53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Química Analítica

TÍTULO: Estudo das condições experimentais para determinação de cromo em fertilizantes fosfatados por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e extração por ultrasson

AUTORES: Rezende, H.C. (UFU) ; Coelho, N.M.M. (UFU)

RESUMO: Neste trabalho foi desenvolvido um método para determinação de Cr em fertilizantes fosfatados por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafite e extração por ultrasson. O programa de temperatura foi otimizado utilizando planejamento fatorial e superfície de resposta, foram estudadas as melhores temperaturas de pirólise e de atomização, bem como o uso de modificadores permanentes. Na condições otimizadas foi utilizado tubo de grafite tratado com paládio e temperatura de 400º C para pirólise e 2680ºC para otimização. O estudo da extração foi realizado utilizando material certificado NIST695. Extração extração 100% foi obtida utilizando solução de 2 mol L-1 de HCl e 30 minutos de sonicação.

PALAVRAS CHAVES: cromo; fertilizante fosfatado; GFAAS

INTRODUÇÃO: As plantas necessitam de substâncias essenciais para o seu desenvolvimento como macronutrientes: nitrogênio, fósforo, enxofre, cálcio, magnésio e potássio; e micronutrientes: boro, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco (WATSON et al., 2012). Alguns destes elementos estão fartamente disponíveis no meio ambiente e são diretamente assimiláveis pelas plantas, entretanto outros elementos não estão abundantemente disponíveis nos solos ou o processo de adsorção pelas plantas é muito lento (YU-KUI et al., 2012). A ausência destes nutrientes causa prejuízo no crescimento e no desenvolvimento da planta, desta forma com a finalidade de suprir as deficiências em substâncias vitais à sobrevivência dos vegetais, os fertilizantes são utilizados intensamente na agricultura, pois fornecem substâncias essenciais para o desenvolvimento dos vegetais. A sua aplicação nos solos possibilita manter a capacidade produtiva dos mesmos ou até aumentar, uma vez que repõem os nutrientes retirados do solo a cada ciclo de colheita. Entretanto apesar dos fertilizantes fornecerem nutrientes essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, eles podem conter em suas composições contaminantes, como metais tóxicos (As, Cr, Cd, Pb) que são causam sérios prejuízo ao meio ambiente e principalmente a saúde humana (AYDIN et al., 2010). Portanto desta forma é necessário realizar um controle dos teores destes nos fertilizantes para assegurar a qualidade dos alimentos, reduzindo a entrada destes na cadeia alimentar. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia analítica para a determinação de Cr em fertilizantes fosfatados por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafite e extração por ultrasson.

MATERIAL E MÉTODOS: Um espectrofotômetro de absorção com forno de grafite Varian (Mulgrave, Australia), modelo AA240Z equipado com corretor de Zeeman, foi utilizados em todas as leituras. Tubos de grafite com plataforma L'vov foram empregadas para a atomização dos analitos. Lâmpada de catodo oco de Cr foi usada como fonte de luz e argônio (99,99% de grau), foi utilizado como gás inerte de limpeza. Os reagentes utilizados foram de grau analítico. Uma solução estoque de 1000 mg L-1 de Cr foi utilizada no preparo das soluções de trabalho através de diluições apropriadas. Para otimização do programa de temperatura primeiramente foi realizada uma triagem com diferentes tubos de grafite com plataforma tratada com diferentes tipos de modificadores permanentes. Após esta escolha foi realizado um planejamento fatorial (PF) 23 para as variáveis temperatura de pirólise (TP), temperatura de atomização (TA) e modificador. A partir dos resultados obtidos neste planejamento através de um planejamento composto central (CCD) foi obtida uma superfície de resposta, determinando as melhores condições de análise. No estudo da extração das amostras foi utilizado material de referência certificado NIST SRM 695 (oligoelementos em Multi- Nutriente Fertilizantes), foram estudadas as variáveis tempo de sonicação e concentração do extrator (HCl). Na extração 100 mg da amostra foi pesada em frascos de centrifuga e adicionados 20 mL do extrator, em seguida a amostra foi levada para o banho utrasônico. Após a sonicação, a amostra foi submetida a centrifugação e o sobrenadante foi separado. O Cr foi determinado por GFAAS, utilizando as condições otimizadas para leitura.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na triagem dos tubos modificados os tubos tratados com Zr e Pd foram escolhidos por apresentarem melhor sinal analítico e resolução de pico. Após a triagem foi realizado um PF para TA (2000 - 2400 °C), TP (800 - 1200 ºC) e modificador (zircônio e paládio). Os resultados obtidos foram tratados e os resultados estão apresentados em um gráfico de Pareto conforme Figura 1. A partir do gráfico de Pareto foi possível observar que todas as variáveis apresentaram efeito significativo na absorvância. A variável mais significativa foi a TA, seguida pelo modificador. Como o modificador é uma variável qualitativa e os resultados indicaram que no nível positivo a sensibilidade foi favorecida, o tubo modificado com paládio foi escolhido para a seqüência da otimização. Para o refinamento das TA e TP foi construído um CCD, seguindo as tendências observadas no PF. A superfície de resposta obtida está apresentada na figura 2 o modelo estatístico obtido apresentou um máximo de resposta, onde os valores máximos foram de 400º C e 2680º C para TP e TA, respectivamente. No estudo da extração foi avaliado o tempo de sonicação na faixa de 5 a 60 min, utilizando 20 mL HCl 0,1 mol L-1. Foi observado um aumento na extração com o aumento do tempo de sonicação, entretanto este aumento não foi pronunciado havendo somente a melhora de 12% no percentual de extração na faixa estudada, com um percentual de extração de 44%. Desta forma o tempo de 30 minutos foi escolhido para a seqüência da otimização e foi realizado o estudo da concentração de HCl na faixa de 0 a 4 mol L-1. Neste estudo, a partir de concentração de 2 mol L-1 foi obtida uma extração quantitativa, sendo a concentração de 2 mol L-1 e tempo de 30 minutos escolhidos para realizar a extração.

Gráfico de Pareto



Superfície de Resposta



CONCLUSÕES: A utilização da do tubo de grafite tratado com modificador permanente melhorou a sensibilidade do método, em comparação as condições recomendadas pelo fabricante. A otimização do programa de temperatura utilizando a quimiometria foi um procedimento simples e rápido, melhorando a sensibilidade e reduzindo o número de experimentos, e desta forma economizando tempo, reagentes, amostras e tubos de grafite. A utilização do ultrasson permitiu o preparo da amostra utilizando uma concentração baixa de ácido e um tempo relativamente pequeno quando comparado ao métodos clássicos de abertura de amostra

AGRADECIMENTOS: Agradecemos a Capes, Fapemig, CNPq e IQUFU.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AYDIN, I.; AYDIN, F.; SAYDUT, A.; BAKIRDERE, E.G.; HAMAMCI, C. 2010. Hazardous metal geochemistry of sedimentary phosphate rock used for fertilizer (Mazıdag, SE Anatolia, Turkey). Microchem. J., 96: 247–251.
WATSON, C.A.; ÖBORN, I.; EDWARDS, A.C; DAHLIN, A.S.; ERIKSSON, J.; LINDSTRÖM, B.E.M.; LINSE, L; OWENS, K.; TOPP, C.F.E; WALKER, R.L. 2012. Using soil and plant properties and farm management practices to improve the micronutrient composition of food and feed. J. Geochem. Explor. 121: 15–24.
YU-KUI, R.; JING, H.; FAFU, R. 2012. Determination of seven plant nutritional elements in potassium dihydrogen phosphate fertilizer from northeastern. China. J. Saudi Chem. Soc. 16: 89–90.