TS-FF-AAS system with air-acetylene flame as alternative in relation to nitrous oxide-acetylene by FAAS for tin determination

www.scielo.br/eq Volume 30, número 2, 2005 Sistema TS-FF-AAS com chama acetileno-ar como alternativa em relação à chama acetileno-óxido nitroso em FAAS na determinação de estanho F. A. Lobo1, A. C.Villafranca1, A. P. de Oliveira1, M. de Moraes1* 1 Instituto de Química – Universidade Estadual Paulista, UNESP, CP 355, CEP 14801-970 Araraquara –SP Resumo: Este trabalho propõe o desenvolvimento de um procedimento analítico para a determinação em linha de estanho em soluções analíticas empregando a técnica de espectrometria de absorção atômica com nebulização térmica em tubo metálico aquecido na chama (TS-FF-AAS) como alternativa ao uso da chama de óxido nitroso-acetileno em espectrometria de absorção atômica, cujo comburente apresenta um custo elevado frente ao ar comprimido. Foram avaliados parâmetros para a otimização do sistema, tais como: vazão do carregador (ar), volume de amostra injetada e concentração do ácido (HCl). Foi construída curva analítica linear [A= -0,00163 + 0,00319 [Sn], (r= 0,9998)] no intervalo de 10 a 80 mg Sn L-1. O limite de detecção, o desvio padrão relativo (n=12) e a freqüência analítica foram: 1,7 mg L-1 Sn, £ 2,7% and 120 h-1 respectivamente. O sistema TS-FF-AAS é uma alternativa para a determinação de Sn. Palavras-chave: TS-FF-AAS; estanho; tubo metálico. Introdução O monitoramento de estanho é de extrema importância do ponto de vista da saúde pública, pois é considerado o contaminante prioritário devido ao aumento do uso do mesmo na embalagem de alimentos enlatados [1]. A espectrometria de absorção atômica (AAS) pode ser empregada na determinação quantitativa de muitos elementos (metais e semi-metais) em uma ampla variedade de amostras alimentícias, biológicas, ambientais, geológicas, entre outras. O princípio da técnica baseia-se na medida da absorção da radiação eletromagnética, proveniente de uma fonte de radiação, por átomos gasosos no estado fundamental. O processo de formação de átomos gasosos no estado fundamental, denominado Ecl. Quím., São Paulo, 30(2): 61-68, 2005 atomização, pode ser obtido via chama, via eletrotérmica, ou por reação química específica, como a geração de vapor frio de Hg. Atomizadores eletrotérmicos compreendem principalmente os tubos de grafite, filamentos de tungsténio, tubos de quartzo (para a atomização de hidretos) e tubos metálicos ou cerâmicos. A espectrometria de absorção em chama (FAAS) é a mais utilizada para análises elementares em níveis de mg L-1 [2]. O estanho pode ser determinado por FAAS, e recomenda-se que se utlilize a chama acetilenoóxido nitroso, que é uma chama mais quente podendo atingir cerca de 30000 C, a qual minimiza as possíveis interferências nos processos de atomização do analito. No entanto, esta chama sendo mais quente expõe o equipamento e as conexões a altas temperaturas ocasionando um maior desgaste dos mes- 61 mos, além do comburente apresentar um custo elevado frente ao ar comprimido. Outros sistemas foram desenvolvidos para a determinação de estanho, tais como a geração de hidretos em espectrometria de absorção atômica, porém para o estanho observa-se picos duplos e falsos, efeitos de memória, deposição de estanho no tubo de quartzo, revolatilização e adsorção do estanho na superfície da cela de quartzo, elevado tempo de purga do hidreto gerado e outros efeitos adversos [3]. Uma alternativa interessante para a determinação de estanho é a espectrometria de absorção atômica com nebulização térmica em tubo aquecido na chama (TS-FF-AAS) [4,5]. O Thermospray (TS) foi originalmente desenvolvido por Vestal et al. em 1978 [5] como uma interface entre a cromatografia líquida e a espectrometria de massa. Em espectrometria atômica, o aquecimento do tubo era feito eletricamente para manter a temperatura constante, e desta forma limitava o uso da técnica a poucos elementos. Em contraste Gaspar e Berndt [5] propõem o TS-FF-AAS, no qual um tubo metálico é posicionado sobre a chama do espectrômetro de absorção atômica funcionando como um reator. O líquido é transportado através de um capilar metálico conectado ao tubo aquecido pela chama. O capilar é aquecido simultaneamente com o tubo pela chama do espectrômetro de absorção atômica. Alcançando a extremidade quente do capilar o líquido vaporiza-se parcialmente e um aerossol é formado. Por fim, o aerossol é vaporizado dentro do tubo, formando a nuvem atômica que absorve a radiação proveniente da lâmpada. Assim o TSFF-AAS foi considerado efetivamente como uma interface entre cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) acoplada a FAAS através de um sistema de injeção em fluxo [5]. A partir deste trabalho surgiram várias determinações utilizando a espectrometria de absorção atômica com forno aquecido na chama (TS-FF-AAS) [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma alternativa de procedimento analítico para a determinação em linha de estanho empregando o sistema de espectrometria de absorção atômica com forno aquecido na chama acetileno-ar (TS-FF-AAS) em relação à chama acetileno-óxido nitroso convencionalmente utilizada em FAAS. 62 Procedimento Experimental Instrumentos e acessórios Os instrumentos utilizados foram o espectrômetro de absorção atômica com atomizador de chama, Perkin-Elmer, modelo AAnalyst 100, lâmpada de catodo oco de Sn (l = 224,6 nm, fenda = 0,2 nm e i = 20 mA), vazão dos gases na proporção 4:2 (ar:acetileno), lâmpada de deutério para correção de background (fundo); balança analítica Sartorius BL 2105 e bomba peristáltica Ismatec, Modelo ICP 8. No sistema TS-FF-AAS foi utlizada uma válvula de injeção Rheodyne RE9725, tubos de PEEK, capilar cerâmico OMEGA TRX-164116 (OMEGATITE® 450) com as seguintes características: capilar isolante de termopar de Al2O3 > 99,8%, que suporta temperaturas até 1900 °C, com Øext = 1,6 mm e dois orifícios com Øint = 0,4 mm (este capilar produz melhores resultados que um capilar de aço inox (HPLC), pois produz menor ruído nos sinais de absorbância), tubo metálico de super-liga Ni-Cr (Inconel®), comprimento = 100 mm com Øint = 10,0 mm e Øext = 12,0 mm, 6 orifícios com Ø = 2,5 mm, perpendiculares a um orifício com Ø = 2,0 mm. A aquisição de dados foi feita através do software MQDOS, Microquímica e os valores de absorbância foram proporcionais à altura dos sinais transientes. As medidas de temperatura no interior do tubo foram realizadas de duas formas. A primeira medida foi feita com o termopar com junta aterrada, posicionado junto ao tubo metálico, na direção do orifício onde se coloca o capilar cerâmico de introdução da amostra no tubo atomizador. A temperatura medida foi 983 ± 1°C para o tubo metálico [13]. Com o termopar de junta exposta, posicionado juntamente com o capilar cerâmico dentro do tubo, mediu-se a temperatura no interior do mesmo. O tubo apresentou intervalo de temperatura entre 1030°C a 1060°C em seu interior e, ficou totalmente rubro sobre a chama [13]. Quando injeta-se 50 ìL de HNO3 (~0,1 mol L-1 ) a uma vazão de aproximadamente 1,5 mL min1 oc (...truncated)