Estudo eletroquímico do sistema microestruturado montimorilonita-organofílica em presença de íons Cu(II)

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Fertonani, F.L. (UNESP) ; Polini, C. (IQ-IBILCE-UNESP) ; Alves Martins, L. (IBILCE-UNESP) ; Pastre, I.A. (IBILCE-UNESP) ; Marques dos Santos, C.C. (IAL-SJRP-SP) ; Trevizan Franzin, B. (IBILCE-UNESP)

Resumo

Investigou-se o sistema eletroquímico montmorilonita (SWy-1) e 8-hidroxiquinolina (8-HQ), em presença do ion Cu(II). O compósito SWy-1-8-HQ foi preparado e utilizado na modificação do eletrodo de Pt. A técnica de voltametria cíclica foi usada para investigar a estabilidade eletroquímica e mecânica, o efeito da concentração do íon Cu(II) e o efeito da velocidade de varredura. Como resultados verificou-se que o eletrodo é eletroativo para em presença de íon Cu(II), sendo possível a investigação do processo eletroquímico ocorrente e a avaliação do eletrodo para a aplicação na determinação quantitativa de íons Cu(II) em matriz aquosa.

Palavras chaves

ARGILA; Cu(II); VOLTAMETRIA

Introdução

O progresso científico tem afetado a vida humana e a natureza, principalmente, no que diz respeito à saúde e o meio ambiente. Particularmente a presença de íons metálicos no ambiente é responsável pela contaminação de fontes de água potável e os respectivos organismos viventes nestes meios, representando um grande risco à humanidade. Os argilominerais são potencialmente retentores desses íons. Esses materiais mineralógicos chamam atenção por suas propriedades, bem como algumas peculiaridades, como: baixo custo, disponibilidade, possibilidade de reutilização, entre outros. Assim, as argilas tem sido objeto de atenção, por apresentarem viabilidade técnico-econômica decorrente de sua potencialidade de adsorção e de reutilização. Recentemente, vários autores tem se utilizado das características das argilas e aplicado o sistema argila - organofílica para o desenvolvimento de eletrodos modificados (Pastre et al, 2004). Muitos destes eletrodos têm sido utilizados para aplicações eletroanaliticas (Mari et al, 2009). Nesse sentido, o presente trabalho teve como finalidade investigar o comportamento eletroquímico de sistema microestruturado, modificados, empregando a argila montmorilonita (SWy-1) e a molécula orgânica, 8-hidroxiquinolina (8- HQ), considerando a sua capacidade em complexar um considerável número de íons metálicos; restringido-se esta investigação eletroquímica ao íon Cu(II).

Material e métodos

Experimentalmente, o compósito montmorilonita-8-hidroxiquinolina foi preparado agitando-se uma suspensão metanólica da argila, 0,11 g/L, em presença de 8- hidroxiquinolina (10% m/m) por 24 h. Posteriormente, a superfície de um eletrodo de disco de platina de raio geométrico de 1mm foi modificada aplicando-se incrementos de 0,5 µL da suspensão sobre a área do disco, de modo a cobrir toda a superfície em uma única gota. Posteriormente o solvente foi evaporado em estufa de circulação de ar forçada a 50 ºC, por 20 minutos. Esse procedimento foi repetido por diversas vezes e a resposta eletroquímica do sensor foi estudada ao final de todas as aplicações. A estabilidade eletroquímica do eletrodo modificado foi comprovada por voltametria cíclica, utilizando KCl 0,1 mol/L como eletrólito de suporte e uma célula eletroquímica de três eletrodos, sendo o eletrodo auxiliar de irídio (Ag= 1cm2), e o eletrodo de referência de Ag/AgCl, KClsat, para um programa de varredura de potenciais, Ei= Ef= -0,4 e Einv.= +0,5, v= 50 mV/s.

Resultado e discussão

Após comprovada a estabilidade do eletrodo modificado argila-8-HQ foi estudado o efeito da adição de íons Cu (II) ao sistema. Para esta etapa foram adicionadas concentrações crescentes do íon metálico ao eletrólito de suporte, com concentração de solução de íons (1 ≤ Cu(II)≤ 8)x10-5 mol L-1, e após cada adição foram obtidos os voltamogramas cíclicos, explorando-se diferentes intervalos de potenciais. Os estudos revelaram que o eletrodo modificado com o compósito montmorilonita-8- hidroxiquinolina não apresenta picos no intervalo (-0,4 ≤ E ≤ 0,5) V, porém passa a apresentar resposta eletroquímica quando na presença de íons Cu(II), Pb(II) e Hg(II). Assim, para baixos valores de concentração de M(II), (1 ≤ M(II) ≤ 5) x 10-5 mol L-1, sugere-se um rearranjo das espécies presentes na superfície do eletrodo ((8HQ)2 + 2 Cu(II) → 2 [Cu-8HQ]+2H), cargas excluidas para facilitar a compreensão, seguida da interação com o substrato (SWy-1) para a formação da espécie ternária do tipo ({[>Si– O-]n[Cu(II)-(8-HQ)k]}2-n-k), fenômeno observado a partir das variações observadas na corrente capacitiva dos voltamogramas cíclicos com o aumento da concentração de íons M(II), para baixas concentrações deste íon. Por outro lado, para valores de concentração de M(II) > 4,5 x 10-5 mol L-1 passa-se a observar o aparecimento de um par de picos redox para os valores de potenciais de E= 0,18 V e E= 0,12 V com características reversíveis, apresentando ΔEp= 65 mV, numero de eletrons, n= 1, razão Iap/Icp ~1, Ep independente de v, e Iap x v1/2 sugerindo um processo, controlado por difusão, associado as novas espécies formadas; exceto para M= Hg(II). O eletrodo presentou relação linear para Iap x CM(II), para (5 ≤ CM(II) ≤ 10) x10-5 mol L-1 e valor para LD= 4 x 10-5 mol L-1 e L

Conclusões

O eletrodo foi modificado com sucesso empregando-se o processo mecânico/térmico. O eletrodo é estável elétrica e mecanoicamente. Foi possível sugerir as reações formadas na superície do eletrodo com a formação da espécie ternária ({[>Si – O-]n[Cu(II)-(8HQ)k]}2-n-k). O eletrodo apresentou resposta eletroquímica, com dois picos redox, reversíveis, para a região anódica de potenciais, permitindo a discriminação das correntes de pico com a concentração de ions Cu(II), permitindo a proposição de método analítico para a determinação de ions Cu(II) em matriz aquosa.

Agradecimentos

CAPES e CNPQ e as Empresas Aguapé Soluções Ambientais Ltda. e Espaço Magistral pelo pelo apoio financeiro.

Referências

MAGRI, R.; FERTONANI, F. L.; PASTRE, I. A. Comportamento fotofísico do antraceno em sistemas micro-heterogênos argila-surfactantes-íons metálicos. Eclética Química, v. 34, n 4, 7-19, 2009.

PASTRE, I.A.; NASCIMENTO, O. I.; MOITINHO, A.B.S.; SOUZA, G.R.; IONASHIRO, E.Y.; FERTONANI, F.L. Thermal behaviour of intercalated 8-ydroxyquinoline (oxine) in montmorillonite clay. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 75, n 2, 663-667, 2004.