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: Ensino de Química

TÍTULO: ELETRODOS DE GRAFITE DE BAIXO CUSTO PARA ESTUDOS EM ELETROANALÍTICA: UMA PROPOSTA DIDÁTICA PARA O ENSINO

AUTORES: Chaves de Moraes, T.D. (UESPI) ; Brandão Lima, A.E. (UESPI) ; Silva Costa, A.M. (UESPI) ; da Silva Santos, R. (UESPI)

RESUMO: A falta de materiais básicos em laboratórios de química muitas vezes limita a fixação de conceitos importantes dos conteúdos abordados nos cursos de graduação.Dentre estes materiais destacamos os eletrodos para estudos eletroquímicos.Visando contribuir com uma alternativa para superar esta dificuldade propomos uma metodologia simples para o preparo de eletrodos de grafite de baixo custo e investigamos sua resposta eletroquímica para determinação de ácido ascórbico.Estudos de voltametria linear mostraram que os eletrodos apresentam boa resposta de corrente para presença do ácido em quantidade relativamente baixa.Estes estudos podem ser realizados na maioria dos laboratórios de graduação,que possuem equipamentos básicos de eletroquímica;tais estudos são fundamentais na fixação de conceitos.

PALAVRAS CHAVES: Ácido ascórbico; Voltametria; Eletrodos de grafite

INTRODUÇÃO: As voltametrias compreendem um conjunto de técnicas abordadas nos cursos de graduação em química de muitas instituições de ensino superior.De modo geral estas técnicas baseiam-se em fenômenos que ocorrem na interface entre a superfície de um eletrodo de trabalho e uma camada de solução adjacente a essa superfície.A partir de valores de corrente e potencial é possível obter-se informações sobre o analito investigado.[1]Nos estudos voltamétricos, os eletrodos merecem destaque,pois grande parte dos resultados eletroquímicos dependem da resposta deste eletrodos,que incluem sensibilidade e seletividade. Em voltametrias,os eletrodos são geralmente construídos de materiais inertes, dentre os quais destacam-se os metais ouro e platina.Outros eletrodos também muito investigados são os de filme de mercúrio e carbono vítreo.[2]De modo geral,estes eletrodos devem apresentar excelente estabilidade na faixa de potencial investigado.Contudo,os eletrodos comerciais possuem custo relativamente elevado e,portanto,não são largamente utilizados em estudos nos laboratórios de graduação,durante as aulas.Visando fornecer uma alternativa para realização de estudos voltamétricos nas aulas de graduação, investigamos a resposta eletroquímica de eletrodos de baixo custo construídos a partir do bastão de grafite removido de pilha comum (pilha seca). Para investigar a resposta do eletrodo construído a partir dos eletrodos de grafite,investigamos sua reposta eletroquímica para determinação da presença de ácido ascórbico.O ácido ascórbico,popularmente conhecido como vitamina C,é uma molécula utilizada na hidroxilação de diversas reações químicas celulares.[3]É hidrossolúvel e pode ser facilmente adquirido em farmácias,na forma de comprimidos efervescentes,ou em sucos de frutas cítricas.

MATERIAL E MÉTODOS: Para construção dos eletrodos de grafite uma pinha comum foi cuidadosamente aberta com o auxílio de um alicate;um bastão de grafite de aproximadamente 3 cm foi removido.O bastão foi dividido em três partes,uma delas foi lixada para obtenção de grafite em pó.Este pó foi misturado a uma resina tipo Epóxi (encontrada no comércio)numa proporção de 70 %(grafite/resina).O bastão de grafite foi colocado em um tubo plástico(obtido de caneta esferográfica) e fixado com a mistura grafite/resina Epoxi.A mistura também foi utilizada para unir um fio de cobre ao bastão de grafite.Após a completa cura da resina, os eletrodos foram polidos com lixas 120, 400, 600 e 1200,respectivamente(para as duas ultimas lixas utilizou-se água durante o procedimento).Inicialmente preparou-se uma solução tampão de ácido acético/acetato de sódio (pH 4,7), dissolvendo-se 20,5 g de CH3COONa e 15,0 mL de CH3COOH em um balão de 500 mL. Para o preparo da solução de ácido ascórbico, triturou-se um comprimido do medicamento de vitamina C em água e diluiu-se para 100 mL.De acordo com o fabricante, cada comprimido contém 500 mg de vitamina C. Em uma célula adicionou-se 30 mL da solução tampão e montou-se o sistema com três eletrodos, sendo o eletrodo de grafite como eletrodo de trabalho e contra- eletrodo e um eletrodo de Ag/AgCl com referência. Os estudos foram realizados em um potenciostato/galvanostato, modelo PGSTAT302N da Metrohm. A primeira medida de voltametria linear foi realizada na janela de potencial de 0,3 a 0,9 V sem a presença do ácido ascórbico(branco),em velocidade de varredura de 20 mV/s.Em seguida,realizou-se varreduras com adições sucessivas de 100, 200, 300, 400 e 500 µL da solução medicamento.Para avaliar o comportamento redox do medicamento,realizou-se também uma voltametria cíclica.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 apresenta as curvas de voltametria linear obtidas para diferentes concentrações do medicamento.Quando comparada ao braço, as medidas feitas na presença do ácido ascórbico apresentou um sinal de oxidação em potencial menor (ca. 0,7 V). Observa-se ainda que as curvas de voltametria linear apresentam um progressivo aumento dos valores de corrente com o aumento da quantidade de ácido adicionado. Figura 1. Curvas de voltametria linear obtidas com diferentes quantidades de ácido ascórbico em meio tamponado, utilizando eletrodos de grafite. Curvas obtidas a partir da derivada dos voltamogramas apresentados na Figura 1 foram utilizadas para avaliar a linearidade do sinal de corrente com o aumento da concentração do analito. As curvas derivas estão apresentadas na Figura 2. Figura 2. Curvas obtidas a partir da primeira derivada dos voltamogramas lineares registrados para o ácido ascórbico em meio tamponado, utilizando eletrodos de grafite de baixo custo. A Figura 2 mostra que existe uma boa linearidade no aumento dos valores de correntes com o aumento da concentração do ácido ascórbico na célula eletroquímica. A curva dos valores de corrente em função da quantidade de ácido ascórbico (apresentada insert) mostrou um coeficiente de correlação de aproximadamente 0,9902. Os estudos de voltametria cíclica, realizadas para o ácido também foram realizados. Estes estudos mostram voltamogramas com um único sinal de oxidação e de comportamento irreversível.

Figura 1

Curvas de voltametria linear obtidas com diferentes quantidades de ácido ascórbico em meio tamponado, utilizando eletrodos de grafite.

Figura 2

Curvas obtidas a partir da primeira derivada dos voltamogramas lineares registrados para o ácido em meio tamponado,utilizando eletrodos de baixo custo

CONCLUSÕES: Os eletrodos preparados a partir de grafite obtido em pilhas comum apresentaram uma boa resposta eletroquímica para os estudos realizados com o ácido ascórbico.Com o aumento da concentração,os voltamogramas lineares apresentaram um aumento progressivo para a corrente associada a oxidação do medicamento.Além da técnica investigada,os eletrodos podem ainda ser utilizados em outras técnicas eletroanalíticas incluindo as de voltametria cíclica,pulso diferencial e onda quadrada.Estes estudos mostram que a montagem deste tipo de eletrodos de baixo custo oferece uma boa alternativa para os alunos.

AGRADECIMENTOS: Agradecemos à coordenação do Laboratório GERATEC,por disponibilizar o espaço físico,equipamentos e reagentes. Ao querido Breno Oliveira pela ajuda.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] SKOOG, D. A. et al. “Fundamentos da Química Analítica”. 1ª edição. Tradução de Grassi, M. T. São Paulo: Pioneiras Thompson Learning, 2006.


[2] Aleixo, L.M., Sitton, M. e Ribeiro, F.A.L., "Estudo polarográfico sobre a determinação de Fe(III) utilizando-se a técnica da polarografia de pulso diferencial", 4ª edição. Química Nova, 2001.


[3] BRUICE, Paula Yurkanis. "Química Orgânica". 4ª edição. São Paulo: Pearson
Prentice Hall, 2006.