ESTUDO DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS NA ELETRODEPOSIÇÃO DE FILMES DE GOMA ÁRABICA

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Iniciação Científica

Autores

Maciel, J.R.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Monte, R.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Sousa, J.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Soares, D.W.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Abreu, K.V. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Nascimento, T.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Davi, D.M.B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Oliveira, M.R.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Alves, C.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Furtado, R.F. (EMBRAPA AGROINDÚSTRIA TROPICAL)

Resumo

A goma arábica (GA) é um polissacarídeo natural que têm demonstrado aplicações importantes em materiais condutores. A eletrodeposição dos filmes foi realizada através de voltametria cíclica, a partir de emulsões de GA em diferentes concentrações. O presente trabalho consistiu em analisar a influência dos parâmetros físico-químicos para a eletrodeposição de filmes de goma arábica em substrato de ouro por meio de voltametria cíclica. Observa-se para a solução aquosa contendo somente o polieletrólito uma evolução de hidrogênio em determinado potencial e a velocidade de varredura na eletrodeposição tem maior influência na GA 30%. Conclui-se que os parâmetros físico-químicos influenciam a eletrodeposição dos filmes de GA sendo confirmada por meio dos perfis voltamétricos.

Palavras chaves

Goma arábica; Eletrodeposição; Voltametria cíclica

Introdução

O comportamento de alguns polímeros naturais, abundantemente encontrados no meio ambiente, tem demonstrado um caráter altamente eletroativo. Esses polímeros denominados como biopolímeros eletroativos possuem características desejáveis que, em geral, não são encontradas em outros polímeros de origem sintética (Pradhan & Sarkar 2009). As gomas vegetais, são polissacarídeos naturais de baixa toxicidade, bem como biodegradabilidade, facilidade de derivatização, e características filmogênicas, que podem ser úteis como polieletrólito natural, além de sua capacidade em revestir eletrodos para aplicações biotecnológicas. A goma arábica (GA) têm demonstrado aplicações importantes em materiais de condução por exibir propriedades de condução de íons. A goma arábica é essencialmente considerada como um condutor superiônico com o número de íons de transferência τ = 0,96 (Mallik et al. 2002). A estrutura química da GA é altamente ramificada e de caráter levemente ácido, constituído por uma mistura de cálcio, magnésio, e sais de potássio de polissacarídeos com cadeia principal de unidades (1 → 3)-β-D-galactopiranosil, cadeias laterais de L-arabinofuranosil, L-ramnopiranosilo, d- galactopiranosil, e unidades de ácido urónico d-glucopiranosilo (Nayak et al. 2012). O estudo da eletrodeposição destes filmes visa as mais diversas aplicações, como por exemplo, o desenvolvimento de biosensores, onde essa etapa é crucial pois, uma vez bem executada a ferramenta analítica terá amplificação do sinal resultando em uma maior sensibilidade.O presente trabalho consistiu em analisar a influência dos parâmetros físico-químicos, tais como concentração, faixa de potencial e velocidade de varredura para a eletrodeposição de filmes de goma arábica em substrato de ouro por meio de voltametria cíclica.

Material e métodos

A GA obtida por meio da JB Química Indústria e Comércio Ltda® foi previamente dissolvida em água ultrapura do sistema Milli-Q (18,2 MΩ cm-1 a 25°C) em concentrações de 5, 10, 20, 30, 40 e 50%. A eletrodeposição dos filmes de GA aconteceu através da técnica eletroquímica de voltametrica cíclica, com a utilização de um Potenciostato⁄Galvanostato Autolab PGSTAT100N controlado através de computador com o Software NOVA 2.0. O sistema consistiu de uma célula eletroquímica de três eletrodos: o trabalho do disco de ouro (Ø = 1,6 mm2), o auxiliar de disco de ouro (Ø = 3,6 mm2) e de referência de Ag/AgCl. Os eletrodos de trabalho e auxiliar foram polidos com alumina 0,3 μm Metalotest manualmente durante 5 minutos. Posteriormente, estes eletrodos foram colocados em um becker contendo etanol P.A. e deixados em um banho ultrassônico durante 10 minutos. Em seguida, os eletrodos, de trabalho e auxiliar, foram submetidos à limpeza eletroquímica por voltametria cíclica na faixa de potencial de -0,4 a 1,7 V (vs Ag/AgCl),em solução de H2SO4 0,5 M e uma lavagem completa com água Milli-Q. As medidas eletroquímicas foram obtidas com janelas de potenciais entre: (-1,2 a 1,5 V), (-0.8 a 1,2 V) e (-0.5 a 1,0 V), com velocidade de varredura de 50 mV s-1. Os efeitos da variação de velocidade varredura para a formação dos diversos filmes obtidos a partir de eletrodeposições seguiram: 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300 e 500 mV s-1, em concentrações 30% de polieletrólito, para janela de potencial de -1,4 a 1,7 V.

Resultado e discussão

As eletrodeposições de GA em três janelas de potencial podem ser observadas na Figura 1a-c. Variando as concentrações de GA, observa-se o perfil voltamétrico para a solução aquosa contendo somente o polieletrólito, com evolução de hidrogênio para potenciais mais negativos que -1,0 V (Figura 1a) que é maior para concentrações mais elevadas de GA, isso é decorrente de uma possível disponibilidade de espécies químicas para reagirem mais rapidamente. As espécies químicas existentes na estrutura da goma arábica, como, por exemplo, (OH-) hidroxilas estão sendo oxidadas e reduzidas. Em concentração de 30% de GA há uma saturação superficial para a eletrodeposição. Os experimentos para avaliar a influência da velocidade de varredura (Figura 2a-b) na eletrodeposição da GA 30%, foram realizados em intervalo de 10 a 500 mV, para avaliar o comportamento eletroativo dos filmes. Velocidades de varredura mais elevadas (Figura 2b) podem resultar em uma perda na eletroatividade dos filmes. A intensidade de corrente torna-se maior com o aumento na espessura do filme, devido a uma maior resistência à penetração dos íons. O aumento na corrente dos picos anódicos e catódicos, bem como o deslocamento destes picos, são influenciados pela velocidade de varredura (Sezgin et al. 2012).

Voltamogramas da eletrodeposição de filmes de GA em diferentes concentrações e em faixas de potenciais:a)-1,2 a 1,5 V; b)-0,8 a 1,2 V; c)-0,5 a 1,0 V.


Voltamogramas da eletrodeposição de filmes de GA 30 % faixa de potencial de -1,4 a 1,7 V com velocidades de varredura de a) 10 mV s-1 e b) 500 mV s-1

Conclusões

Conclui-se que através da influência dos parâmetros físico-químicos pode ser observada a eletrodeposição dos filmes de goma arábica sendo confirmada por meio dos perfis voltamétricos com correntes correspondentes a picos de oxidação e redução característicos de funções orgânicas existentes na GA.

Agradecimentos

Os autores agradecem à FUNCP, CNPq e EMBRAPA pelos auxílios financeiros recebidos.

Referências

Mallik, H., Gupta, N. & Sarkar, A., 2002. Anisotropic electrical conduction in gum arabica-a biopolymer. Materials Science and Engineering C, 20(1-2), pp.215–218.
Nayak, A.K., Das, B. & Maji, R., 2012. Calcium alginate/gum arabic beads containing glibenclamide: Development and in vitro characterization. International Journal of Biological Macromolecules, 51(5), pp.1070–1078. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2012.08.021
Pradhan, S.S. & Sarkar, A., 2009. Enhancement of electrical conductivity in the Gum Arabica complex. Materials Science and Engineering C, 29(6), pp.1790–1793. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2009.02.002.
Sezgin, S. et al., 2012. Scan Rate Effect of 1- ( 4-methoxyphenyl ) -1H-Pyrrole Electro- coated on Carbon Fiber : Characterization via Cyclic Voltammetry , FTIR-ATR and Electrochemical Impedance Spectroscopy. , 7, pp.1093–1106