO
Dissertação apresentada à Universidade
Federal de Viçosa, como parte das exigências
do Programa de Pós-Graduação em
Agroquímica, para obtenção do título de
Magister Scientiae.
APROVADA: 21 de julho de 2006
___________________________ _____________________________
Prof. César Reis Prof. Benjamin Gonçalves Milagres
(Co-orientador)
___________________________ _____________________________
Prof. Paulo Henrique Fidêncio Prof. Per Christian Braathen
___________________________
Prof. Efraim Lázaro Reis
(Orientador)
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ii
“Não existem erros, apenas lições. O crescimento é um processo de tentativa e erro:
experimentação. As experiências que não deram certo fazem parte do processo, assim
como as bem-sucedidas. As respostas estão dentro de você. Tudo o que tem a fazer é
analisar, ouvir e acreditar.“.
(AUTOR DESCONHECIDO)
iii
AGRADECIMENTOS
A Deus, por ter sempre guiado meus passos e por ter me dado
oportunidades de realizar projetos como este.
Aos meus pais e meu irmão, pelo apoio, carinho e dedicação em
todos os momentos.
À Universidade Federal de Viçosa, em especial ao Departamento de
Química pela oportunidade concedida.
Ao professor Efraim Lázaro Reis pela orientação e amizade.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
(CNPq) pela bolsa de estudo concedida.
Aos professores César Reis e Benjamin Gonçalves Milagres pelos
aconselhamentos.
À Marisa, que sempre foi prestativa e dedicada.
Aos colegas e amigos do Laboratório de Instrumentação e
Quimiometria: Viviane, Leandra, Lidiane, Juracir, Ricardo, Silvéria, José
Carlos, Alex, Henrique, Fernanda, Flávia, Anderson, Glasiela, pela
agradável convivência e ajuda no que foi necessário durante o
desenvolvimento do trabalho.
À Ana Paula pela amizade e colaboração durante todo o trabalho
Aos amigos, Cléber, João, Cristiane, Fred, Nayara, Teresa e Kitê
que sempre proporcionaram um ambiente agradável enquanto estive em
Viçosa.
Ao meu grande amigo Marcelo, pelo companheirismo, carinho e
atenção.
iv
À minha amiga de infância, Maria Teresa, que sempre acompanhou
e esteve presente nos momentos mais importantes de minha vida.
Ao professor Valfredo Lemos pela amizade e incentivo.
Aos ex-companheiros de curso e laboratório da Universidade
Estadual do Sudoeste da Bahia: Adriana, Luana, Ana Paula, Douglas,
Lindomar, Nai, Gama, Bruno e Robson, que mesmo distantes acreditaram e
incentivaram o meu trabalho.
Enfim, a todos não citados, mas que de alguma forma participaram
deste trabalho.
v
BIOGRAFIA
PATRÍCIA XAVIER BALIZA, filha de José Geraldo Baliza e Alzira
Xavier Baliza, nasceu em Montes Claros, Minas Gerais, em 25 de maio de
1980.
Em março de 1999 iniciou o Curso de Licenciatura em Química na
Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, diplomando-se em Julho de
2004.
Durante este período, foi bolsista por dois anos do programa de
Bolsas do CNPq, onde desenvolveu pesquisas na área de Química
Analítica. Atuou em projetos, como Produção de novos reagentes orgânicos
e resinas funcionalizadas utilizados em metodologias de pré-concentração
para determinação de quantidades traços de metais.
Participou de congressos regionais e nacionais apresentando
trabalhos científicos
Em agosto de 2004 ingressou no programa de Pós-Graduação em
Agroquímica, em nível de mestrado, na Universidade Federal de Viçosa,
MG, submetendo-se à defesa de dissertação em julho de 2006.
vi
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS .......................................................................... x
LISTA DE TABELAS .......................................................................... xii
RESUMO ........................................................................................... xiii
ABSTRACT ........................................................................................ xv
INTRODUÇÃO ................................................................................... 1
1. Introdução .................................................................................... 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................... 5
2. Revisão Bibliográfica ................................................................... 6
2.1. Reações Oscilantes............................................................... 6
2.1.1. Aplicações de reações oscilantes em determinações
analíticas .........................................................................
9
2.2. Determinação de Àcido Ascórbico ......................................... 10
2.3. Potenciometria ....................................................................... 13
2.3.1. Aplicações da potenciometria para a determinação de
ácido ascórbico ................................................................
15
2.3.2 Aplicação da potenciometria em sistemas em fluxo para a
determinação de ácido ascórbico..................................
17
2.4. Planejamento Fatorial............................................................. 18
2.5. Comunicação de Sinais..........................................................
19
2.5.1. Comunicação serial e paralela .........................................
20
2.5.2. Comunicação serial RS232C............................................
21
2.5.3. Linguagens de programação ………………………………
22
2.5.4. Linguagem Quick-Basic....................................................
24
PARTE EXPERIMENTAL ................................................................... 25
3. Parte Experimental ...................................................................... 26
3.1. Montagem do Sistema ........................................................... 26
vii
3.2. Aquisição de Dados ............................................................... 29
3.3. Preparo de Soluções .............................................................. 33
3.3.1. Solução de sulfato de cério(IV) 0,1000 mol L
-1
................. 33
3.3.2. Solução de sulfato ferroso amoniacal 0,06000 mol L
-1
.... 33
3.3.3. Solução de dicromato de potássio 0,03000 mol L
-1
......... 33
3.3.4. Solução de bromato de potássio 0,4000 mol L
-1
.............. 34
3.3.5. Solução de ácido malônico 0,8000 mol L
-1
...................... 34
3.3.6. Solução de ácido sulfúrico 1,5000 mol L
-1
....................... 34
3.3.7. Soluções de ácido ascórbico ............................................ 34
3.3.8. Soluções para estudo de interferentes ............................. 35
3.4. Procedimento Geral ............................................................... 35
3.5. Planejamento Fatorial ............................................................
36
3.6. Preparo de Amostras ............................................................. 37
RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................ 38
4. Resultados e Discussão .............................................................. 39
4.1. Cálculo da Amplitude e da Freqüência no Gráfico das
Oscilações ............................................................................
39
4.2. Planejamento Fatorial ............................................................ 41
4.3. Estudo Univariado das Concentrações dos Reagentes .........
45
4.3.1. Influência da concentração de bromato de potássio ........
46
4.3.2. Influência da concentração de sulfato de cério(IV)........... 47
4.3.3. Influência da concentração de ácido malônico ................
48
4.3.4. Influência da concentração de ácido sulfúrico .................
49
4.4. Influência da Temperatura no Sistema BZ .............................
50
4.5. Determinação de Ácido Ascórbico .........................................
52
4.5.1. Curva Analítica .................................................................
52
4.6. Estudo de Interferentes ..........................................................
55
viii
4.7. Aplicação em Amostras Reais ............................................... 56
CONCLUSÕES .................................................................................. 58
5. Conclusões .................................................................................. 59
PERSPECTIVAS FUTURAS…………………………………………….. 61
6. Perspectivas Futuras………………………………………………… 62
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 63
7. Referências Bibliográficas ........................................................... 64
APÊNDICE 70
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Representação esquemática da reação de Belousov-
Zhabotinskii ..................................................................... 07
Figura 2: Reação de cério (IV) com ácido ascórbico ..........................
12
Figura 3: Comunicação serial ............................................................. 21
Figura 4: Comunicação paralela ........................................................ 21
Figura 5: Conectores DB25 (a) e DB9 (b) usados na interface
serial RS232C .................................................................... 22
Figura 6: Esquema da cela com os eletrodos para a determinação
de ácido ascórbico ............................................................. 27
Figura 7: Detalhes da construção das tampas do recipiente e da cela
.....................................................................................
27
Figura 8: Cela utilizada na determinação de ácido ascórbico ............ 28
Figura 9: Sistema empregado para o monitoramento do sinal da
reação oscilante ................................................................. 28
Figura 10: Sistema utilizado no processo de aquisição de dados ...... 29
Figura 11. Tela de arquivos de fontes de dados………………………. 30
Figura 12. Tela de opções de configuração do programa……………. 30
Figura 13. Tela de eventos do programa………………………………. 31
Figura 14: Tela principal do programa comercial ASPM durante
aquisição de dados...........................................................
31
Figura 15: Gráfico da oscilação em tempo real .................................. 32
Figura 16: Gráfico de oscilação do sistema BZ .................................. 40
Figura 17: Gráfico de oscilação do sistema BZ, com pontos para
cálculo da freqüência ......................................................... 40
Figura 18: Gráficos de oscilação do sistema BZ correspondentes ao
planejamento experimental. Os números dos gráficos
correspondem aos números dos experimentos .............. 43
x
Figura 19: Gráficos de oscilação do sistema BZ correspondentes ao
planejamento experimental. Os números dos gráficos
correspondem aos números dos experimentos .................. 44
Figura 20: Influência da concentração de bromato de potássio na
amplitude de oscilação do sistema BZ ............................
46
Figura 21: Variação da amplitude de oscilação com a concentração
de sulfato de cério (IV) no sistema BZ ............................ 47
Figura 22: Estudo da influência da concentração de ácido malônico
no sistema BZ ............................................................................ 48
Figura 23: Variação da amplitude de oscilação do sistema BZ com a
concentração de ácido sulfúrico ...................................... 49
Figura 24: Variação da amplitude de oscilação do sistema BZ com a
temperatura ................................................................................... 50
Figura 25: Influência da temperatura na frequência de oscilação do
sistema BZ ....................................................................... 51
Figura 26: Gráfico de oscilação do sistema BZ com injeção de ácido
ascórbico ......................................................................... 52
Figura 27: Gráfico de oscilação do sistema BZ para diferentes
concentrações de ácido ascórbico .................................. 53
Figura 28: Curva analítica da determinação de ácido ascórbico
utilizando o sistema BZ ................................................... 54
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Valores mínimos e máximos das variáveis estudadas no
planejamento ......................................................................
36
Tabela 2: Planejamento fatorial 2
4
realizado para a otimização das
concentrações dos reagentes no sistema oscilante............ 37
Tabela 3: Planejamento fatorial 2
4
realizado para a otimização das
concentrações dos reagentes no sistema oscilante ...........
41
Tabela 4: Amplitude, freqüência média e desvio padrão na janela
analítica, para as misturas que oscilaram regularmente ....
45
Tabela 5. Variáveis otimizadas para a determinação de ácido
ascórbico…………………………………………………….....
51
Tabela 6: Características analíticas da determinação de ácido
ascórbico utilizando o sistema BZ. ΔA, variação na
amplitude, mV; C, concentração de ácido ascórbico,
molL
1-
................................................................................
54
Tabela 7: Influência de outras espécies na determinação de ácido
ascórbico utilizando o sistema BZ.......................................
55
Tabela 8: Resultados determinação de ácido ascórbico em amostras
de medicamentos utilizando o sistema BZ ....
56
Tabela 9: Comparação entre os valores descritos pelos fabricantes e
os resultados da determinação de ácido ascórbico em
amostras de medicamentos utilizando o sistema BZ .........
57
xii
RESUMO
BALIZA, Patrícia Xavier, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa, julho de
2006. Estudo potenciométrico de reações oscilantes para a
determinação de ácido ascórbico, por perturbação do padrão de
oscilação. Orientador: Efraim Lázaro Reis. Co-orientadores: César Reis
e Antônio Augusto Neves.
Neste trabalho, é proposta a determinação de ácido ascórbico em
amostras de medicamentos, utilizando-se um sistema potenciométrico,
desenvolvido no laboratório que permitiu o estudo de reações oscilantes.
Esse método baseia-se na determinação de ácido ascórbico utilizando
como princípio o efeito desta substância no padrão de oscilação da reação
de Belousov-Zhabotinskii. As condições experimentais como temperatura e
concentrações dos reagentes, foram otimizadas. O sistema era constituído
de um microcomputador interfaceado a um potenciômetro, e uma cela de
parede dupla, para a termostatização, utilizando-se eletrodos de platina
como indicador e referência de Ag/AgCl. Os reagentes foram adicionados à
cela através de tubos de polietileno, propulsionados por uma bomba
peristáltica, e o ácido ascórbico foi injetado com uma micro-pipeta de 100
μL. Um planejamento fatorial 2
4
, onde as concentrações dos reagentes
bromato de potássio, sulfato de cério(IV), ácido malônico e ácido sulfúrico
foram as variáveis estudadas no planejamento montado para o estudo das
condições experimentais a serem otimizadas. Em seguida foi feito um
estudo de variação de concentração para cada reagente separadamente,
estabelecendo-se as melhores concentrações de trabalho. Foi feito também
um estudo da temperatura adequada para se obter o melhor padrão de
oscilação caracterizado pela maior amplitude. Após estabelecido as
melhores condições de trabalho, foi realizado o estudo de substâncias
interferentes no sistema oscilante. A metodologia para a determinação de
ácido ascórbico resultou em um procedimento simples, onde a montagem
do sistema pode ser reutilizada em outros estudos, e de baixo custo, pois a
xiii
quantidade de reagentes utilizada é mínima. O método foi aplicado com
sucesso para a determinação de ácido ascórbico em medicamentos.
xiv
ABSTRACT
BALIZA, Patrícia Xavier, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa, July of
2006. Potentiometric investigation of oscillating reaction for the
determination of ascorbic acid by perturbation of the oscillation
pattern. Adviser: Efraim Lázaro Reis. Co-advisers: César Reis and
Antônio Augusto Neves.
The purpose of this investigation was to propose the determination of
ascorbic acid in pharmaceutical drug samples, by means of a laboratory-
made potentiometric system that allowed the study of oscillating reactions.
The method is based in the effect of ascorbic acid in oscillation pattern of
Belousov-Zhabotinskii reaction. The experimental conditions such as
temperature and concentrations of reactants were optimized. A system was
assembled consisting of a microcomputer interfaced to an potentiometer
and a double walled cell, for thermostatization, using platine electrodes as
indicators and Ag/AgCl reference electrode. The reactants were added to
cell by means of polyethylene tubes, propelled by a peristaltic pump, and
the ascorbic acid injected with a 100 μL micropipette. A 2
4
factorial research
design was established for the investigation of the experimental conditions
to be optimized. In this design, the studied variables were the
concentrations of reactants potassium bromide, cerium (IV) sulfate, malonic
acid and sulfuric acid. Afterwards a study of variation of concentrations for
each reactant separately was carried out, establishing in this way the best
working concentrations. An investigation was also carried out to find the
adequate temperature to obtain the best oscillating pattern characterized by
the largest amplitude. An investigation about interfering substances in the
oscillating system was carried out after the establishment of the best
working conditions. The methodology for the determination of ascorbic acid
xv
resulted in a simple procedure, where the experimental system setup can
be used for other investigations, and at low cost, since the amount of
reactants used is minimal. The method was successfully carried out for the
determination of ascorbic acid in pharmaceutical drugs.
Introdução
Introdução
17
1. INTRODUÇÃO
Ácido ascórbico, também conhecido como vitamina C, é encontrado em
frutas cítricas, produtos vegetais e diferentes formulações farmacêuticas. Esta
substância é, também, uma das mais importantes vitaminas na dieta humana
porque auxilia o corpo na formação do tecido conjuntivo, ossos, dentes,
paredes dos vasos sanguíneos e na assimilação de ferro e aminoácidos. Uma
dieta deficiente em vitamina C pode causar o desenvolvimento do escorbuto.
Esta vitamina diminui a incidência de doenças cardiovasculares e câncer [1].
Plantas e alguns animais sintetizam sua própria vitamina C, mas humanos não.
Por esta razão, seres humanos necessitam absorvê-la de outras fontes. Devido
à grande importância e ampla utilização de ácido ascórbico, é fundamental o
desenvolvimento de novas técnicas para a sua determinação em diferentes
matrizes e diferentes níveis [2]. A determinação de ácido ascórbico com base
em reação oscilante tem sido descrita na literatura [3].
Sistemas químicos oscilantes têm sido o foco de muitas pesquisas em
cinética química experimental e teórica. O sistema químico que tem recebido
maior atenção e investigação é o que se denomina Belousov-Zhabotinskii (BZ).
Neste sistema, a reação envolve a oxidação de um composto orgânico, como o
ácido malônico ou cítrico, por íons bromato em meio de ácido sulfúrico, com o
íon cério(IV) usado como catalisador [3]. A reação de Belousov-Zhabotinskii
tem sido utilizada no desenvolvimento de métodos de análise [4]. O princípio do
uso analítico da reação de Belousov-Zhabotinskii é a perturbação promovida
por diferentes espécies (analitos) no padrão de oscilação. Tanto os intervalos
de tempo entre as oscilações, como a amplitude, são usados como parâmetros
analíticos. Por exemplo, hexacianoferrato pode decrescer substancialmente a
amplitude da oscilação, enquanto a freqüência permanece inalterada. O
decréscimo na amplitude é linearmente proporcional à concentração de
hexacianoferrato [5]. Os efeitos inibidores de íons cloreto e iodeto nesta reação
podem também ser explorado para desenvolver métodos analíticos.
Introdução
18
Ácido ascórbico também pode promover a diminuição do potencial,
aumentando a amplitude na reação de Belousov-Zhabotinskii quando esta
substância é injetada no meio reacional. O sistema químico é perturbado com
quantidades variáveis de ácido ascórbico, o que resulta em um aumento da
amplitude que é linearmente proporcional à concentração de ácido ascórbico.
Esta perturbação do ácido ascórbico neste sistema é única. A maioria dos íons
comumente encontrados em amostras de medicamentos não interfere na
determinação. A medida da diminuição ou aumento na concentração de algum
componente da reação oscilante geralmente é realizada por medidas
espectrofotométricas ou potenciométricas [6].
Potenciometria é um dos métodos eletroanalíticos mais utilizados para a
determinação de substâncias orgânicas e inorgânicas. Essa técnica é uma das
que estão menos sujeitas a interferências da matriz e que requerem
equipamentos mais simples [7].
Para o gerenciamento do instrumento potenciométrico e aquisição dos
dados, pode ser utilizada uma interface, que é um conjunto de normas que
definem a comunicação entre dois dispositivos. A comunicação pode ser
estabelecida de várias formas, sendo a mais comumente utilizada, a
comunicação serial, via padrão RS232. A norma RS232 define os níveis de
tensão, a temporização, o protocolo de troca de dados e a disposição mecânica
dos conectores.
Desta forma, o desenvolvimento de um procedimento para a
determinação de ácido ascórbico utilizando como princípio o seu efeito na
oscilação da reação de Belousov-Zhabotinskii constitui a proposta deste
trabalho. O monitoramento potenciométrico da amplitude da reação e a
introdução dos reagentes em fluxo são outras características do procedimento,
utilizado para a análise de ácido ascórbico em matrizes, como formulações
farmacêuticas.
Revisão Bibliográfica
Revisão Bibliográfica
20
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Reações Oscilantes
Reações oscilantes são sistemas dinâmicos complexos que envolvem
mudanças periódicas na concentração de algum componente (reagente,
intermediário ou produto) com o tempo. O primeiro modelo para uma reação
oscilante foi desenvolvido no início do século passado [8]. Apesar de serem
estudadas há relativamente muito tempo, os mecanismos que governam as
reações oscilantes, ainda não são satisfatoriamente explicados. O sistema
oscilante que tem recebido maior atenção é a chamada reação de Belousov-
Zhabotinskii. Em 1951, Boris Pavlovich Belousov observou o fenômeno
oscilatório em uma mistura de bromato de potássio, sulfato de cério(IV), ácido
cítrico e ácido sulfúrico. Os resultados deste trabalho foram publicados em
1958, mas não tiveram o seu valor devidamente reconhecido pela comunidade
científica [9].
O químico russo Anatol M. Zhabotinskii aprofundou os estudos sobre a
reação de Belousov, substituindo o ácido cítrico pelo ácido malônico, estudou o
efeito da adição dos íons Br
-
, Ag
+
e Ce
3+
. Além disso, propôs também, as
bases mecanísticas que explicavam as oscilações observadas.
Este fenômeno é também observado em outros campos, além da
química. Um exemplo é a excitabilidade, um dos mais interessantes fenômenos
em sistemas biológicos. Há muitas referências na literatura sobre fenômenos
elétricos acompanhando excitação em membranas biológicas. Apesar de
extensos estudos sobre o que se denomina bio-oscilação, os mecanismos
físico-químicos destes fenômenos não são totalmente claros [10].
Em membranas excitáveis é bem estabelecido que a diferença na
composição dos eletrólitos, especialmente íons potássio e sódio, através da
membrana é importante. Assim a investigação de membranas auto-excitáveis é
importante na compreensão do mecanismo de excitação e ou oscilação em
sistemas biológicos.
Revisão Bibliográfica
21
Atualmente ainda são poucos os sistemas químicos oscilantes
conhecidos, sendo o principal deles o BZ, que tem como formulação básica o
bromato oxidando a matéria orgânica, tendo um íon metálico como catalisador.
É possível obter-se oscilações utilizando-se outros catalisadores além do
par Ce(III)/Ce(IV), tais como Mn(II)/Mn(III), Fe(II)/Fe(III), Ru(II)/Ru(III),
Cr(II)/Cr(III) e Co(II)/Co(III), os quatro últimos, geralmente complexados com
fenantrolina ou bipiridina, produzindo oscilações diferentes [11].
Com relação ao meio reacional, observa-se que a utilização do par
Ce(III)/Ce(IV) como catalisador do sistema BZ, só permite que se observem
oscilações em H
2
SO
4
com concentração próxima de 1,0 mol L
-1
.
O sistema BZ de reações oscilantes envolve três reações globais:
BrO
3
−
+2 Br
−
+ 3 CH
2
(COOH)
2
+ 3 H
+
→ 3 BrCH(COOH)
2
+ 3 H
2
O
Equação (1)
BrO
3
−
+ 4 Ce
3+
+ 5 H
+
→ HBrO + 4 Ce
4+
+ 2 H
2
O
Equação (2)
BrCH(COOH)
2
+ 4 Ce
4+
+ HBrO + H
2
O → 2 Br
−
+ 3 CO
2
+ 4 Ce
3+
+ 6 H
+
Equação (3)
Os processos 1 e 2 são os principais, pois alternadamente controlam a
reação de BZ e então resulta em oscilações na concentração da espécie
intermediaria. O processo 3 é o vínculo entre os dois processos anteriores. No
processo 1, os íons bromato, brometo e o ácido malônico reagem para formar o
ácido bromomalônico (BrCH(COOH)
2
). Quando a concentração de brometo
diminui, ficando abaixo do ponto crítico, o controle da reação muda para o
processo 2, no qual o Ce(III) é oxidado por bromato e ácido brômico (HBrO
2
). O
Ce(IV) é reduzido a Ce(III) pelo ácido malônico e bromomalônico no processo
3. Quando uma quantidade suficiente de brometo é formada no processo 3, o
controle da reação é devolvido para o processo 1. A reação continua até a
concentração de um dos reagentes diminuir, ficando abaixo do nível necessário
para sustentar o ciclo.
Revisão Bibliográfica
22
O processo global da reação de Belousov-Zhabotinskii é apresentado no
esquema da figura 2.
Figura 1. Representação esquemática da reação de Belousov-Zhabotinskii.
No processo global observa-se um período de indução onde ocorre uma
lenta oxidação do ácido malônico através do íon bromato, catalisada por cério.
Quando é atingida uma concentração crítica do bromato, ele reage com o
cério(IV) formando o íon brometo, parando a oxidação e levando a reação de
volta ao processo A; a oscilação então se inicia. Se o ácido bromomalônico for
adicionado diretamente as oscilações são observadas imediatamente.
O método mais utilizado para experimentação com reações oscilantes
faz uso do reator de fluxo continuo com agitação (RFCA). Neste método as
soluções e reagentes são continuamente alimentadas ao reator por meio de
uma bomba peristáltica ou por um conjunto de seringas impulsionadas
conjuntamente por um mesmo sistema propulsor. O volume da solução é
mantido constante fazendo-se com que o excesso transborde por uma saída ou
ainda retirado pelo uso de uma conexão a uma trompa de vácuo. A principal
vantagem deste método é o estudo do formato das oscilações por longo tempo
e também a facilidade de verificar modificações nas oscilações provocadas
pelas condições experimentais, tais como a concentração dos reagentes ou a
vazão dos reagentes através do reator.
Processo (A) Processo (B)Processo (A) Processo (B)
Revisão Bibliográfica
23
Uma reação tende sempre para posição de equilíbrio final e a medida
que se aproxima dessa posição de equilíbrio sua velocidade vai diminuindo.
Quando a reação estiver bastante próxima da sua posição de equilíbrio final, a
sua velocidade será muito pequena e quando o equilíbrio final tiver sido
atingido a velocidade da reação será zero e nada mais ocorrerá a partir daí.
Antes, porém da reação atingir a sua posição de equilíbrio final é que
poderemos ter variações periódicas das concentrações de quaisquer
intermediários, desde que esse intermediário sofra decomposição através de
um processo autocatalítico. Em outras palavras, as oscilações acontecem à
medida que a reação caminha rumo ao equilíbrio e não em torno da posição de
equilíbrio. Para melhor visualização da necessidade da presença de uma
etapa autocatalítica faz-se uso de uma representação bastante simples
proposta por Lotka em 1920, com o propósito de modelar o comportamento de
populações.
A + X → 2 X
Equação (4)
X + Y → 2 Y
Equação (5)
Y → P
Equação (6)
O mecanismo mostrado acima contém duas etapas autocatalíticas,
equações 4 e 5. Se a concentração do precursor A for constante e se
ignorarmos o produto P verifica-se que, inicialmente, a concentração de X
aumenta exponencialmente. A medida que a reação 5 começa a ocorrer, esta
aumenta de velocidade exponencialmente, de tal forma que esgota total ou
quase totalmente o intermediário X. Uma vez que A está sempre disponível, X
torna a se formar exponencialmente até que novamente a reação 5 faça a sua
concentração se reduzir a valores próximos a zero. Dessa forma, a
concentração do intermediário X oscila, mas não a concentração de P, que
aumenta sem cessar. No caso de um sistema fechado, a concentração de A
vai decrescendo o que torna as oscilações mais espaçadas no tempo e cada
vez de menor amplitude, até que o sistema para de oscilar. No caso do sistema
com fluxo continuo, A é alimentado continuamente ao reator, ao mesmo tempo,
Revisão Bibliográfica
24
que P é continuamente retirado e o fenômeno oscilatório pode ser observado
continuamente [9].
2.1.1. Aplicações de reações oscilantes em determinações
analíticas
A reação de Belousov-Zhabotinskii tem sido utilizada para a
determinação analítica de espécies orgânicas e inorgânicas, baseando-se na
perturbação causada por algumas substâncias no sistema oscilante. O primeiro
trabalho que descreve a determinação de substâncias orgânicas com base no
seu efeito na reação de Belousov-Zhabotinskii foi empregado na determinação
cinética de vários polifenóis (hidroquinona, catecol, resorcinol, pirogalol e ácido
gálico) [12]. Neste sistema, operado em um reator de fluxo contínuo, a reação é
perturbada com quantidades variáveis dos analitos orgânicos, o que resulta em
mudanças substanciais na amplitude de oscilação, que são proporcionais à
concentração do polifenol.
A determinação de heroína baseada no seu efeito sobre o sistema
Belousov-Zhabotinskii foi também estudada. A heroína pode perturbar a
amplitude e a freqüência do sistema oscilante, na faixa de concentrações de
1.8 x 10
-8
a 2.1 x 10
-3
mol L
-1
deste analito [13]. Em outro trabalho, um
eletrodo de platina foi utilizado para monitorar a mudança no potencial do
sistema Belousov-Zhabotinskii, causada pelo íon As (III) [14]. A resposta foi
proporcional à concentração de As(III), então o sistema foi empregado na
determinação analítica deste íon. Um método para a determinação de
hexacianoferrato em soluções fotográficas foi desenvolvido, tendo como
princípio o decréscimo nas oscilações potenciométricas num sistema Belousov-
Zhabotinskii causado pelos íons Fe(CN)
6
3−
ou Fe(CN)
6
4−
[5]. Outras
substâncias, como prata [6] ou manganês [15], também têm sido determinadas
com base no seu efeito sobre este sistema oscilante.
Revisão Bibliográfica
25
2.2. Determinação de Ácido Ascórbico
O ácido ascórbico, mais conhecido como vitamina C, é uma substância
solúvel em água que participa de numerosos processos biológicos. Ocorre em
uma variedade de alimentos naturais, como frutas, verduras e hortaliças. Este
ácido é adicionado a vários produtos farmacêuticos como anti-oxidante,
ingrediente essencial, ou um estabilizante para complexos da vitamina B. O
ácido ascórbico é utilizado no tratamento de várias doenças, como escorbuto,
febre e anemia, entre outras. O grande uso de produtos naturais e
farmacêuticos contendo vitamina C tem levado os químicos a desenvolver
procedimentos analíticos para a sua determinação. Estes procedimentos
tendem a ser cada vez mais simples de operar, precisos, rápidos, exatos,
seletivos e sensíveis, empregados para a determinação de ácido ascórbico em
diferentes níveis e matrizes. A busca por métodos com características ideais
tem resultados em numerosos procedimentos, com variadas aplicações.
Análises de ácido ascórbico envolvendo técnicas analíticas como:
volumetria [16], fluorimetria [17], espectrofotometria [18] e potenciometria [19]
têm sido descritas na literatura. No entanto, os métodos convencionais
permitem o manuseio de um número limitado de amostras, exigindo um
consumo excessivo de tempo [16]. Assim, existe uma necessidade em
desenvolver métodos analíticos rápidos e automatizados para a determinação
de ácido ascórbico, principalmente para uso em análises de rotina. Análise por
injeção em fluxo (FIA) tem sido largamente usada como uma ferramenta para
resolver os problemas de consumo de tempo. Essa análise consiste de um
sistema segmentado com aspiração de amostras-teste ou reagentes, utilizando
uma bomba peristáltica como unidade propulsora. Além disso, métodos FIA
apresentam as vantagens de alta freqüência de amostras, alta
reprodutibilidade, operação simples, baixo consumo de reagentes e amostra,
baixo risco de contaminação e pouco espaço e materiais são requeridos [20].
Os métodos de análise por injeção em fluxo para determinação de
Revisão Bibliográfica
26
ácido ascórbico envolvem detecção espectrofotométrica, eletroanalítica,
quimioluminescente e fluorimétrica [16].
A grande maioria dos métodos propostos para determinação de ácido
ascórbico é aplicada a amostras que incluem medicamentos, sucos, bebidas
não-alcóolicas, soro sangüíneo e alimentos. Devido ao grande número de
substâncias interferentes em potencial nestas amostras, é essencial o estudo
de seletividade do método. Em geral, procedimentos com detecção
espectrofotométrica apresentam as mais sérias interferências, principalmente
quando analisadas amostras coloridas contendo corantes que absorvem a luz
na mesma região de comprimento de onda que o produto medido. Ainda,
muitos compostos presentes em amostras podem causar interferências, pois
absorvem fortemente na região do ultravioleta. Para remover estes
interferentes, geralmente são necessários pré-tratamentos tediosos e
demorados [16]. Métodos de titulação visual também não são satisfatoriamente
aplicados, pois freqüentemente resultam amostras coloridas ou opacas, que
dificultam a detecção do ponto final. Além disso, estes métodos demandam
uma grande quantidade de amostra [21].
Uma vantagem inerente da maioria dos métodos espectrofotométricos
para determinação de ácido ascórbico é a fácil aplicabilidade a análises de
rotina. A absortividade molar de boa parte das espécies coloridas situa-se na
faixa de 10
3
a 10
4
L mol
-1
cm
-1
. Isso viabiliza a determinação precisa de
vitamina C em uma grande variedade de amostras.
Vários corantes, como o 2,6-diclorofenolindofenol (DCIP) [22],
dimetoxidiquinona [23], azul de metileno [24] e 1,10-fenantrolina [18], entre
outros, têm sido usados na determinação espectrofotométrica de ácido
ascórbico. Dentre estes, DCIP é o reagente que tem sido mais largamente
estudado. Este reagente é incluído em muitos métodos oficiais para
determinação de ácido ascórbico, e também serve de base para muitos
métodos colorimétricos. O DCIP é uma substância azul que é reduzida à sua
forma incolor em presença de ácido ascórbico, mas apresenta-se rósea em
meio ácido. Este corante foi aplicado na determinação de vitamina C nos mais
variados tipos de amostras, desde urina humana até batatas processadas
[24].
Revisão Bibliográfica
27
Métodos quimioluminescentes para a determinação de ácido ascórbico
envolvem a oxidação do ácido ascórbico com ferro(III), hexacianoferrato ou
permanganato, seguida pela interação com um reagente como luminol ou
lucigenina [16,24]. Determinações de vitamina C envolvendo detecção
fluorimétrica são baseadas na formação de espécies fluorescentes em reações
redox, nas quais é promovida a oxidação do ácido ascórbico. Entre estas
espécies, encontram-se quinoxalina e azul de leucotionina [17, 25].
Um método potenciométrico para a determinação de ácido ascórbico foi
desenvolvido baseado no efeito deste ácido na reação de Belousov-
Zhabotinskii [3]. O ácido ascórbico é bastante conhecido pelo seu poder anti-
oxidante. Em determinadas faixas de concentração, este ácido pode reagir com
cério(IV) para formar um complexo. O processo pode ser assim ilustrado:
O
O
C
H
OH
HOH
2
C
HO
OH
+
Ce
4+
O
O
C
H
OH
HOH
2
C
HO
OH
Ce
4+
Figura 2. Equação da reação de cério(IV) com ácido ascórbico
Assim, o ácido ascórbico inibe a oxidação auto-catalítica de Ce(III) a
Ce(IV), o que resulta em um decréscimo na concentração de brometo, de
acordo com a equação 3. O aumento da amplitude resulta do decréscimo da
razão Ce(IV)/Ce(III), enquanto o período decresceu devido a uma baixa taxa de
geração de íons brometo.
BrCH(COOH)
2
+ 4 Ce
4+
+ HOBr + H
2
O → 2 Br
−
+ 3 CO
2
+ 4 Ce
3+
+ 6 H
+
(3)
Revisão Bibliográfica
28
2.3. Potenciometria
A potenciometria é uma técnica bem conhecida, que se baseia na
medida do potencial de células eletroquímicas, sem o consumo apreciável de
corrente, utilizando-se para isto de sistemas eletrônicos de alta resistência de
entrada.
A base da potenciometria foi estabelecida por Nernst, em 1888,
descrevendo a origem do potencial de eletrodo entre um metal e uma solução
contendo íons deste metal, e o potencial redox entre um metal inerte e uma
solução contendo um sistema redox. No início do século XX, era grande a
necessidade de quantificar o grau de acidez de substâncias, o que fez com que
houvesse uma corrida para a pesquisa nesta área. O primeiro sensor
potenciométrico usado para medir a acidez de uma solução aquosa foi o
eletrodo de hidrogênio, proposto por Nernst, em 1897, mas que devido à sua
complexidade não tinha finalidade prática. Em 1906, Cremer desenvolveu o
eletrodo de vidro para as medidas de acidez, sendo posteriormente
aperfeiçoado por Haber e Klemensiewicz. No entanto, havia dois problemas a
serem superados na medida de acidez: definir as unidades e melhorar a
instrumentação de modo a ter uma leitura mais reprodutível. Curiosamente, o
aperfeiçoamento tecnológico do eletrodo de vidro se originou na comunidade
acadêmica, enquanto que a fundamentação teórica, sobre as unidades de
medida de acidez, surgiu da indústria. Sörensen, trabalhando para a cervejaria
Carlsberg, foi quem propôs a escala de pH, devido a necessidade de definir a
influência da acidez sobre uma série de reações enzimáticas. Quase ao
mesmo tempo, as empresas Beckman e Radiometer comercializaram, o
primeiro medidor de pH, em 1935, provavelmente, inspiradas no trabalho
pioneiro de Elder e Wright sobre medidas de pH com eletrodo de vidro e
potenciômetro de tubo à vácuo. Assim, a cooperação entre indústria e
academia contribuiu para o desenvolvimento da potenciometria, tornando-a
uma técnica consagrada e focada na medida de pH [26].
A definição da técnica potenciométrica pode ser resumida como o
conjunto
Revisão Bibliográfica
29
de métodos instrumentais que visam à determinação de concentrações e
atividades de espécies iônicas em solução. Essa determinação é realizada
utilizando-se medidas de diferenças de potenciais (E) entre dois eletrodos. Um
destes eletrodos é o de referência e o outro é chamado de indicador, sendo
ambos imersos na solução em estudo. O potencial do eletrodo indicador é
dependente da concentração do íon cuja atividade deve ser determinada. A
obtenção do potencial desse indicador é conseguida combinando-o com o
eletrodo de referência, o que resulta em uma pilha cuja força eletromotriz (E)
pode ser medida. O potencial de uma célula eletroquímica reversível está
diretamente relacionado com a atividade dos íons envolvidos na reação da
célula, pela equação de Nernst:
Onde, E
o
é o potencial-padrão do eletrodo, que depende do íon em questão e
da temperatura; R é a constante universal dos gases; T é a temperatura
absoluta; n o número de mol de elétrons envolvidos; ln é o logaritmo neperiano;
F é a constante de Faraday, e a
red
é a atividade da espécie que sofreu redução
e a
oxi
a atividade de espécie que oxidou.
Esta equação fornece uma relação simples entre o potencial relativo de
um eletrodo e a atividade das espécies iônicas correspondentes em solução.
Desta forma, a medida do potencial de um eletrodo reversível permite calcular
a atividade de um componente da solução [26].
A potenciometria indireta ou titulação potenciométrica é geralmente
utilizada para a obtenção de dados experimentais utilizados para estimar
concentrações ou constantes de equilíbrio desconhecidas. Para o caso de
determinação de constantes de equilíbrio o processo consiste no ajuste de uma
curva de titulação teórica aos dados experimentais gerados. Na determinação
de constantes de formação são freqüentemente realizadas titulações
potenciométricas automáticas, onde o eletrodo de referência mais utilizado,
devido à sua simplicidade de preparação e constância de potencial é o eletrodo
de calomelano.
E = E
o
-
RT
nF
ln
a
red
a
oxi
E = E
o
-
RT
nF
ln
a
red
a
oxi
Equação 7
E = E
o
-
RT
nF
ln
a
red
a
oxi
E = E
o
-
RT
nF
ln
a
red
a
oxi
Equação 7
Revisão Bibliográfica
30
Entre as vantagens da potenciometria, incluem-se: simplicidade, rapidez,
precisão, e facilidade de automação e controle por microcomputadores,
possibilitando o armazenamento de uma maior quantidade de dados gerados
nas análises. O equipamento requerido para os métodos potenciométricos é
simples e de baixo custo. Os principais componentes da potenciometria são os
eletrodos, pois são eles os responsáveis pela conversão da atividade iônica em
potencial de cela.
2.3.1. Aplicações da potenciometria para a determinação de ácido
ascórbico
Os procedimentos que empregam detectores eletroanalíticos são
baseados principalmente na inerente característica redox do ácido ascórbico e
dos reagentes, como ferro ou cério. Vários autores têm proposto
procedimentos baseados em medidas potenciométricas para detecção de ácido
ascórbico. Um sensor potenciométrico para detecção de ácido ascórbico em
complexos vitamínicos foi construído utilizando-se um eletrodo quimicamente
modificado por incorporação de ftalocianina ferro(II) em pasta de carbono [27].
Outro método potenciométrico rápido, preciso e simples foi desenvolvido
empregando-se eletrodos de cobre e mercúrio [22]. Esses eletrodos
indicadores foram aplicados na determinação de ácido ascórbico em
medicamentos e os dados experimentais foram analisados estatisticamente
para validar o método proposto. Os resultados obtidos na análise de ácido
ascórbico em medicamentos foram comparados com um método volumétrico
pela aplicação dos testes F e t. Os autores usaram os mesmos eletrodos para
a titulação direta de ácido ascórbico com sulfato de cobre em presença de
tiocianato de amônio [19].
Revisão Bibliográfica
31
A determinação de ácido ascórbico em medicamentos foi realizada
empregando-se um método cujo princípio é a reação da vitamina C com
excesso de triiodeto e subseqüente medida potenciométrica do triiodeto
residual [28]. Foi utilizado um eletrodo contendo uma membrana de cloreto de
polivinila (PVC) plastificada com éter 2-nitrofeniloctílico (NPOE), que apresenta
uma resposta rápida e sensível a triiodeto. A titulação potenciométrica
automática do excesso de triiodeto foi realizada contra tiossulfato. Um outro
trabalho descreve um procedimento envolvendo o uso de eletrodos para
resposta potenciométrica ao ácido ascórbico empregando-se um eletrodo de
platina modificado com iodo e outro de carbono impregnado com azul da
Prússia [29]. O método foi usado para a rápida determinação de vitamina C em
plantas medicinais e sucos; por este motivo, os autores propõem que o mesmo
seja empregado em análises de rotina.
O teor de ácido ascórbico em sucos e medicamentos sob a forma de
tabletes e cápsulas foi determinado, utilizando-se potenciometria com corrente
eletrolítica diferencial direta [30]. Sulfato de cério e amônio foi usado como
titulante e eletrodos de platina foram empregados como sistema indicador. Esta
técnica potenciométrica consiste da polarização de dois eletrodos idênticos
com uma pequena corrente estabilizada, com a medida da diferença de
potencial entre eles. O uso dos eletrodos polarizados viabiliza uma resposta
mais rápida e a aparelhagem envolvida é simples. A reação do ácido ascórbico
com Ce(IV) é suficientemente rápida para permitir a titulação direta em meio de
ácido sulfúrico.
2.3.2. Aplicação da potenciometria em sistemas em fluxo para a
determinação de ácido ascórbico
Os principais problemas no uso de um método eletroanalítico para
detecção em fluxo são a limitada seletividade e a variação da corrente sob
diferentes condições de vazão. Ainda assim, é interessante a combinação das
vantagens da potenciometria com a injeção em fluxo para a determinação de
ácido ascórbico.
Revisão Bibliográfica
32
No primeiro trabalho para determinação de ácido ascórbico por injeção
em fluxo descrito na literatura, foram empregados eletrodos de platina ou
grafite para medidas do potencial redox do ácido ascórbico [31]. Um volume
de 0,30 mL de solução de ácido ascórbico foi injetado em um fluxo não-
segmentado de solução de Ce(IV). Outro procedimento envolvendo análise por
injeção em fluxo foi desenvolvido para a dosagem de vitamina C em sucos de
frutas e bebidas [32]. O método baseia-se na reação do ácido ascórbico com
Cu(II) seguida por detecção eletroquímica a um potencial aplicado de +20 mV.
Os resultados obtidos foram comparados com aqueles obtidos empregando-se
HPLC.
Um eletrodo construído por meio de pré-tratamento químico de um tubo
de prata com soluções de cloreto de mercúrio e iodeto foi utilizado como sensor
potenciométrico de vitamina C [33]. Utilizando-se um sistema em linha, foi
realizada a determinação de ácido ascórbico com um sensor de prata em fluxo.
O sistema FIA é simples, e consiste de uma bomba peristáltica, uma válvula de
injeção, um eletrodo tubular de prata e um eletrodo de referência. Foi
desenvolvido um outro método utilizando-se análise por injeção em fluxo com
titulação automática e multi-comutação, para determinação de ácido ascórbico
em medicamentos [34]. O procedimento baseia-se na reação entre ácido
ascórbico e iodato, seguido por detecção potenciométrica usando um sensor
de prata e um eletrodo íon-seletivo. Observou-se que o procedimento é
simples, robusto e apresenta habilidade em processar amostras sem
tratamento prévio.
Em um outro trabalho foi construído um eletrodo tubular baseado nas
propriedades redox de íons cobre(II) oclusos em membrana de EVA (polietileno
co-vinil acetato) que mostrou resposta a ácido ascórbico. Na construção, a
matriz de polietileno foi dopada com íons Cu(II) e dispersa na superfície de um
eletrodo de grafite. Foi avaliado o desempenho do sensor em um sistema de
análise por injeção em fluxo, para aplicação na determinação de vitamina C em
amostras farmacêuticas sem tratamento prévio [35].
Revisão Bibliográfica
33
2.4. Planejamento Fatorial
O termo quimiometria foi proposto há mais de 20 anos para descrever as
técnicas e operações associadas às manipulações matemáticas e
interpretações de dados químicos. Esta técnica consiste na aplicação de
métodos matemáticos e estatísticos ao planejamento e otimização de métodos
analíticos e na obtenção de informações químicas através da análise de
resultados relevantes.
O planejamento para um experimento pode ser do tipo simultâneo, em
que todos os experimentos são feitos antes da análise dos resultados, e do tipo
seqüencial, em que o resultado do experimento anterior determina as
condições a serem usadas no experimento seguinte. Um planejamento fatorial
do tipo seqüencial é executado quando se tem conhecimento limitado sobre a
região de domínio experimental. Este tipo de planejamento é utilizado para
indicar uma direção em experimentos subseqüentes. Na otimização de
métodos analíticos o objetivo principal é obter a melhor resposta (máxima ou
mínima) em função das variáveis que afetam o procedimento [36]. A otimização
pode ser feita monitorando a influência de uma das variáveis por vez sobre a
resposta experimental, denominada então otimização univariada. Sua principal
desvantagem é o tempo gasto e a falta de interpretação acerca das interações
entre a variável em estudo e as demais variáveis que afetam o procedimento,
resultando numa otimização ineficiente.
Técnicas envolvendo otimização multivariada, atualmente vêm sendo
preferencialmente aplicadas no desenvolvimento de procedimentos analíticos
por permitir, dentre outras vantagens, a otimização simultânea de todas as
variáveis com números menores de experimentos, menor tempo e maior
eficiência. Apesar de apresentar muitas vantagens em relação à otimização
tradicional, somente nas ultimas décadas houve uma utilização efetiva e
crescente das técnicas multivariadas na otimização de métodos analíticos.
Revisão Bibliográfica
34
O planejamento fatorial completo é o planejamento simultâneo mais
comum que pode ser aplicado para investigar as influências de todas as
variáveis experimentais e os efeitos de interação entre elas sobre uma resposta
analítica. Em um planejamento fatorial cada variável é denominada de fator e
cada fator varia em dois ou mais níveis. Preferencialmente os planejamentos
são estudados em dois níveis porque a depender da quantidade de fatores, o
número de experimentos é grande, e o planejamento torna-se ineficiente. O
número de experimentos é calculado pela expressão n
k
, onde n é o número de
níveis a serem estudados e k o número de fatores. Como exemplo, um
planejamento fatorial em dois níveis com três fatores terá um número de
experimentos igual a 8. Embora o planejamento fatorial completo não indique
os valores ótimos para os fatores e conseqüentemente para as variáveis, ele é
muito importante para a análise dos efeitos individuais e das interações. Uma
desvantagem para a aplicação do planejamento fatorial completo é que o
número de experimentos aumenta bastante com o aumento de fatores a serem
avaliados [37].
2.5. Comunicação de Sinais
A distância que um dado sinal percorre em um computador varia de
alguns milímetros, como no caso de conexões de um simples circuito integrado
(CI), até vários centímetros quando a conexão de sinais envolve, por exemplo,
uma placa mãe com conectores para diversos circuitos. Para estas distâncias,
o dado digital pode ser transmitido diretamente. Exceto em computadores
muito rápidos, os projetistas não se preocupam com o formato e espessura dos
condutores, ou com as características analógicas dos sinais de transmissão.
Freqüentemente, no entanto, os dados devem ser enviados para fora dos
circuitos que constituem o computador. Nesses casos, as distâncias envolvidas
podem ser enormes. Infelizmente, com o aumento das distâncias entre a fonte
e o destino, aumenta também a dificuldade de estabelecer uma transmissão de
dados precisa. Isso é resultado de distorções elétricas dos sinais que trafegam
Revisão Bibliográfica
35
através de condutores longos, e de ruídos adicionados ao sinal que se
propagam através do meio de transmissão. Embora alguns cuidados devam
ser tomados na troca de dados dentro de um computador, o grande problema
ocorre quando dados são transferidos para dispositivos fora dos circuitos do
computador. Nesse caso a distorção e o ruído podem tornar-se tão severos
que a informação é perdida.
A comunicação de dados estuda os meios de transmissão de
mensagens digitais para dispositivos externos ao circuito originador da
mensagem. Dispositivos externos são geralmente circuitos com fonte de
alimentação independente dos circuitos relativos a um computador ou outra
fonte de mensagens digitais. Como regra, a taxa de transmissão máxima
permissível de uma mensagem é diretamente proporcional à potência do sinal,
e inversamente proporcional ao ruído. A função de qualquer sistema de
comunicação é fornecer a maior taxa de transmissão possível, com a menor
potência e com o menor ruído possível [38].
2.5.1. Comunicação serial e paralela
A maioria das mensagens digitais é mais longa que alguns poucos bits.
Por não ser prático nem econômico transferir todos os bits de uma mensagem
simultaneamente, a mensagem é quebrada em partes menores e transmitida
seqüencialmente. A transmissão byte-serial converte a mensagem em um byte
por vez através de um canal, como mostrado na figura 1. Cada bit representa
uma parte da mensagem. Os bits individuais são então rearranjados no destino
para compor a mensagem original. A transmissão byte-serial é normalmente
chamada de transmissão serial, e é o método de comunicação escolhido por
diversos periféricos de computadores. Outro tipo de comunicação utilizada é a
transmissão paralela, onde ocorre o envio simultâneo de um conjunto de bits,
havendo necessidade de tantas vias quantos forem os bits utilizados (figura 2).
Embora a taxa de transferência seja mais rápida que na transmissão bit-serial,
são necessários muitos canais, e o custo poderá ser maior.
Revisão Bibliográfica
36
Figura 3. Comunicação serial
Figura 4. Comunicação Paralela
2.5.2. Comunicação serial RS232C
RS é uma abreviação de “Recommended Standard”. Ela relata uma
padronização de uma interface comum para comunicação de dados entre
equipamentos, criada no início dos anos 60, por um comitê conhecido
atualmente como “Electronic Industries Association” (EIA). Naquele tempo, a
comunicação de dados compreendia a troca de dados digitais entre um
computador central (mainframe) e terminais de computador remotos, ou
entre dois terminais sem o envolvimento do computador. Estes dispositivos
poderiam ser conectados através de linha telefônica, logo necessitavam de
modem em cada lado para fazer a decodificação dos sinais. Dessas idéias
nasceu o padrão RS232. Ele especifica as tensões, temporizações e
funções dos sinais, um protocolo para troca de informações, e as conexões
mecânicas [38].
Revisão Bibliográfica
37
Há mais de 30 anos desde que essa padronização foi desenvolvida,
a EIA publicou três modificações. O padrão que se tornou mais usado é
chamado de RS-232C. As portas seriais geralmente utilizam conectores de
25 pinos ou conectores de 9 pinos, chamados de conectores do tipo “D” e
muitas vezes referenciados como DB9 ou DB25 (figura 5) . Uma porta serial
transmite bits individuais um após os outros sobre uma conexão simples (2
fios basicamente). A RS-232C possui alguns problemas de ordem prática,
como por exemplo, a distância máxima limitada em 15 metros e a velocidade
em 20 Kbps. Um dos motivos principais desta limitação é por causa da
transmissão desbalanceada, ou seja, todas as linhas dependem de um terra
lógico único, o que provoca interferência e cria estas limitações na interface
[39]. Para que a comunicação seja completa (sem erros) é necessário que
os equipamentos estejam na mesma velocidade, e com o mesmo tipo de
protocolo de comunicação; caso contrário deverá ocorrer algum erro de
comunicação ou a comunicação não será completada.
Figura 5. A,conectores DB25 e DB9 usados na interface serial RS232C
2.5.3. Linguagens de programação
Os computadores da primeira geração eram programados em
linguagem de maquina, e acessíveis a pequeno numero de pessoas. As
maquinas de segunda geração utilizavam a linguagem Assembler, em que as
instruções em binário são substituídas por mnemônicos [40].
1 5
6
9
113
14 25
113
14 25
A
B
1 5
6
9
113
14 25
113
14 25
1 5
6
9
1 5
6
9
113
14 25
113
14 25
A
B
Revisão Bibliográfica
38
Verificou-se que era necessário escrever seqüências iguais de
instruções para executar operações do tipo leitura de dados em cartão
perfurado, impressão de resultados, etc. O conjunto de instruções necessárias
para executar essas operações repetitivas recebeu um nome, e tornou-se nova
instrução chamada macroinstrução. Desenvolvida técnica das macroinstruções,
não foi difícil escrever programas inteiros compostos de macros. Criaram-se
dessa forma as linguagens de alto nível [40].
Hoje, no mercado, existem diversas linguagens de programação de alto
nível, ou seja, que possuem uma linguagem mais próxima à do ser humano.
Compiladores: essas linguagens são digitadas em forma de texto e gravadas
em um arquivo de computador (os programas). São responsáveis pela
“tradução” destes programas em linguagem de máquina, ou seja, a partir de um
arquivo texto contendo um programa elaborado em determinada linguagem,
eles geram um outro arquivo de maneira que o computador “entenda”
instruções nele contidas e as execute.
Interpretadores: são programas que não geram um novo arquivo de forma que
o computador possa entender as instruções. Eles lêem, interpretam e
executam as instruções contidas no programa, comando por comando, o que
os torna mais lentos do que os compiladores, uma vez que nestes últimos não
existe a necessidade da interpretação, pois as instruções já estão codificadas.
Existem várias linguagens de programação nos dias de hoje, estas são
algumas mais conhecidas: Pascal for Windows; Microsoft Qbasic; Microsoft
Fortran; Microsoft Cobol; Mumps; CA-Cipper; Macro Assembler (linguagem de
máquina); Microsoft Visual C++ e Microsoft Visual Basic [41].
Revisão Bibliográfica
39
2.5.4. Linguagem Quick-Basic
A linguagem Basic “Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code”,
criada por J. Kemeny e T. Kurtz em 1963 no Dartmouth College, foi elaborada
com o intuito de tornar claro o ensino dos conceitos da programação. As
linguagens FORTRAN e Assembler empregavam rotinas de baixo nível para
alguns controles e compilação, a linguagem Basic vinha então facilitar ao
programador sua tarefa, não precisando se preocupar com métodos e
algoritmos exigidos para construir e depurar programas.
Em 1982, a Microsoft revoluciona a linguagem com seu Quick-Basic. Os
números de linha foram eliminados, foram adicionados novos recursos,
subprogramas e dados estruturados agora eram definidos pelo usuário, novas
capacidades gráficas e de som, e velocidade aumentada. A maior vantagem
consistia em que seus programas podiam ser executados nos modos interativo
e interpretado, ou serem compilados em executáveis [40].
O Quick-Basic é uma linguagem universal simbólica, de instruções
codificadas e de fácil aprendizado para iniciantes de programação. Seu
ambiente inclui um editor de textos que oferece uma série de facilidades na
digitação das instruções Quick-Basic. O programa é um arquivo-texto que é
composto de um grupo de comandos. Cada comando é uma instrução para
que o computador execute uma determinada tarefa. Quando se executa um
programa, o ambiente QuickBasic interpreta cada comando no arquivo-texto;
como resultado, o computador executa sequencialmente uma série de
instruções [42].
Parte Experimental
Parte Experimental
41
3. Parte Experimental
3.1. Montagem do Sistema
Foi montado um sistema com uma cela contendo eletrodos para a
determinação de ácido ascórbico (figura 6). Para a construção da cela, foi
utilizado um recipiente com parede dupla, possibilitando a circulação de água
com temperatura controlada, para a termostatização da solução. Dentro deste
recipiente foi colocada uma cela de reação. Tanto o recipiente quanto a cela
possuem tampas de acrílico. A tampa do recipiente de vidro possui furos, uma
para a cela e outra para o termômetro. A tampa da cela, por sua vez, possui
sete furos: dois para os eletrodos, quatro para os tubos de polietileno que
transportam os reagentes e um para a micropipeta manual que viabiliza a
injeção de ácido ascórbico. Foram utilizados dois eletrodos para detecção, um
de referência de prata-cloreto de prata com dupla junção, da marca Orion
modelo 90020, tendo o compartimento externo preenchido com uma solução
de KNO
3
10% m/v, para evitar o contato dos íons Cl
−
com a solução sob análise
e outro de platina da marca Beckman. Os eletrodos foram acoplados a um
potenciômetro Tecnopar, modelo mPA210. Detalhes da construção das
tampas do recipiente e da cela, são mostrados na figura 7. Detalhes da cela
real podem ser visualizados na figura 8.
Um banho termostatizado marca Typ: Frigomix B foi utilizado para
controle da temperatura reacional. O transporte dos reagentes pelos capilares
de polietileno foi realizado com o auxílio de uma bomba peristáltica Minipuls 3,
modelo três MP com 8 canais e tubos de bombeamento de tygon
®
. Um
agitador magnético da marca Corning, modelo PC−320 foi empregado para a
homogeneização do meio reacional. A aquisição de dados foi realizada através
do programa computacional comercial ASPM (Advanced Serial Port Monitor),
desenvolvido pela AGG Software, e a visualização dos dados em tempo real foi
feita com um programa desenvolvido em Quick-Basic.
Parte Experimental
42
O sistema real utilizado na determinação de ácido ascórbico é mostrado
na figura 9.
Figura 6. Esquema da cela com os eletrodos para a determinação de ácido
ascórbico. EL
1
, eletrodo de platina; EL
2
, eletrodo de referência de
Ag/AgCl com dupla junção; A, B, C e D, tubos capilares para
introdução das soluções de KBrO
3
, Ce (SO
4
)
2
4 H
2
O, CH
2
(COOH)
2
e H
2
SO
4
, respectivamente; M, micropipeta; E, orifício para injeção
da amostra; T, termômetro eletrônico; S
1
e S
2
, entrada e saída de
água, respectivamente; W, descarte; BG, barra magnética.
Figura 7. Detalhes da construção das tampas do recipiente e da cela.
0.60 cm
6.00 cm
10.60 cm
8.30 cm
6.00 cm
2.0 mm
1.20 cm
1.20 cm
0.60 cm
6.00 cm
10.60 cm
8.30 cm
6.00 cm
2.0 mm
1.20 cm
1.20 cm
Parte Experimental
43
Figura 8. Cela utilizada na determinação de ácido ascórbico.
Figura 9. Sistema empregado para o monitoramento do sinal da reação
oscilante. A, computador utilizado na aquisição de dados; B,
potenciômetro; C, cela reacional; D, bomba peristáltica; E,
banho termostático.
A
B
C
D
F
E
A
B
C
D
F
E
Parte Experimental
44
3.2. Aquisição de Dados
O sistema utilizado para aquisição de dados constitui de um
microcomputador interfaceado ao medidor de pH, via interface serial padrão
RS232C (figura 10).
Figura 10. Sistema utilizado no processo de aquisição de dados
Como já adiantado, o programa comercial ASPM (“Advanced Serial Port
Monitor”), desenvolvido pela AGG Software, faz a aquisição dos dados,
arquivando-os no formato ASCII.. Algumas janelas do programa são mostradas
nas figuras 11 a 13. Na figura 14, é apresentada a sua tela principal. Um
programa auxiliar desenvolvido em Quick-Basic lê o arquivo de dados
seqüencialmente e apresenta o gráfico da oscilação na tela do
microcomputador em tempo real (figura 15)
Parte Experimental
45
Figura 11. Tela de arquivos de fontes de dados
Figura 12. Tela de opções de configuração do programa
Parte Experimental
46
Figura 13. Tela de eventos do programa
Figura 14. Tela principal do programa comercial ASPM durante aquisição de
dados
Parte Experimental
47
O ASPM opera no modo manual, viabilizando o monitoramento de todos
os dados recebidos do potenciômetro conectado a uma porta serial livre do
computador. Este programa pode ser usado também no modo duplex, o que
permite o uso a qualquer tempo, sem a necessidade de fechar ou reiniciar o
programa, comunicando-se com o equipamento via porta serial. O programa
suporta todos as possíveis velocidades de transferência de dados (baud rates),
número de bits de dados, número de bits de parada, paridade, e tipos de
controles de fluxo. Além da configuração flexível, o programa suporta “plugins”
usados para monitorar vários equipamentos e expandir a sua funcionalidade. O
ASPM permite ainda a transmissão de dados em ambas as direções (do
computador e para o computador) no modo duplex (recebe e transmite ao
mesmo tempo). Os dados de potencial versus tempo são armazenados em
formato ASCII e tratados no programa Origin da Microcal [43].
Figura 15. Gráfico da oscilação em tempo real.
Potencial / mV
Tempo / s
Potencial / mV
Tempo / s
Parte Experimental
48
3.3. Preparo de Soluções
Todos os reagentes utilizados na realização deste trabalho foram de
grau analítico, não tendo sido submetidos a qualquer tratamento adicional. As
soluções foram preparadas com água deionizada. Toda a vidraria foi
devidamente limpa com detergente, água, água destilada e água deionizada,
exceto as vidrarias utilizadas no preparo das soluções para o estudo de
interferentes, que foram deixadas em ácido nítrico a 5% (m/v) durante 24 horas
e posteriormente lavadas com água deionizada.
3.3.1. Solução de sulfato de cério(IV) 0,1000 mol L
-1
Foram pesados 4,0400g de Ce(SO
4
)
2
·4 H
2
O (Vetec) e adicionaram-se
20,0 mL de ácido sulfúrico(Merck) 9,0 mol L
-1
, sob agitação constante.
Acrescentou-se, então, água deionizada e aqueceu-se lentamente o meio até
total dissolução do sal. Em seguida, a solução foi cuidadosamente transferida
para um balão volumétrico de 100,0 mL. A solução de sulfato de cério foi
padronizada utilizando-se sulfato de ferro amoniacal [44]
3.3.2. Solução de sulfato ferroso amoniacal 0,06000 mol L
-1
Foram pesados 5,8940 g de Fe(NH
4
)
2
(SO
4
)
2
·6H2O (Reagen) e
dissolveu-se em 30,0 mL de ácido sulfúrico 9,0 mol L
-1
, sob agitação constante.
Transferiu-se para um balão de 250,0 mL e completou-se o volume com água
deionizada.
3.3.3. Solução de dicromato de potássio 0,03000 mol L
-1
Pesaram-se 0,8823 g de K
2
Cr
2
O
7
(Merck) e dissolveu-se em água
deionizada. Então, transferiu-se a solução para um balão de 100,0 mL.
Completou-se o volume com água deionizada. Esta solução foi utilizada para
padronização do sulfato ferroso.
Parte Experimental
49
3.3.4. Solução de bromato de potássio 0,4000 mol L
-1
Foram pesados 33,4000 g de KBrO
3
(Vetec) dissolvendo-se em água
deionizada, em seguida transferiu-se para um balão volumétrico de 500,0 mL,
completando-se o volume. As demais soluções foram preparadas a partir desta
solução estoque.
3.3.5. Solução de ácido malônico 0,8000 mol L
-1
Foram pesados 41,6128 g de CH
2
(COOH)
2
(Vetec) e dissolveu-se em
água deionizada. Transferiu-se a solução para um balão volumétrico de 500,0
mL e completou-se o volume. As demais soluções foram preparadas a partir
desta solução estoque.
3.3.6. Solução de ácido sulfúrico 1,5000 mol L
-1
Foram medidos 40,0 mL de solução de H
2
SO
4
(Merck) para análise e
adicionou-se cuidadosamente em água deionizada. Após resfriamento da
solução, transferiu-se para um balão volumétrico de 500,0 mL e completou-se o
volume com água deionizada. Soluções de menor concentração foram
preparadas através de diluição desta solução estoque.
3.3.7. Soluções de ácido ascórbico
As quantidades de C
6
H
8
O
6
(Merck) 0,3500, 0,0700, 0,0880, 0,1400 e
0,1760 g, correspondentes às concentrações finais de 2,0 x 10
-3
, 4,0 x 10
-3
, 6,0
x 10
-3
, 8,0 x 10
-3
e 10,0 x 10
-3
mol L
-1
, respectivamente, foram dissolvidas em
água deionizada. As soluções foram transferidas para balões volumétricos de
100,0 mL, completando-se o volume com água deionizada.
Parte Experimental
50
3.3.8. Soluções para estudo de interferentes
Quantidades adequadas das substâncias NaNO
3
(3,1820 g); NaNO
2
(2,5870g); CuSO
4
(9,3631g); MnSO
4
(6,3375g); Al(NO
3
)
3
(14,0675g); NaCl
(2,1937g); NH
4
SCN (2,8510g); foram pesadas e então dissolvidas em água
deionizada. As soluções foram transferidas para balões volumétricos de 25,0
mL e o volume foi completado com água deionizada. A concentração final de
todas as soluções foi 1,5000 mol L
-1
. Estas soluções foram utilizadas para o
preparo de soluções mais diluídas de interferentes.
3.4. Procedimento Geral
O sistema mostrado na figura 9 foi empregado para o monitoramento do
sinal da reação oscilante. No início do processo, os eletrodos do potenciômetro
foram fixos na tampa da cela. Os reagentes foram adicionados continuamente,
empregando-se uma bomba peristáltica e tubos capilares de polietileno. A
vazão de todas as soluções dos reagentes foi fixada em 0,50 mL min
-1
. Após o
contato dos eletrodos com a parte superior da solução, o programa
computacional foi acionado para a aquisição dos dados. Após cerca de
cinqüenta minutos, o processo foi interrompido. Durante este período de
aquisição dos dados, o programa auxiliar construiu o gráfico de tempo versus
potencial da reação, como mostrado na figura 12. O excesso da solução na
cela reacional foi retirado por um tubo de descarte.
Na determinação de ácido ascórbico, uma micropipeta de 100 μL foi
utilizada para a introdução da amostra na cela da figura 6, através do orifício E.
Um tubo capilar flexível de polietileno foi adaptado à ponteira da micropipeta,
de forma a introduzir a amostra no interior da solução.
Parte Experimental
51
3.5. Planejamento Fatorial
O sistema oscilante utilizado neste trabalho é altamente dependente de
variáveis como temperatura e composição dos reagentes no meio. O efeito
destas variáveis foi estudado a fim de estabelecer as condições ótimas de
trabalho. A influência da temperatura no sistema foi estudada de forma
univariada. A otimização das concentrações dos reagentes foi realizada
utilizando-se um planejamento fatorial completo 2
4
. As concentrações dos
reagentes bromato de potássio, sulfato de cério(IV), ácido malônico e ácido
sulfúrico foram as variáveis estudadas no planejamento. Os valores mínimo e
máximo destas variáveis são mostrados na tabela 1. A tabela 2 mostra o
planejamento simples 2
4
realizado.
Tabela 1. Valores mínimos e máximos das variáveis estudadas no
planejamento 2
4
.
Concentração (mol L
-1
)
Fator
Valor mínimo Valor máximo
KBrO
3
0,1000 0,4000
Ce(SO
4
)
2
·4 H
2
O 0,004000 0,01000
CH
2
(COOH)
2
0,3000 0,6000
H
2
SO
4
0,5000 1,000
Parte Experimental
52
Tabela 2. Planejamento fatorial 2
4
realizado para a otimização das
concentrações dos reagentes no sistema oscilante
X
1
X
2
X
3
X
4
KBrO
3
Ce(SO
4
)
2
·4 H
2
O
CH
2
(COOH)
2
H
2
SO
4
Ensaio
Codificadas mol L
-1
1 + + + +
0,4000 0,01000 0,6000 1,000
2 + + +
−
0,4000 0,01000 0,6000 0,5000
3 + +
−
+
0,4000 0,01000 0,3000 1,000
4 + +
− −
0,4000 0,01000 0,3000 0,5000
5 +
−
+ +
0,4000 0,004000 0,6000 1,000
6 +
−
+
−
0,4000 0,004000 0,6000 0,5000
7 +
− −
+
0,4000 0,004000 0,3000 1,000
8 +
− − −
0,4000 0,004000 0,3000 0,5000
9
−
+ + +
0,2000 0,01000 0,6000 1,000
10
−
+ +
−
0,2000 0,01000 0,6000 0,5000
11
−
+
−
+
0,2000 0,01000 0,3000 1,000
12
−
+
− −
0,2000 0,01000 0,3000 0,5000
13
− −
+ +
0,2000 0,004000 0,6000 1,000
14
− −
+
−
0,2000 0,004000 0,6000 0,5000
15
− − −
+
0,2000 0,004000 0,3000 1,000
16
− − − −
0,2000 0,004000 0,3000 0,5000
3.6. Preparo de Amostras
Foram analisadas duas amostras comerciais de medicamentos. As
amostras consistiam de comprimidos e de material sólido pulverizado, ambos
solúveis em água. Para a determinação, as amostras foram pesadas
(comprimido: 4,0000 g; material pulverizado: 1,0000g) e dissolvidas em água
deionizada. Cada solução foi transferida para um balão volumétrico de 100,0
mL e o volume foi completado com água deionizada. Para a amostra do
comprimido, foi necessária uma nova diluição, devido à alta concentração de
ácido ascórbico. Então, foram medidos 25,0 mL desta solução e diluídos a
100,0 mL.
Resultados e discussão
Resultados e discussão
54
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
No sistema em linha que utiliza a reação oscilante Belousov-
Zhabotinskii, devem ser otimizadas algumas variáveis, como as concentrações
das substâncias envolvidas e a temperatura do meio reacional, de forma a
obter-se um sinal analítico máximo. Então, deverá ser analisada a perturbação
causada por quantidades crescentes de ácido ascórbico no padrão de
oscilação deste sistema. A seguir, deverão ser estudados o efeito de
substâncias estranhas ao sistema, e a aplicabilidade do mesmo à
determinação de vitamina C em amostras reais.
4.1. Cálculo da Amplitude e da Freqüência no Gráfico das
Oscilações
Uma oscilação típica é mostrada na figura 16. Os pontos indicados nesta
figura foram utilizados para auxiliar no cálculo da amplitude. Os pontos A e B
correspondem aos valores de tempo 250 e 850 s, respectivamente, que
representa a janela analítica, convencionou-se que o cálculo da amplitude e da
freqüência seria realizado entre esses dois valores, para todos os gráficos. A
Este espaço de tempo convencionou-se chamar de janela analítica. Os pontos
M e N, também mostrados na figura, são os pontos inicial e final,
respectivamente, para a tomada de valores em cada ciclo. Para a obtenção dos
pontos M e N, foi utilizado o recurso Peak Picks no Origin 6.1. A amplitude para
cada ciclo, então, foi calculada da seguinte forma:
ΔA = M − N (Equação 9)
Onde ΔA é a amplitude em cada ciclo. Para a obtenção da amplitude
média das oscilações, foram utilizadas todas os ciclos oscilatórios dentro da
janela analítica.
Resultados e discussão
55
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-250
-200
-150
-100
T
N
n
N
2
N
1
B
A
Potencial (mV)
Tempo (s)
Figura 16. Gráfico de oscilação do potencial no tempo do sistema BZ
Os pontos N
1
, N
2
,... ,N
n
mostrados na figura 17 são os máximos de cada
ciclo de oscilação. O intervalo T é o período de oscilação entre dois máximos.
O período para cada ciclo foi calculado utilizando-se a Equação 10. A
freqüência calculada é o inverso do período. A freqüência média das oscilações
foi obtida com todos os ciclos oscilatórios dentro da janela analítica.
T = N
n
− N
n-1
(Equação 10)
Figura 17. Oscilação do sistema BZ, com pontos para cálculo da freqüência
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
-250
-200
-150
-100
N
M
B
A
Potencial / mV
Tempo / s
Resultados e discussão
56
4.2. Planejamento Fatorial
Considerando-se os fatores escolhidos, concentração do bromato de
potássio, concentração do sulfato de cério(IV), concentração do ácido malônico
e concentração do ácido sulfúrico, um planejamento fatorial em dois níveis (2
4
)
com 16 experimentos (Tabela 3) foi realizado para analisar a influência de cada
fator. Para cada experimento, foi construído um gráfico de potencial (mV) vs.
tempo (s).
Tabela 3: Planejamento fatorial 2
4
realizado para a otimização das
concentrações dos reagentes no sistema oscilante.
Experimento KBrO
3
(mol/L
-1
)
Ce (SO
4
)
2
4 H
2
O
(mol/L-1)
CH
2
(COOH)
2
(mol/L
-1
)
H
2
SO
4
(mol/L
-1
)
1 0,4000 0,01000 0,6000 1,000
2 0,4000 0,01000 0,6000 0,5000
3 0,4000 0,01000 0,3000 1,000
4 0,4000 0,01000 0,3000 0,5000
5 0,4000 0,004000 0,6000 1,000
6 0,4000 0,004000 0,6000 0,5000
7 0,4000 0,004000 0,3000 1,000
8 0,4000 0,004000 0,3000 0,5000
9 0,2000 0,01000 0,6000 1,000
10 0,2000 0,01000 0,6000 0,5000
11 0,2000 0,01000 0,3000 1,000
12 0,2000 0,01000 0,3000 0,5000
13 0,2000 0,004000 0,6000 1,000
14 0,2000 0,004000 0,6000 0,5000
15 0,2000 0,004000 0,3000 1,000
16 0,2000 0,004000 0,3000 0,5000
Resultados e discussão
57
De acordo com alguns autores, a concentração de ácido sulfúrico é
altamente significativa [45]. Se utilizado o par Ce(III)/Ce(IV) no meio reacional
como catalisador do sistema Belousov-Zhabotinsky só ocorrem oscilações
em ácido sulfúrico próximo a 1,0 mol L
-1
, provavelmente, porque o íon hidrônio
participa de muitas etapas importantes do processo. No entanto, nos gráficos
dos experimentos 2, 4 e 6 mostrados na figura 18, onde a concentração do
ácido sulfúrico é mínima, as oscilações são constantes. Isso se deve ao fato do
sistema ser alimentado continuamente, ou seja, a quantidade de ácido sulfúrico
é constante no meio reacional, o que não ocorre em sistemas em batelada.
Através dos gráficos dos experimentos mostrados na figura 19, pode ser
observada a influência significativa da concentração do bromato de potássio.
Quando a sua concentração é mínima o número de oscilações é reduzido ou
estas não acontecem. Esse comportamento pode ser explicado pelo fato do
bromato ser responsável pela oxidação do cério(III) a cério(IV) e também por
sua participação na formação do ácido bromomalônico, que reduz o cério(IV) a
cério(III) em uma das etapas do processo:
BrCH(COOH)
2
+ 4 Ce
4+
+ HOBr + H
2
O → 2 Br
−
+ 3 CO
2
+ 4 Ce
3+
+ 6 H
+
(3)
Para os experimentos nos quais ocorreram oscilações regulares, foram
calculadas a amplitude e a freqüência, de acordo com o item 4.1. Os resultados
destes cálculos são mostrados na Tabela 4. Nos experimentos 1 e 3,
obtiveram-se altos valores do desvio-padrão da amplitude, devido à
instabilidade facilmente perceptível em alguns pontos da janela analítica.
Optou-se pelas condições do experimento 5, por que este apresentou um alto
valor de amplitude. Além disso, neste experimento, o desvio-padrão obtido para
a amplitude e a freqüência foi baixo e concordante para ambas as
propriedades.
Resultados e discussão
58
Figura 18. Oscilação do sistema BZ correspondentes ao planejamento
experimental. Os números dos gráficos correspondem aos
números dos experimentos.
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
1
3
2
4
56
78
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
1
3
2
4
56
78
Resultados e discussão
59
Figura 19. Gráficos de oscilação do sistema BZ correspondentes ao
planejamento experimental. Os números dos gráficos
correspondem aos números dos experimentos.
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
9
11
10
12
13 14
15 16
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
0 200 400 600 800
-300
-250
-200
-150
-100
Potencial / mV
Tempo / s
9
11
10
12
13 14
15 16
Resultados e discussão
60
Tabela 4. Amplitude, freqüência média e desvio padrão na janela
analítica, para as misturas que oscilaram regularmente.
Experimento
Amplitude
Média (ΔA, mV)
Desvio Padrão
da Amplitude
Freqüência
média (s
-1
)
Desvio
Padrão da
Freqüência
1 145,412 7,264 37,000 4,163
2 118,018 1,223 47,636 3,471
3 89,407 7,048 43,916 3,449
4 125,677 2,224 59,555 4,156
5 136,891 2,507 53,100 2,514
6 98,0830 1,371 89,166 6,790
7 110,920 2,678 56,400 2,270
4.3. Estudo Univariado das Concentrações dos Reagentes
Após o estabelecimento das condições experimentais através do
planejamento fatorial 2
4
, foi realizado o estudo univariado da influência das
concentrações dos reagentes no sistema BZ. Esse estudo foi executado com o
objetivo de estabelecer condições experimentais otimizadas numa faixa de
valores mais estreita. Em cada experimento, variou-se a concentração de um
reagente, fixando-se as demais. A influência da concentração de cada reagente
no sistema BZ foi avaliada utilizando-se amplitudes de oscilação, calculadas de
acordo com o item 4.1.
Resultados e discussão
61
4.3.1. Influência da concentração de bromato de potássio
Neste estudo, foi variada a concentração de bromato de potássio,
empregando-se os valores: 0,1000; 0,2000; 0,2500; 0,3000; 0,3500 e 0,4000
mol L
-1
. As concentrações de ácido sulfúrico, ácido malônico e sulfato de
cério(IV) foram fixadas em 1,0000; 0,6000 e 4,0000 x 10
-3
mol L
-1
,
respectivamente. A figura 20 mostra a variação da amplitude de oscilação com
a concentração de bromato de potássio. De acordo com o gráfico, a amplitude
é máxima quando utilizados valores de concentração maiores ou iguais a
0,3500 mol L
-1
. Não foram estudadas concentrações de bromato de potássio
maiores que 0,4000 mol L
-1
devido à limitação imposta pela solubilidade do sal
bromato de potássio. Desta forma, foi utilizada uma concentração de 0,4000
mol L
-1
nos experimentos posteriores, pois o valor de 0,3500 mol L
-1
ficaria em
uma região onde qualquer decréscimo na concentração resultaria em
diminuição da amplitude.
Figura 20. Influência da concentração de bromato de potássio na amplitude de
oscilação do sistema BZ.
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
40
80
120
160
200
Amplitude (mV)
Concentração de bromato de potássio (mol L
-1
)
Resultados e discussão
62
4.3.2. Influência da concentração de sulfato de cério(IV)
Fixado o valor da concentração de bromato de potássio em 0,40 mol L
-1
,
foi estudada a influência da concentração de sulfato de cério(IV) no sistema
BZ. As concentrações das soluções de ácido sulfúrico (1,00 mol L
-1
) e malônico
(0,60 mol L
-1
) foram novamente fixadas. A concentração de sulfato de cério(IV)
foi então variada: 2,0 x 10
-3
; 4,0 x 10
-3
; 6,0 x 10
-3
; 8,0 x 10
-3
; 1,0 x 10
-2
e 1,2 x
10
-2
mol L
-1
. A influência da concentração de sulfato de cério(IV) no sistema BZ
é mostrada na figura 21 Pode ser observado que, melhores resultados são
obtidos quando utilizados valores de concentração na faixa de 6,0 a 9,0 x 10
-3
mol L
-1
. Em todos os experimentos posteriores foi utilizada, então, solução de
sulfato de cério(IV) de concentração 8,0 x 10
-3
mol L
-1
.
Figura 21. Variação da amplitude de oscilação com a concentração de sulfato
de cério(IV) no sistema BZ.
024681012
40
80
120
160
200
Amplitude (mV)
Concentração de sulfato de cério (IV) (mol L
-1
) x 10
-3
Resultados e discussão
63
4.3.3. Influência da concentração de ácido malônico
Nesta etapa dois reagentes utilizados no sistema BZ já tiveram o seu
valor de concentração definido: bromato de potássio (0,4000 mol L
-1
) e sulfato
de cério(IV) (8,000 x 10
-3
mol L
-1
). Efetuou-se, então, o estudo da influência da
concentração de ácido malônico no sistema. Foram preparadas soluções do
ácido nos seguintes valores de concentração: 0,3000; 0,4000; 0,5000; 0,6000;
0,7000 e 0,8000 mol L
-1
. Os resultados são apresentados na figura 22.
Observa-se que a amplitude de oscilação é máxima quando utilizados valores
de concentração de ácido malônico na faixa de 0,5000 a 0,6000 mol L
-1
. Desta
forma, nos estudos subseqüentes, foi empregada solução de ácido malônico de
concentração 0,5500 mol L
-1
, para evitar a inconveniência de trabalhar nos
limites da faixa.
Figura 22. Estudo da influência da concentração de ácido malônico no
sistema BZ.
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
80
120
160
200
Amplitude (mV)
Concentração de ácido malônico (mol L
-1
)
Resultados e discussão
64
4.3.4. Influência da concentração de ácido sulfúrico
Para finalizar o estudo univariado da influência das concentrações dos
reagentes utilizados no sistema BZ, foi variada a concentração do ácido
sulfúrico, fixando as os valores de concentração dos reagentes já estudados:
bromato de potássio (0,4000 mol L
-1
), sulfato de cério(IV) (8,00 x 10
-3
mol L
-1
) e
ácido malônico (0,5500 mol L
-1
). Soluções de ácido sulfúrico 0,7000; 0,8000;
0,9000; 1,0000; 1,2000 e 1,5000 mol L
-1
foram preparadas. Os resultados
demonstraram que, para concentrações maiores ou iguais a 0,90 mol L
-1
, a
amplitude de oscilação é máxima, como pode ser observado na figura 23. No
entanto, quando empregadas soluções do ácido na concentração de 1,2000
mol L
-1
,ou mais concentradas, formaram bolhas de gás nas paredes da cela e
na superfície dos eletrodos. Esse fenômeno causou uma alteração na base dos
picos, aumentando, assim, a amplitude de oscilação. Desta forma, foi utilizada
solução de ácido sulfúrico 1,00 00 mol L
-1
em todos os experimentos
posteriores.
Figura 23. Variação da amplitude de oscilação do sistema BZ com a
concentração de ácido sulfúrico
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
80
120
160
200
Amplitude (mV)
Concentração de ácido sulfúrico (mol L
-1
)
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
80
120
160
200
Amplitude (mV)
Concentração de ácido sulfúrico (mol L
-1
)
Resultados e discussão
65
15 20 25 30 35
0
30
60
90
120
150
Amplitude (mV)
Temperatura (
o
C)
4.4. Influência da Temperatura no Sistema BZ
Estabelecidas às concentrações de todos os reagentes no sistema BZ,
procedeu-se ao estudo da influência da temperatura. Para este estudo, variou-
se a temperatura do meio reacional, através de banho termostatizado. A
temperatura foi variada nos valores 15; 20; 25; 30 e 35
o
C, sendo monitorada
com um termômetro eletrônico, ligado ao potenciômetro, inserido na cela
externa. Os resultados destes experimentos são mostrados na figura 24.
Observa-se que, utilizando-se uma temperatura de 25
o
C, obtém-se um valor
de amplitude ligeiramente maior que, para outras temperaturas. Observou-se,
também, que a freqüência de oscilação é diretamente proporcional à
temperatura, de acordo com a figura 25. No entanto, quando foram
empregados os valores de 30 e 35
o
C, foi observada a formação de bolhas no
meio reacional, resultando em picos irregulares. Desta forma, foi estabelecido o
valor de temperatura de 25
o
C, para os próximos experimentos.
Figura 24: Variação da amplitude de oscilação do sistema BZ com a
temperatura
Resultados e discussão
66
Figura 25. Influência da temperatura na freqüência de oscilação do sistema
BZ
Após o estudo da influência das variáveis da reação de Belousov-
Zhabotinskii no sistema em fluxo, obtiveram-se os valores ótimos para estes
fatores, listados na Tabela 5.
Tabela 5. Variáveis otimizadas para a determinação de ácido ascórbico
Concentração de KBrO
3
(mol L
-1
)
0,3500
Concentração de Ce(SO
4
)
2
.4 H
2
O (mol L
-1
)
0,008000
Concentração de CH
2
(COOH)
2
(mol L
-1
)
0,5500
Concentração de H
2
SO
4
(mol L
-1
)
1,0000
Temperatura (
o
C)
25,0
15 20 25 30 35
5
10
15
20
25
30
35
Frequência (Hz) x 10
-3
Temperatura (
o
C)
Resultados e discussão
67
4.5. Determinação de Ácido Ascórbico
4.5.1. Curva analítica
O ácido ascórbico pode aumentar significativamente a amplitude de
oscilação da reação de BZ, quando injetado no sistema. Esse efeito é
proporcional à quantidade de ácido ascórbico presente no meio reacional.
Assim, é viável a determinação da vitamina C, através da relação da sua
concentração com a amplitude do sistema BZ. Então, foram injetadas no
sistema as soluções de ácido ascórbico preparadas de acordo com o item
3.3.7. A perturbação promovida pelo ácido ascórbico na resposta analítica pode
ser visualizada observando-se o gráfico da figura 26. Quando é injetado ácido
ascórbico (ponto I), a amplitude do ciclo de injeção aumenta (ponto P). A
fórmula usada para calcular esse aumento é:
ΔA = (P-Q) – (M-N) Equação: (11)
onde P, Q, M e N são os potenciais nos pontos correspondentes, em mV.
Figura 26. Gráfico de oscilação do sistema BZ com injeção de ácido ascórbico
0 100 200 300 400 500
-350
-300
-250
-200
-150
N
M
Q
P
I
Potencial (mV)
Tempo (s)
Resultados e discussão
68
Todos os gráficos da resposta analítica versus tempo para todas as
concentrações de ácido ascórbico estudadas são mostrados na figura 27.
Figura 27. Gráfico de oscilação do sistema BZ para diferentes concentrações
de ácido ascórbico
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 0,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 3,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 4,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial (mV)
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 5,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo /s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 8,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 1,0 x 10
-2
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 0,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 3,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 4,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial (mV)
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 5,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo /s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 8,0 x 10
-3
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
0 100 200 300 400
-350
-300
-250
-200
-150
Concentração de ácido ascórbico 1,0 x 10
-2
mol L
-1
Potencial / mV
Tempo / s
Resultados e discussão
69
024681012
0
20
40
60
80
Δ Amplitude / mV
Concentração de ácido ascórbico (mol
L-1
) x 10
-3
Relacionando-se os valores de ΔA com as correspondentes
concentrações de ácido ascórbico, obteve-se o gráfico mostrado na figura 28.
As características da curva analítica para determinação de ácido ascórbico são
mostradas na tabela 6.
Figura 28. Curva analítica da determinação de ácido ascórbico
utilizando
o sistema BZ
Tabela 6. Características analíticas da determinação de ácido ascórbico
utilizando o sistema BZ. ΔA, variação na amplitude, mV; C,
concentração de ácido ascórbico, mol L
-1
.
Equação da curva
ΔA = 0,7635 + 6165,625C
Faixa linear (mol L
-1
) 1,63 x 10
-4
– 1,00 x 10
-2
Coeficiente de correlação, r (%) 99,96
Limite de detecção (mol L
-1
) 1,63 x 10
-4
Precisão, rsd* (%) 2,7
*desvio-padrão relativo
Resultados e discussão
70
4.6. Estudo de Interferentes
Os sistemas oscilantes podem ser alterados pela presença de espécies
interferentes no meio reacional. Desta forma, investigou-se o efeito de algumas
dessas substâncias no sistema BZ. Para isso, foram preparadas soluções
contendo uma quantidade fixa de ácido ascórbico (5,0 x 10
-3
mol L
-1
, um ponto
central da curva analítica) e quantidades variáveis das soluções preparadas no
item 3.3.8. O efeito de cada espécie foi considerado interferência quando
ocorreu uma variação acima de 5% em relação ao sinal analítico do ácido
ascórbico sem a presença do interferente. As quantidades (relação interferente
/ ácido ascórbico) máximas de cada substância, que não causaram
interferência são apresentadas na tabela 7. De acordo com estes resultados,
observa-se que a seletividade do procedimento é aceitável.
Tabela 7. Influência de outras espécies na determinação de ácido ascórbico
utilizando o sistema BZ.
Substância
Razão máxima tolerada
Substância: ácido
ascórbico
Amplitude (mV) Erro (%)**
------* ------- 32,05 -------
NaNO
3
300 33,40 4,2
NaNO
2
300 32,07 2,1
NH
4
SCN 300 30,93 -3,5
MnSO
4
100 31,02 -3,2
NaCl 100 31,66 -1,2
Al(NO
3
) 50 32,82 2,4
CuSO
4
50 33,49 4,5
* Somente ácido ascórbico.
Resultados e discussão
71
4.7. Aplicação em amostras Reais
Duas amostras comerciais foram preparadas de acordo com o
procedimento descrito no item 3.6. Estas amostras foram preparadas em
quadruplicata e injetadas na cela, de acordo com o item 3.4. Os resultados são
mostrados nas tabelas 8 e 9. Estes resultados demonstram a aplicabilidade do
procedimento à determinação de ácido ascórbico em amostras reais de
medicamentos.
Tabela 8: Resultados das determinações de ácido ascórbico em amostras de
medicamentos utilizando o sistema BZ
Amostra
Teor de
ácido
ascórbico
Média
Desvio-padrão
(s)
Número de
medidas
(N)
Resultado
961,88
945,04
961,88
Vitargyl C
(mg / 4g)
978,72
961,88 13,75 4
962,00 ± 22
100,13
96,79
102,18
Cebion
(mg / 1g)
93,90
98,25 3,65 4
98,00 ± 6
.
Resultados e discussão
72
Tabela 9: Comparação entre os valores descritos pelos fabricantes e os
resultados da determinação de ácido ascórbico em amostras de
medicamentos utilizando o sistema BZ.
Quantidade de ácido ascórbico
Marca Apresentação
Declarada pelo fabricante Encontrada
Vitargyl C
(mg / 4g)
Comprimido 1000
962 ± 22
Cebion
(mg / 1g)
Pó
100
98 ± 6
Conclusões
Recomendações Futuras
74
5. CONCLUSÕES
O procedimento proposto viabilizou a determinação de ácido ascórbico,
baseado na perturbação causada por esta substância na amplitude de
oscilação da reação de Belousov-Zhabotinskii. A mudança substancial na
amplitude foi relacionada com a concentração de ácido ascórbico. A reação
oscilante foi realizada em um sistema dinâmico, com os reagentes sendo
introduzidos continuamente. Isso permitiu a obtenção de oscilações regulares,
que puderam voltar ao seu estado inicial rapidamente, após a perturbação.
De acordo com o estudo das condições ótimas para as variáveis do
sistema, as quantidades de todos os reagentes influenciam fortemente o sinal
analítico. Estes resultados concordam com um procedimento descrito na
literatura, que utiliza a reação de Belousov-Zhabotinskii para a determinação de
ácido ascórbico em um sistema em batelada [3]. Além disso, reações
oscilantes são altamente vulneráveis a outras perturbações externas, como a
temperatura. Isso também ficou evidenciado com os resultados deste trabalho.
A perturbação causada pelo ácido ascórbico ao sistema Belousov-
Zhabotinskii em linha causa um decréscimo proporcional à sua concentração.
Essa relação foi utilizada com sucesso na determinação do ácido ascórbico em
medicamentos.
Substâncias estranhas também podem perturbar o sistema oscilante.
Devido a isto, foi estudado o efeito de várias substâncias na determinação de
ácido ascórbico. O sistema apresentou-se relativamente seletivo, pois muitas
substâncias só tiveram uma interferência em potencial quando em
concentrações muito superiores à quantidade de ácido ascórbico presente.
A determinação de vitamina C nas amostras analisadas mostrou que os
resultados encontrados estão em concordância com os valores declarados
pelos fabricantes. O método desenvolvido apresenta-se como uma boa
alternativa à determinação de ácido ascórbico em produtos farmacêuticos, pois
o procedimento é simples e de baixo custo.
Recomendações Futuras
75
Ainda é recente e muito restrita e a determinação indireta de substâncias
utilizando sistemas oscilantes. A primeira determinação de substâncias
orgânicas com base no seu efeito na reação de Belousov-Zhabotinskii foi
realizada somente no ano 2000 [12]. Esta pouca aplicação reside no fato de
que os mecanismos que controlam os sistemas oscilantes ainda não foram
completamente elucidados. Assim, é bastante pertinente e promissor o estudo
da aplicação de sistemas oscilantes em determinações analíticas, visando a
dosagem de substâncias orgânicas e inorgânicas. A utilização destas reações
oscilantes em sistemas dinâmicos também é um campo de futuras pesquisas.
Recomendações
Futuras
Recomendações Futuras
77
6. RECOMENDAÇÕES FUTURAS
Para visualização das oscilações em tempo real na tela do
microcomputador, recomenda-se o desenvolvimento de um único programa
computacional, facilitando assim a aquisição e visualização de dados durante
as reações, não sendo necessário a utilização de dois programas como
empregado nesse trabalho.
Realizar um estudo mais detalhado, substituindo o ácido malônico por
um outro ácido orgânico, como o ácido cítrico, pois este, geralmente é mais
facilmente encontrado nos laboratórios.
É recomendável, também, a utilização de outros catalisadores além do
par Ce(III)/Ce(IV), tais como, Mn(II)/Mn(III),Fe(II)/Fé(III), Ru(II)/Ru(III), entre
outros.
Existe ainda a perspectiva de utilização do sistema em linha com a
reação oscilante na determinação de outras substâncias orgânicas.
Logicamente, estas substâncias deverão perturbar o padrão de oscilação do
sistema Belousov-Zhabotinskii de maneira proporcional à sua concentração.
Referências
Bibliográficas
Referências Bibliográficas
79
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] CARR, C.; FERI, B., Toward a new recommended dietary allowance for
vitamin C based on antioxidant and health effects in humans, The American
Journal of Clinical Nutrition, v. 69, n.06, p. 1086-1107, 1999.
[2] GÜÇLÜ, K.; SÖZGEN, K.; TÜTEM, E.; ÖZYÜREK, M.; APAK, R.,
Spectrophotometric determination of ascorbic acid using copper(II)–
neocuproine reagent in beverages and pharmaceuticals, Talanta, v. 65, n. 05,
p. 1226–1232, 2005.
[3] GAO, J; YANG, H.; LIU, X.; REN, J.; LU, X.; HOU, J.; KANG, J.. Kinetic
determination of ascorbic acid by the BZ oscillating chemical system. Talanta,
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04, p. 09-15, 1978.
Apêndice
Apêndice
86
APÊNDICE
Seguem, abaixo, os comandos de um programa auxiliar desenvolvido em
linguagem Quick-Basic..Esse foi utilizado para apresentação do o gráfico da
oscilação na tela do microcomputador em tempo real através da leitura
seqüencial do arquivo no formato ASCII obtido pelo programa comercial
Programa Desenvolvido em Quick-Basic
CLEAR
CLS
LOCATE 10, 10: INPUT "Nome do Arquivo"; A$
DIM E(10000)
inicio:
N = N + 1
OPEN A$ FOR INPUT AS #1
C = 0
DO WHILE NOT EOF(1)
INPUT #1, E(C)
C = C + 1
LOOP
CLOSE #1
SCREEN 9
LINE (1, 1)-(639, 299), 1, BF
LINE (2, 2)-(638, 298), 15, B
PSET (0, 0)
FOR i = 0 TO C – 1
LOCATE 2, 72: PRINT N
LINE -(i / 2.5 - 50, ABS(E(i)) - 50), 15
NEXT i
GOTO inicio
Livros Grátis
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