Uso de irradiação de microondas na determinação espectrofotométrica de cromo
com EDTA
INTRODUÇÃO
A aplicação do forno microondas como fonte de energia vem crescendo na química
analítica em técnicas para digestão de amostras, extração e pré-concentração ou
para aceleração de reações1.
As reações de formação de complexo do cromo(III), em meio aquoso, apresentam
dificuldades devidas à inércia química natural dos íons Cr(III) fortemente
solvatados, [Cr(H2O)6]3+2. Por esse motivo, a determinação espectrofotométrica
do cromo envolve normalmente reações com aquecimento prolongado, variando de 20
a 130 minutos, a depender do reagente, muitas vezes usando refluxo, para
acelerar a reação do cromo com os ligantes3-9. A Tabela_1 mostra alguns
reagentes usados em determinações espectrofotométricas do cromo e as condições
reacionais para que a reação entre o ligante e o metal se complete.
O ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA) forma um complexo violeta,
extremamente estável, com o cromo(III), bastante utilizado na determinação
espectrofotométrica de macro-quantidades de cromo9-11, entretanto, esta reação
é muito lenta à temperatura ambiente. No presente trabalho, usou-se a energia
de microondas para acelerar a velocidade de reação do cromo(III) com o EDTA,
onde, com apenas 3 minutos de irradiação, o complexo é totalmente formado. O
método foi testado na determinação de cromo em catalisadores à base de cromo-
alumina.
EXPERIMENTAL
Reagentes
Solução padrão de cromo 0,048 mol/L. Foi preparada pela dissolução de 3,536 g
de dicromato de potássio (Merck) em água e o volume completado a 500 mL.
Ácido ascórbico 0,57 mol/L. Foi dissolvido 10 g de ácido ascórbico (Merck) com
água e o volume completado a 100 mL. A solução era preparada imediatamente
antes do uso.
Solução do ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA) 0,1 mol/L. Foi dissolvido
18,5 g do sal di-sódico do EDTA (Reagen) em água e o volume completado a 500
mL.
Solução tampão ácido acético/ acetato de sódio 1 mol/L pH 4,75. Foi preparada
ajustando-se uma solução de acetato de sódio (Merck) 1 mol/L com solução de
ácido acético (Merck) 1 mol/L para pH= 4,75.
Todas as soluções foram preparadas a partir de reagentes de grau analítico
usando água destilada-desionizada.
Instrumental
As medidas e os espectros de absorção foram obtidos em espectrofotômetro UV-
visível Varian Cary 1E, utilizando-se celas de 10 mm de caminho óptico. As
medidas de pH foram realizadas em potenciômetro Analyser, modelo pH 300. Como
fonte de energia utilizou-se um forno de microondas doméstico Sanyo 700 watts.
Procedimento
Transferiu-se uma alíquota da solução padrão contendo de 0,8 a 25 mg (0,015 a
0,48 mmol) de cromo para béquer de 250 mL. Adicionou-se 20 mL da solução EDTA,
2 mL da solução de ácido ascórbico, 5 mL do tampão e 10 mL de água. Irradiou-
se, então, a solução contida no béquer em forno de microondas, por 3 minutos,
em 700 watts de potência. Após arrefecimento da solução à temperatura ambiente,
transferiu-se a solução para balão volumétrico de 100 mL, levou-se ao volume
com água desionizada e fez-se a leitura em 542 nm.
As preparações das amostras de catalisadores foram feitas através da dissolução
com água régia, sob aquecimento, com posterior diluição com água desionizada
para um volume apropriado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O Espectro
Espectros de absorção do complexo Cr(III)-EDTA foram feitos empregando-se água
desionizada como solução de referência. O complexo apresentou um máximo de
absorção na região do visível em 542 nm, como mostra a Figura_1.
Estabilidade do complexo
Mediu-se a variação da absorbância do complexo em função do tempo e o complexo
Cr(III)-EDTA, uma vez formado, mostrou-se estável por 24 horas pelo menos.
Efeito do pH e da Quantidade da Solução Tampão
Em soluções contendo 12 mg de cromo variou-se o pH de 1,5 a 8,0 e verificou-se
que, a faixa ótima de pH, onde o sinal de absorbância é máximo para formação do
complexo, está situada entre 2,5 a 5.
Foi escolhido pH 4,75, usando-se uma solução tampão acetato de sódio/ácido
acético 1 mol/L. Variou-se o volume de 5 a 15 mL da solução tampão e observou-
se que, nesta faixa de concentração, o tampão não influencia de maneira
significativa o sinal de absorbância do complexo.
Estudo do Tempo de Irradiação
Variou-se o tempo de irradiação sobre a amostra no forno de microondas de 0 a 7
minutos na potência de 700 watts. O complexo é totalmente formado a partir de 3
minutos de irradiação, conforme mostra a Figura_2. A temperatura atingida com 3
minutos de irradiação é de 92oC.
Efeito da Quantidade de EDTA
Variou-se a concentração de EDTA no sistema e observou-se que para proporções
EDTA/cromo variando de 3:1 até 18:1 (mol/mol), o EDTA não influencia de maneira
significativa o sinal de absorbância do complexo.
Estudo da Quantidade do Ácido Ascórbico
O ácido ascórbico deve ser utilizado quando o cromo estiver presente na forma
de Cr(VI) para reduzi-lo a Cr(III). Partindo-se de uma solução contendo apenas
Cr(III), não é necessária a utilização do ácido ascórbico e a reação acontece
na mesma velocidade de quando o mesmo está presente. Variou-se a proporção
ácido ascórbico/cromo de 8:1 até 40:1 (mol/mol) e observou-se que, nesta faixa
de concentração, o ácido ascórbico não influencia de maneira significativa o
sinal de absorbância do complexo. A presença do ácido ascórbico permite, assim,
a determinação de cromo total em uma amostra contento Cr(VI) e Cr(III).
Estudo da Ordem de Adição dos Reagentes
O estudo da ordem de adição de reagentes mostrou que os reagentes podem ser
adicionados em qualquer ordem.
Estudo dos interferentes
A interferência de vários cátions na determinação espectrofotométrica de cromo
com EDTA foi estudada. Este estudo foi desenvolvido em soluções contendo 10 mg/
100 mL de cromo. Fixou-se o limite de tolerância de erro em + 2% do sinal de
absorbância obtido para 10 mg/100 mL de cromo. Nestas condições, 200 mg /100 mL
de alumínio, bário, bismuto, cádmio, cálcio, chumbo, estrôncio, lantânio,
manganês, mercúrio, molibdênio, tungstênio, titânio, urânio, vanádio e zinco,
não interferem. 50 mg/ 100 mL de cobre, cobalto, níquel e ferro, também não
interferem.
Aplicação
Foi observada obediência à lei de Beer quando variou-se a concentração de cromo
de 1,54 x 10-4 a 4,81 x 10-3 mol/L. A curva analítica encontrada foi: A= 2,00 x
102C (mol/L) + 0,001, medindo-se as absorbâncias em 542 nm contra um branco de
água desionizada.
A curva analítica foi feita como descrita no procedimento experimental. A
sensibilidade analítica12, a sensibilidade de calibração13, o limite de
detecção, o limite de quantificação13, o coeficiente de correlação, bem como
outros parâmetros analíticos, são apresentados na Tabela_2.
O método proposto foi aplicado na determinação de cromo total em 5 amostras de
catalisadores, à base de cromo-alumina, usados na combustão catalítica do
metano. A Tabela_3 apresenta uma comparação entre os resultados obtidos pelo
presente método e empregando-se a técnica de espectroscopia de emissão atômica
com plasma indutivamente acoplado (ICP/AES). Os resultados são apresentados em
% de Cr2O3 com nível de confiança de 95% para três replicatas de cada amostra.
CONCLUSÃO
O uso da irradiação de microondas é proposto para aceleração da reação entre o
EDTA e o cromo(III) para determinação espectrofotométrica do metal. O método
estudado permite a determinação de cromo total de maneira rápida, prática,
exata, seletiva e por um baixo custo, onde a utilização de aquecimentos
prolongados são evitados.
