Gas chromatography coupled with atomic absorption spectrometry

220 Campos & Grinberg Quim. Nova Revisão Quim. Nova, Vol. 24, No. 2, 220-227, 2001. ACOPLAMENTO CROMATOGRAFIA GASOSA - ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA EM ESTUDOS DE ESPECIAÇÃO: UMA REVISÃO Reinaldo Calixto de Campos e Patricia Grinberg Departamento de Química, Pontifícia Universidade Católica do Rio do Janeiro, Rua Marquês de São Vicente, 225, 22453-900 Rio de Janeiro - RJ Recebido em 13/3/00; aceito em 7/8/00 GAS CHROMATOGRAPHY COUPLED WITH ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY. This review presents an updated overview of the trace element speciation by gas chromatography coupled with atomic absorption spectrometry. Keywords: speciation; gas cromatography; atomic absorption spectrometry. INTRODUÇÃO O termo especiação foi definido por Ure1 como um processo ativo de identificação e quantificação de diferentes espécies, formas ou fases em que um elemento ocorre em uma determinada amostra. A importância da especiação para a ciência ambiental, biologia e medicina reflete-se na crescente quantidade de artigos e livros publicados nos últimos anos, de congressos devotados ao tema e no constante progresso alcançado. A principal razão é que a toxicidade, bio-disponibilidade, o transporte e propriedades físico-químicas de um elemento podem diferir grandemente, dependendo de sua forma química2,3. Logo, informar o conteúdo total de um elemento não é suficiente na avaliação de seu potencial de ação. Por exemplo, o Sn inorgânico apresenta menor toxicidade do que os seus compostos alquilderivados, sendo que a toxicidade aumenta com o aumento do número de grupos alquila ligados ao átomo de Sn4. Entretanto, para o As, os compostos inorgânicos são mais tóxicos do que os respectivos compostos orgânicos, o mesmo ocorrendo com os compostos de Sb. Já em relação à influência do número de oxidação, sabe-se, por exemplo, que o As(III) é mais tóxico que o As(V) e que o Sb(III) se mostra dez vezes mais tóxico do que Sb(V)5,6. Em relação aos compostos de mercúrio, tanto as espécies inorgânicas como as orgânicas são tóxicas, sendo seus alquil derivados os mais tóxicos, em especial o metil-mercúrio, de todas as formas, a mais agressiva7. Logo, o desenvolvimento de ferramentas analíticas precisas e seletivas para a determinação destas diferentes espécies é de extrema importância para uma estimativa realista dos riscos toxicológicos ou do comportamento ambiental de um dado elemento 8 . A determinação individual das diferentes espécies de um elemento, presente a nível de traços, é dependente dos seguintes requisitos9: • • • • Os compostos de interesse devem ter suas integridades preservadas durante a amostragem, armazenamento e pré-tratamento da amostra. Deve-se evitar qualquer ação que resulte em uma mudança do equilíbrio químico, destruição ou transformação das diferentes formas existentes na amostra. Este requisito é considerado o principal problema da especiação; As análises devem ser específicas e não sujeitas a interferências de outros elementos ou compostos presentes na amostra; No caso de processos de separação, estes devem ser, além de eficientes, tais que não impliquem em excessiva diluição das espécies; O método de detecção deve ser suficientemente sensível, de modo a permitir determinações a nível de traços e ultra-traços. Assim, os métodos analíticos aplicados à determinação seletiva das espécies elementares podem ser classificados como: • métodos químicos, baseados em técnicas de separação por extração, volatilização, co-precipitação ou por redução seletiva; • métodos cinéticos; • métodos baseados em técnicas cromatográficas. Os métodos baseados em separações não cromatográficas, assim como os cinéticos, apresentam boa precisão e têm a vantagem de ter baixo custo operacional, pois necessitam de instrumentação bastante simples; entretanto, podem ser bastante laboriosos e demorados. Já os métodos baseados em técnicas cromatográficas, apesar de necessitarem de instrumentação mais sofisticada, são mais eficientes na separação das diferentes espécies, sendo, portanto, os mais empregados, especialmente na especiação de compostos organometálicos em amostras clínicas ou ambientais. A maior parte dos sistemas visa o acoplamento direto da cromatografia, em linha, a técnicas de detecção diversas, como AAS, ICP-MS10-21, ICP-AES10,22-29, AFS30, MIP10,21,31-46 etc. Ou seja, os diferentes equipamentos relativos a essas técnicas analíticas tornam-se os detectores, postados à saída da coluna de separação. Nestes acoplamentos, a cromatografia líquida, principalmente HPLC, tem sido uma técnica amplamente utilizada47, tanto devido a seu alto poder de separação, como pelo fato de poder lidar com analitos voláteis ou não. Entretanto, a instrumentação pode apresentar-se cara e o tempo de análise excessivamente longo. Concomitantemente, a sua interface com técnicas de espectrometria atômica implica, na maioria dos casos, na nebulização pneumática do efluente, com as perdas que este modo de introdução de amostra acarreta, ou no uso de sistemas especiais, não disponíveis comercialmente. Para alguns elementos, a nebulização pode também ser contornada por reações de derivatização a formas voláteis, após a coluna, o que implica, entretanto, no aumento da complexidade do sistema. Frente à HPLC, além do mais baixo custo, a cromatografia gasosa tem a vantagem de transferir ao detector o analito já na forma gasosa, evitando assim os problemas de perdas inerentes à nebulização da amostra, aumentando, consequentemente, a sensibilidade do método. No entanto, sua utilização é limitada a compostos voláteis, ao passo que grande parte dos problemas de especiação envolve espécies não voláteis. Contudo, esta limitação também pode ser contornada pela derivatização das espécies de interesse a compostos voláteis. Entre todas as técnicas analíticas utilizadas para detecção, grande atenção tem sido dada ao ICP-MS, que é considerado o detector mais sensível para a especiação e que terá uma Vol. 24, No. 2 Acoplamento Cromatografia Gasosa - Espectrometria de Absorção Atômica importância crescente no futuro, principalmente onde é necessária a melhor sensibilidade e/ou a análise simultânea de diversos elementos. Entretanto, seu alto custo e conseqüente indisponibilidade, faz com que a AAS seja considerada a técnica de maior potencial de uso em análises de rotina, onde o custo se torna um fator determinante para a escolha do método 47. A AAS, além de ser uma técnica relativamente barata, tanto na sua implantação quanto nos gastos de operação, é de fácil operação, estando disponível na maioria dos laboratórios, e o acoplamento de técnicas de derivatização, como geração de hidretos ou etilação, não traz qualquer dificuldade maior. Dependendo do elemento e forma a ser determinada, a interface GC-AAS pode ser bastante simples, usufruindo da AAS sua sensibilidade, robustez e especificidade. Para a melhor utilização do acoplamento GC-AAS47-49, as seguintes condições devem ser observadas 50: 1. Todas espécies injetadas na coluna croma (...truncated)