ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Analítica
Autores
Mayrink, M.I.C.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Reis, E.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Reis, C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Fonseca, R.A.D. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; da Cunha, R.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA)
Resumo
A Análise de Fatores Evoluintes (EFA) é um algoritmo quimiométrico eficiente para a análise de sistemas em equilíbrio ácido-base por espectrofotometria. Utilizou- se este algorítmo para a determinação da constante de acidez condicional do indicador vermelho de alisarina em água e em diferentes soluções micelares a 25 oC em força iônica constante. O desvio padrão foi usado como avaliação em função do pH da solução. Os resultados mostram que a constante de acidez desse indicador é influenciada pela presença dos surfactantes neutro, catiônico e aniônico, tal como o 4-(1,1,3,3-tetrametilbutilfenil-polietileno glicol (Triton X-100), o dodecil sulfato de sódio (SDS) e o brometo de cetiltrimetil amônio (CTAB).
Palavras chaves
Vermelho de alisarina; Análise de Fatores; Constante de ionização
Introdução
A interação entre corantes e surfactantes é um tema bastante investigado (NIAZI et al., 2008). Os surfactantes são moléculas de cadeia longa que podem formar estruturas organizadas como micelas, devido à presença de ambos os grupos hidrofóbicos e hidrofílicos dentro da mesma molécula. Os sistemas micelares podem alterar o equilíbrio ácido-base, o que afeta os parâmetros espectrais tais como intensidade de absorção e mudanças nas bandas de absorção. As micelas podem afetar os valores condicionais de pKa, devido a uma combinação de efeitos eletrostáticos e microambientais nas micelas. As constantes de acidez de reagentes orgânicos desempenham um papel fundamental em muitos procedimentos analíticos, como titulação ácido-base, a extração de solvente, formação de complexos e transporte de íons, dentre outros. Vários métodos para a determinação de constantes de equilíbrio, tal como a titulação potenciométrica, determinação espectrofotométrica e condutimétrica são estabelecidos. Os métodos espectrofotométricos são muito sensíveis e são adequados para o estudo de equilíbrios químicos em solução. Como ocorrem sobreposições espectrais nessas medidas é necessário empregar métodos e gráficos computacionais. Desta forma o uso dessas ferramentas computacionais ganhou importância cada vez maior na avaliação da massa de dados que podem ser adquiridos e tratados simultaneamente, em medições de equilíbrio utilizando espectros completos para determinar a estabilidade e as constantes de acidez (MALINOWSKI, 1991). Neste estudo foi utilizada a Análise de Fatores Evoluintes para a determinação espectrofotométrica da constante de acidez condicional do indicador vermelho de alisarina em água pura e em soluções micelares de água-TX-100 (surfactante não iônico), água-SDS (surfactante aniônico) e água-CTAB (sufactante catiônico).
Material e métodos
As soluções aquosas de surfactantes 4-(1,1,3,3-tetrametilbutilfenil-polietileno glicol (Triton X-100), o dodecil sulfato de sódio (SDS) e o brometo de cetil trimetil amônio (CTAB) foram preparadas na concentração de 1% m/v. Para o controle do pH foram preparadas soluções-tampão baseadas em volumes variados de ácido cítrico 0,1 mol/L, entre 2 e 98 mL e de fosfato ácido de sódio 0,2 mol/L, entre 98 e 2 mL, totalizando 100 mL, obtendo-se 20 soluções com valores de pH entre 2,00 e 8,00. A solução de vermelho de alisarina foi preparada na concentração de 0,2 % m/v. Todas as soluções foram preparadas em solução de nitrato de potássio 0,5 mol/L, mantendo-se assim a força iônica constante em 0,5 mol/L. O procedimento consistiu em tomar 100 mL das soluções-tampão, adicionar 4 mL de solução de vermelho de alisarina e 10 mL de sufactante. Foram medidos os valores de pH, em pHmetro Orion 901, de cada uma das 20 soluções e em seguida foram feitas as varreduras espectrais, em espectrofotômetro U-2000, da Hitachi, entre 350 e 650 nm, com incremento de 1 nm, em celas de 1,0 cm. Foram feitas as montagens de 4 matrizes de 20 linhas (valores de pH) por 300 linhas (valores de absorbância) relativas às medidas em água pura e em soluções micelares de água-Triton X-100, água-SDS e água-CTAB e submetidas ao algoritmo que executa a Análise de Fatores Evoluintes, dentro do ambiente MatLab (MATLAB, 2000).
Resultado e discussão
Foram registrados os espectros de absorção de vermelho de alisarina em água pura
e em misturas de água com os surfactantes não iônico Triton X-100, aniônico SDS
e catiônico CTAB, a vários valores de pH.
Os espectros de absorção de vermelho de alisarina mostram uma banda com um
máximo de absorção a 425 nm. Esta banda de absorção é atribuída à forma acídica
do indicador. Com o aumento do pH, a absorção em 425 nm da forma ácida diminui,
enquanto a absorção em 515 nm aumenta. Pontos isoabsortivos podem ser observados
na figura 1, ao redor de 450 nm. O mesmo comportamento foi observado com o
indicador na presença dos surfactantes Triton X-100, SDS e CTAB, com pequenas
alterações espectrais. O pKa do vermelho de alisarina nesses diferentes meios
micelares foram obtidos pela técnica de Análise de Fatores Evoluintes,
relacionando-se o desvio padrão das amostras versus os valores de pH,
encontrando-se pKa em água pura 5,10, em água-Triton X-100 5,00, em água-SDS
5,00 e em água-CTAB 4,78.
A partir dos valores das constantes de acidez obtidos por esta técnica pode ser
elaborado um diagrama de distribuição para as espécies químicas do equilíbrio
ácido-base.
Sugere-se que as mudanças espectrais do vermelho de alisarina na presença de
Triton X-100, SDS e CTAB surgem principalmente devido à superfície das micelas
carregadas eletricamente, que causam interações hidrofóbicas e eletrostáticas do
indicador com os agregados micelares.
Espectros de alisarina red S em função do pH em vários meios micelares.
Conclusões
A constante de acidez de vermelho de alisarina, foi determinada, em água pura e em água-Triton X-100, água-SDS e água-CTAB a 25 oC, em força iônica de 0,5 mol/L, por potenciometria e espectrofotometria. Os resultados mostram que o valor de pKa desse indicador é modificado em função da presença dos agentes surfactantes. A técnica denominada Análise de Fatores Evoluintes é eficiente nessas determinações de sistemas em equilíbrio por utilizar todos os dados instrumentais. A interação do indicador com surfactantes induz mudanças no pKa, devido principalmente a contribuições eletrostáticas
Agradecimentos
Os autores agradecem à FAPEMIG pelo apoio financeiro concedido e a UFV pelas facilidades e cessão das instalações.
Referências
NIAZI, A.; ZOLGHARNEIN, J.; DAVOODABADI, M. R.. Spectrochimica Acta - Part A, 70, 343–349, 2008.
MALINOWSKI, E. R. Factor Analysis in Chemistry, 2a. ed., John Wiley, New York, 1991.
MATHWORKS, Matlab, MathWorks, Natick, MA, 1993.
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