Universidade de São Paulo Instituto de Química · 2020. 3. 10. · O compósito contendo 75% de...

Universidade de São Paulo

Instituto de Química

Programa de Pós-Graduação em Química

Andrei Martins Surkov

Desenvolvimento de eletrodos compósitos de carbono e

poliestireno para aplicações eletroanalíticas

Versão corrigida da dissertação

São Paulo

Data de Depósito na SPG

11/10/2019


Desenvolvimento de eletrodos compósitos de carbono e

poliestireno para aplicações eletroanalíticas

Dissertação apresentada para o Instituto

de Química da Universidade de São

Paulo para obtenção do título de Mestre

em Química.

Área de concentração: Química

analítica

Orientador: Prof. Dr. Lúcio Angnes

São Paulo

2019

Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meioconvencional ou eletronico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.

Ficha Catalográfica elaborada eletronicamente pelo autor, utilizando oprograma desenvolvido pela Seção Técnica de Informática do ICMC/USP e

adaptado para a Divisão de Biblioteca e Documentação do Conjunto das Químicas da USP

Bibliotecária responsável pela orientação de catalogação da publicação:Marlene Aparecida Vieira - CRB - 8/5562

S961dSurkov, Andrei Desenvolvimento de eletrodos compósitos decarbono e poliestireno para aplicaçõeseletroanalíticas / Andrei Surkov. - São Paulo, 2019. 69 p.

Dissertação (mestrado) - Instituto de Química daUniversidade de São Paulo. Departamento de QuímicaFundamental. Orientador: Angnes, Lúcio

1. Eletrodos Compósitos. 2. Eletroquímica . 3.Eletroanalítica. I. T. II. Angnes, Lúcio, orientador.

Agradecimentos

Ao Lúcio, pelo incentivo, orientação e toda a paciência ao longo do trabalho.

Aos meus pais, Vadim e Maria do Rosário, por toda educação e incentivo que me deram.

À minha irmã, Lara, por todo apoio que me deu.

À Cinthia, que me aguentou nos tempos mais difíceis e todo suporte do mundo.

Aos meus amigos: Alejandro, América, Caio, Calil, Calila, Carina, Fofal, Fofala, Gabs,

Guilherme, Japa, Jesus, João, Rafa, Snape...

Aos meus amigos André, Carlos e Lucas um agradecimento pelas risadas de sempre,

ânimo para o desenvolvimento do trabalho e amizade.

Ao Alexandre (Peixe) por toda ajuda no desenvolvimento do trabalho e amizade.

Aos membros do LAIA e pessoas que contribuíram diretamente ou indiretamente no

trabalho

Ao Instituto de Química, pela disponibilização do espaço para realização da pesquisa.

Ao CNPq pela bolsa concedida (processo 133279/2018-5).

“Nunca se afaste de seus sonhos, pois se eles se forem,

você continuará vivendo, mas deixado de existir.”

Mark Twain

Resumo

Um novo eletrodo compósito (G-PS) foi preparado a partir de grafite e poliestireno

(isopor). As partículas de grafite foram suspensas em clorofórmio e o poliestireno foi

adicionado à mistura para sua completa dissolução. O clorofórmio foi volatilizado a 80ºC,

e acetona foi adicionada para o amolecimento do material resultante, conferindo alto grau

de plasticidade ao mesmo, favorecendo assim a construção dos eletrodos compósitos. A

proporção de grafite foi otimizada com base nos sinais voltamétricos obtidos com o par

reversível Fe(CN)63–/Fe(CN)6

4–. O compósito contendo 75% de grafite (m/m) mostrou o

melhor desempenho, considerando sinal, estabilidade mecânica e alta reprodutibilidade

de resposta eletroquímica. Estudos de homogeneidade do compósito indicaram boa

uniformidade ao longo de um mesmo eletrodo e também entre eletrodos produzidos em

diferentes ensaios. A caracterização eletroquímica destes eletrodos demonstrou que os

processos são governados por transporte difusional de massa para ferricianeto de potássio.

A resistência de transferência de carga e a resposta eletroquímica do eletrodo compósito

foi diretamente comparada com eletrodo de carbono vítreo (GCE) e eletrodo de pasta de

carbono (CPE). Aplicações do eletrodo G-PS como sensor eletroquímico foram feitas

para paracetamol e dipirona. Análises destes fármacos foram realizadas associando o

eletrodo G-PS e um sistema de análise por injeção em fluxo. Os resultados obtidos foram

validados frente aos métodos padrões descritos nas farmacopeias americana e brasileira e

também comparados com método por UV-Vis. Os limites de detecção calculados foram

0,084 e 0,67 μmol L-1 para paracetamol e dipirona, respectivamente. A faixa linear de

trabalho para o paracetamol foi 0,28 – 204 μmol L-1, enquanto para dipirona foi 2,7 – 86

μmol L-1.

Palavras-chave: Eletrodo compósito, eletrodo de baixo custo, amperometria, grafite-

poliestireno.

Abstract

A new composite electrode (G-PS) was prepared from graphite and polystyrene

(Styrofoam). The graphite particles were suspended in chloroform and the polystyrene

was added to the mixture for complete dissolution. Chloroform was volatilized at 80ºC

and acetone was added to soften the resulting material, giving it a high degree of

plasticity, thus favoring the construction of the composite electrodes. The graphite ratio

was optimized based on the voltammetric signals obtained with the reversible pair

Fe(CN)63–/Fe(CN6

4–. The composite containing 75% graphite (w/w) showed the best

performance considering signal, mechanical stability and high reproducibility of

electrochemical response. Composite homogeneity studies indicated good uniformity

across the same electrode and also between electrodes produced in different assays. The

electrochemical characterization of these electrodes demonstrated that the processes are

governed by diffusional mass transport for potassium ferricyanide. The resistance of

charge transfer and the electrochemical response of the composite electrode were directly

compared with glassy carbon electrode (GCE) and carbon paste electrode (CPE).

Applications of the G-PS electrode as electrolytic sensor were made for acetaminophen

and dipyrone quantification. Analyses of these drugs were performed by associating the

G-PS electrode and a flow injection system. The results obtained were validated against

the standard methods described in the American and Brazilian pharmacopoeias and also

compared with the UV-Vis method. The detection limits calculated were 0.084 and 0.67

μmol L-1 for acetaminophen and dipyrone respectively. The linear working range for

acetaminophen was 0.28 - 204 μmol L-1, while for dipyrone it was 2.7 - 86 μmol L-1.

Keywords: Composite electrode, low cost electrode, amperometry, graphite-polystyrene.

Lista de Abreviaturas

FIA – Análise por injeção em fluxo (Flow Injection Analysis)

G-PS – Eletrodo compósito de grafite e poliestireno

GCE – Eletrodo de carbono vítreo

CPE – Eletrodo de pasta de carbono

IpA – Corrente de pico anódico

IpC – Corrente de pico catódico

EpA – Potencial de pico anódico

EpC – Potencial de pico catódico

ΔEp – Distância de pico anódico e catódico

RCT – Resistência de transferência de carga

CV – Ciclo voltamograma

Lista de Figuras

Figura 1 Aplicação de potencial em função do tempo em um estudo de voltametria

cíclica 21

Figura 2 Comportamento de decaimento das correntes capacitiva e faradaica em

função do tempo. 22

Figura 3

Esquema de um sistema para análise por injeção em fluxo, utilizando

gravidade como propulsão da solução carreadora, para uma cela

eletroquímica controlada por um potenciostato interfaceado com um

computador.

24

Figura 4 Circuito de Randles para um sistema eletroquímico simples envolvendo

transferência de carga. 25

Figura 5 Espectro de impedância para um sistema redox simples em que envolva

transferência de carga 36 27

Figura 6

(a) Diagrama de uma célula convencional de 3 eletrodos composta por fio

de platina como eletrodo auxiliar (AE), eletrodo compósito como eletrodo

de trabalho (WE), eletrodo de Ag/AgCl (KCl (sat)) como eletrodo de

referência (RE), imersa em 20 mL de eletrólito. (b) Diagrama da célula

utilizada para a análise em fluxo, composta pelo eletrodo de referência de

Ag/AgCl (KCl (sat) (RE), uma agulha de aço inox, posicionada na saída da

célula, como eletrodo auxiliar (AE) e eletrodo compósito de grafite e

poliestireno como eletrodo de trabalho (WE), posicionado na parte inferior

da célula.

30

Figura 7

Diagrama de produção do eletrodo G-PS: (a) repulverização do grafite; (b)

adição do isopor e clorofórmio com posterior homogeneização; (c)

aquecimento do material a aproximadamente 80 ºC por duas horas em

capela; (d) adição de acetona e geração de uma pasta maleável; (e) remoção

do excesso de acetona; (f) remoção do material do almofariz; (g) inserção do

material compósito no corpo do eletrodo; (h) Aquecimento de eletrodo

compósito a 40 ºC por 2 horas e (i) renovação da superfície

consecutivamente com lixas de diferentes granulometrias e papel sulfite.

32

Figura 8

Resposta eletroquímica do eletrodo compósito de grafite e poliestireno (65%

m/m em grafite), confeccionado somente acetona na etapa de dissolução do

poliestireno, em K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 utilizando KCl 0,10 mol L-1 como

eletrólito suporte. Velocidade de varredura: 50 mV s-1.

36

Figura 9

Otimização da porcentagem de grafite (m/m) no eletrodo G-PS pelo

desenvolvimento das ondas voltamétricas do par reversível de Fe(CN)6-3

/Fe(CN)6-4, 1,0 mmol L-1, em KCl 0,10 mol L-1. Velocidade de varredura 10

mV s-1.

37

Figura 10 Resposta eletroquímica do eletrodo G-PS em K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1

utilizando KCl 0,10 mol L-1 como eletrólito suporte, considerando 6 39

superfícies do eletrodo em decorrência do desbaste. Velocidade de

varredura: 10 mV s-1.

Figura 11

Influência da velocidade de varredura (ν) nas correntes de pico anódico e

catódico das ondas voltamétricas (IpC e IpA) de K3Fe(CN)6 1 mmol L-1 em

KCl 0,10 mol L-1. (a) Registros dos voltamogramas com aumento da

velocidade de varredura: 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200 mV s-1. (b)

Relação entre o pico anódico e catódico em função da raiz da velocidade de

varredura (dados obtidos de (a)). (c) Relação linear entre o log de IpA (e log

IpC) e o log de ν (dados obtidos de (a)).

41

Figura 12

Imagem da superfície do eletrodo de grafite e poliestireno. (a) detalhamento

dos riscos provenientes do polimento na superfície do eletrodo. (b)

Detalhamento da superfície do eletrodo com aumento da ampliação. Regiões

“A” e “B” são regiões com menor e maior condução respectivamente.

42

Figura 13

Comparação entre os eletrodos G-PS, GCE e CPE. (a) Voltamogramas

cíclicos obtidos para K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl 0,10 mol L-1 e (b)

somente em KCl 0,10 mol L-1. Velocidade de varredura: 10 mV s-1. (c)

Cronoamperometria obtida para K3Fe(CN)6 1 mmol L-1 em KCl 0,10 mol L-1

e fit linear comparando para cada um dos eletrodos. (d) Diagrama de Nyquist

de impedância eletroquímica utilizando K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1e

K4Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl 0,1 mol L-1. Os valores de quí-quadrado

para G-PS, GC e CPE foram respectivamente (0,03 ± 0,02), (0,04 ± 0,02) e

(0,13 ± 0,05).

45

Figura 14 Faixa de trabalho para os eletrodos GCE, G-PS e CPE em (a) HNO3 0,10

mol L-1, (b) KNO3 0,10 mol L-1 e (c) KOH 0,10 mol L-1. Velocidade de

varredura: 50 mV s-1. 47

Figura 15

Voltamogramas cíclicos usados para estimar potencial de limite positivo e

negativo para as faixas de trabalho do eletrodo G-PS em soluções com e sem

prévia desaeração para (a) HNO3 0,10 mol L-1, (b) KNO3 0,10 mol L-1 e (c)

KOH 0,10 mol L-1. (d) Voltamogramas cíclicos com scans progressivos para

avaliação da dependência das reações redox em KOH 0,10 mol L-1.

Velocidade de varredura: 50 mV s-1.

49

Figura 16

Análise exploratória de cisteína, ácido ascórbico, ácido gálico, peróxido de

hidrogênio, riboflavina, nitrito de sódio, paracetamol e dipirona utilizando

G-PS. Branco: Tampão acetato 0,10 mol L-1 (pH 4,7). Velocidade de

varredura: 50 mV s-1.

50

Figura 17

Estudo de faixa linear de (a) paracetamol e (b) dipirona utilizando FIA-

Amperométrico com potenciais fixos em 0,70 V e 0,40 V respectivamente.

Detalhamento das concentrações mais baixas de (c) paracetamol (0,28 e 0,84

μmol L-1) e (d) dipirona (0,67 e 1,34 μmol L-1). Detalhamento de um único

pico para verificar razão sinal ruído para 0,28 μmol L-1 de paracetamol (e) e

0,67 μmol L-1 de dipirona (f). Velocidade de fluxo de 2,65 min L-1.

52

Figura 18 Sinais de corrente obtidas por FIA em uma ampla faixa de concentração de

paracetamol (a) e dipirona (c) e apresentação de suas respectivas regiões

lineares (b e d). 54

Figura 19

(a)Fiagrama para injeções consecutivas a-e de padrão e de amostra (S) para

paracetamol. (b) Regressão linear para os dados obtidos do Fiagrama.

Velocidade de fluxo de 2,65 min L-1. (c) Espectro de absorção molecular

para paracetamol com concentrações crescentes a-e de padrão e amostra (S).

(d) Regressão linear para os dados obtidos do espectro de absorção

molecular. Comprimento de onda avaliado: 243 nm.

57

Figura 20

(a)Fiagrama para injeções consecutivas a-e de padrão e de amostra (S) para

dipirona. (b) Regressão linear para os dados obtidos do Fiagrama.

Velocidade de fluxo de 2,65 min L-1. (c) Espectro de absorção molecular

para dipirona com concentrações crescentes a-e de padrão e amostra (S). (d)

Regressão linear para os dados obtidos do espectro de absorção molecular.

Comprimento de onda avaliado: 258 nm.

58

Lista de Tabelas

Tabela 1 Relação entre a superfície do eletrodo e a distância de pico em solução

contendo ferricianeto 1,0 mmol L-1e KCl 0,10 mol L-1. 36

Tabela 2 Relação entre a porcentagem de grafite nos eletrodos G-PS e a distância de

pico em solução contendo ferricianeto 1,0 mmol L-1 e KCl 0,10 mol L-1. 37

Tabela 3 Relação entre a altura do eletrodo frente ao contato elétrico e a distância de

pico em solução contendo ferricianeto 1 mmol L-1 e KCl 0,1 mol L-1. 39

Tabela 4

Comparação entre eletrodos de carbono vítreo, pasta de carbono e compósito

de grafite e poliestireno com relação a área efetiva, rugosidade, diferença entre

picos para uma solução de K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl 0,1 mol L-1 e

resistência de transferência de carga (RCT).

45

Tabela 5 Limites positivos e negativos referentes à janela de potencial de trabalho para

os eletrodos GCE, CPE e G-PS, sendo o último realizado também com

soluções desareadas. 47

Tabela 6 Comparação com valores de faixa linear e limites de quantificação e detecção

para eletrodos de carbono associados a sistemas de injeção em fluxo para

paracetamol e dipirona encontrados na literatura. 55

Tabela 7 Resultados para análise de paracetamol e dipirona utilizando o método padrão,

Fia-amperométrico e UV-Vis. 59

Sumário

Introdução ............................................................................................................... 13

1.1 Eletrodos compósitos ....................................................................................... 14

1.1.1 Definição ....................................................................................................... 14

1.1.2 Produção ........................................................................................................ 14

1.1.3 Características ................................................................................................ 14

1.1.4 Eletroanalítica com compósitos ..................................................................... 16

1.1.5 Biossensores .................................................................................................. 19

1.1.6 Eletrodos compósitos de poliestireno ............................................................ 20

1.2 Técnicas eletroquímicas ................................................................................... 20

1.2.1 Voltametria ............................................................................................... 20

1.2.2 Amperometria ........................................................................................... 21

1.3 Técnicas em fluxo ............................................................................................ 23

1.4 Impedância eletroquímica ................................................................................ 24

Objetivos ................................................................................................................. 28

Materiais e métodos ................................................................................................ 29

3.1 Reagentes ......................................................................................................... 29

3.2 Instrumentação eletroquímica .......................................................................... 29

3.3 Preparação do eletrodo compósito (G-PS) ....................................................... 31

3.4 Caracterização do eletrodo de Grafite-Poliestireno (G-PS) ............................. 32

3.4.1 Voltametria cíclica .................................................................................... 32

3.4.2 Microscopia eletrônica de varredura ........................................................ 32

3.4.3 Impedância eletroquímica......................................................................... 33

3.4.4 Preparação dos eletrodos de pasta de carbono (CPE)............................... 33

3.5 Determinação de paracetamol e dipirona em fármacos ................................... 33

3.6 Validação ......................................................................................................... 34

Resultados e discussão ........................................................................................... 35

4.1 Eletrodo de grafite e poliestireno (G-PS) ........................................................ 35

4.2 Caracterização eletroquímica do eletrodo de Grafite-Poliestireno (G-PS) .......... 39

4.3 Comparação entre eletrodos de carbono .......................................................... 44

4.4 Aplicações ........................................................................................................ 49

4.5 Limite de detecção e quantificação .................................................................. 50

4.6 Quantificação de paracetamol e dipirona ......................................................... 56

Conclusões .............................................................................................................. 60

Perspectivas ............................................................................................................ 61

Referências bibliográficas ...................................................................................... 62

Anexos .................................................................................................................... 69

Anexo 1 ...................................................................................................................... 69

Anexo 2 ...................................................................................................................... 70

Anexo 3 ...................................................................................................................... 71

Anexo 4 ...................................................................................................................... 73

Súmula curricular ................................................................................................... 75

13

Introdução

O desenvolvimento das técnicas voltamétricas teve início ainda no século XIX,

mas foi com Heyrowsky que recebeu impulso definitivo, quando desenvolveu o primeiro

polarógrafo. Este equipamento incomum, apresentado pela primeira vez em 1922 era

dotado de uma célula com dois eletrodos, sendo um dos eletrodos – denominado eletrodo

de trabalho - constituído por um eletrodo gotejante de mercúrio. O segundo eletrodo – o

eletrodo de referência – era constituído de um poço de mercúrio, recoberto por

calomelano e de uma solução de cloreto de potássio [1]. Este novo instrumento tornou

possível obter informações qualitativas e quantitativas para baixas concentrações de

espécies metálicas, bem como para compostos orgânicos.

Nas décadas seguintes foram testados diferentes materiais condutores (metais,

várias formas de carbono) e mais adiante (em 1958) Adams [2] demonstrou ser possível

realizar medidas eletroquímicas/eletroanalíticas utilizando um compósito, que viria a

denominar de eletrodos de pasta de carbono. Neste estudo, 1 g de pó de grafite foi

misturado a 7 mL de tribromometano, produzindo uma pasta relativamente compacta, que

foi utilizada para oxidar iodeto em meio ácido.

O estudo com o eletrodo de carbono proporcionou novos estudos principalmente

por possuir uma janela de potencial maior na região anódica se comparado ao eletrodo de

mercúrio, cujo metal é relativamente oxidado a óxido de mercúrio em potenciais

catódicos. Este estudo de Adams foi o precursor para o grande número de trabalhos com

eletrodos compósitos que existem na literatura (tanto de pasta de carbono como os que

envolvem outros materiais). Uma pesquisa na base webofknowledge indica a existência

de 11852 eletrodos de pasta de carbono e 34086 eletrodos compósitos (em setembro de

2019).

14

1.1 Eletrodos compósitos

1.1.1 Definição

Os compósitos constituem uma classe de material feito por dois ou mais

componentes, mantendo as propriedades de originais [3, 4] ou gerando um novo material

com desempenho diferenciado [4]. Os eletrodos compósitos geralmente são produzidos a

partir de uma fase isolante, responsável pela aglutinação do material, e uma fase

condutora [4-8] que pode ser constituída por exemplo de uma fase alotrópica de carbono

como grafite, negro de fumo, fibras de carbono, etc [3].

1.1.2 Produção

Há duas maneiras principais de produção destes eletrodos: (I) através da

dispersão da fase condutora no material que vai ser polimerizado, como visto em

eletrodos compósitos de adesivo epóxi [7-9]; e (II) através da dissolução de polímeros em

solvente, seguido da adição da fase condutora na solução gerada, formando uma “tinta

condutora”, se aproximando de eletrodos “screen-printed” [4, 9-11].

1.1.3 Características

Eletrodos compósitos contendo carbono possuem como características o custo

relativamente baixo e facilidade de produção (processo muitas vezes semelhante ao

eletrodo de pasta de carbono, porém com acréscimo de um tempo para cura), além de

baixa corrente de fundo, característica da maioria dos materiais carbonáceos.

A otimização da concentração das fases isolantes e condutoras neste tipo de

eletrodo é bastante importante. Navarro-Laboulais et. al. estudaram o efeito da

composição de grafite em um eletrodo compósito de epóxi. Os autores mostraram um

aumento no desempenho eletroquímico ao acréscimo da composição de grafite, devido

15

ao mesmo aumentar o contato entre partículas, até certo limite. Ultrapassando este limite,

a estrutura passa a ser menos estável mecanicamente. De acordo com os autores, o

aumento de grafite na composição do compósito aumenta a contribuição da capacitância

da dupla camada elétrica do eletrodo, desfavorecendo os processos de transferência de

carga [12].

Não somente o aumento da concentração da fase condutora, como também o uso

de fases condutoras mais “refinadas” como grafeno e nanotubos de carbono, oferecem

uma melhora significativa no sinal [13], porém com o inconveniente de um aumento

considerável de custo.

Diversas fases isolantes já foram utilizadas como “binder” para estes eletrodos.

Muitos dos estudos envolvem resina epóxi na produção dos eletrodos [5, 6, 9, 12-27],

mas outros materiais como poliuretano [24, 28-38], policloreto de vinila [39], óleo de

rícino [40], borracha de silicone [24, 27, 41, 42], poliéster [43, 44], parafina [45, 46],

polietileno [47], teflon [16, 48-54] e poliestireno [6, 7, 55, 56], entre outros, já foram

utilizados para manufatura destes compósitos. Um dos principais efeitos verificados

quando ocorre a troca de material polimérico é a alteração da faixa de potencial de

trabalho dos eletrodos [24]. Calixto et. al. compararam compósitos de grafite com

poliuretano, epóxi e borracha de silicone, sem apresentar diferenças significativas com

relação à resposta eletroquímica dos 3 materiais, porém demonstrando diferentes

comportamentos principalmente com relação aos potenciais limítrofes da região catódica

para diversos eletrólitos [24].

Uma das principais características dos eletrodos compósitos é a facilidade de

renovação da superfície. Para materiais preparados de forma homogênea, a renovação da

superfície gera resultados que não apresentam diferenças significativas a cada renovação.

Isto foi observado tanto para eletrodos mais simples com uma fase condutora e uma

16

isolante, quanto para eletrodos modificados. Wang et. al. demonstraram a resposta

eletroquímica de um eletrodo compósito de epóxi e grafite com boa homogeneidade

mesmo com renovação da superfície [25], assim como a homogeneidade de resposta em

eletrodos modificados com enzimas [19, 20].

1.1.4 Eletroanalítica com compósitos

Eletrodos compósitos preparados com epóxi e grafite foram explorados para

quantificação de metais pesados por stripping voltamétrico, como uma forma alternativa

aos eletrodos de mercúrio [5, 26]. A mesma técnica também foi explorada para a

quantificação de Au3+ em eletrodo preparado com epóxi e tubos de grafite impregnados

2-mercaptobenzotiazol [14]. Para quantificar iodeto, um eletrodo rotatório foi construído.

Para tal, foi preparado um compósito constituído por fibras de grafite randomicamente

orientadas e epóxi, tendo este eletrodo apresentado desempenho superior a um eletrodo

de carbono vítreo [22]. A quantificação de tioureia utilizando um compósito de epóxi e

grafite expandido foi demonstrada com o uso de cronoamperometria e voltametria cíclica

[6].

Eletrodos compósitos de grafite e poliuretano foram explorados na literatura para

quantificação de furosemida por voltametria de pulso diferencial e onda quadrada [29] e

imipramina [30] utilizando voltametria de onda quadrada. Amperometria, associada a um

sistema em fluxo, proporcionou-se a quantificação de atenolol [28] e paracetamol [31],

apresentando elevada frequência analítica. A comparação direta dos sinais gerados com

eletrodos compósitos frente à resposta proporcionada por um eletrodo de carbono vítreo

para detecção de atenolol, demonstrou um limite de detecção 8 vezes inferior [28] ao

passo que para paracetamol [31], o sinal foi 6 vezes menor. A quantificação de triptofano

foi realizada para este tipo de compósito utilizando nanopartículas de ouro como

17

modificador a partir da técnica de voltametria de pulso diferencial [32]. Com a adição de

grafeno em um compósito grafite-epóxi, a determinação de escitalopram foi realizada

com uma resposta superior à eletrodos não modificados e/ou modificados com nanotubos

de carbono [33]. Eletrodos compósitos impressos de grafite e poliuretano foram

explorados para quantificação de paracetamol [34], paracetamol e cafeína

simultaneamente [35] e epinefrina [36]. Os mesmos sensores também foram explorados

para a quantificação simultânea de Zn (II), Pb (II), Cu (II) e Hg (II) [37]. Em outro estudo,

dopamina pôde ser quantificada com a modificação destes eletrodos com uma base de

Schiff [38].

Eletrodos compósitos de PVC-grafite foram explorados para quantificar metais

(Cu2+, Hg2+ e Pb2+) por stripping voltamétrico. No mesmo estudo foi demonstrada a

potencialidade da utilização destes sensores associados a um sistema de injeção em fluxo

para a quantificação de catecol [39].

A construção de um compósito utilizando óleo de rícino (ou castor oil) e grafite

foi apontada como uma nova possibilidade de aglutinante. Este sensor foi utilizado para

análises por injeção em fluxo, resultando em sensibilidade mais elevada que a obtida com

eletrodos de carbono vítreo, frente à ferricineto de potássio, catecol e hidroquinona [40].

A resposta eletroquímica de compósitos de borracha de silicone foi comparada

com a de eletrodos compósitos de epóxi [24, 27] e poliuretano [24]. Estes eletrodos foram

explorados para a quantificação de rutina [41] e hidroquinona por pulso diferencial [42].

Eletrodos compósitos de grafite e poliéster modificados com óxido de zircônio

dopado com vanádio tetragonal e monoclínico foram utilizados para a quantificação de

peróxido de hidrogênio, utilizando voltametria linear e de pulso diferencial [43].

18

Eletrodos compósitos de grafite e parafina foram explorados para quantificar

citrato de sildenafil e furosemida por voltametria de onda quadrada [45]. Em outro estudo

foi descrito um sistema um pouco mais complexo, onde uma resina de cobre (II) é

associada ao grafite e parafina, possibilitando a quantificação de rutina utilizando a

técnica de voltametria linear [46].

Um eletrodo compósito constituído por polietileno, grafite e óxido de cobre

(Cu2O) foi associado à um sistema em fluxo, para a quantificação de manitol em meio

alcalino. Foi verificado melhora do desempenho do eletrodo em função do aumento

concentração de hidróxido [47].

O teflon utilizado como aglutinante teve bastante destaque na área de

biossensores [48-53]. A quantificação dos herbicidas dissulfiram e dissulfeto de

tetrametiltiuram foi realizada com compósito de teflon e grafite a partir da técnica de

stripping voltamétrico [54].

Compósitos à base de carbono foram menos explorados como sensores

potenciométricos em comparação com as aplicações voltamétricas e amperométricas.

Entretanto a literatura apresenta importantes aplicações, desde a determinação de ânions

como Cl-, NO3-, SO4

2-, H2PO4-, F- e HCO3

- [57] e cátions como Ag+ [58], Tl+ [59] e Hg2+

[60] com limites de detecção na ordem de 10-9 mol L-1. Em alguns estudos, diferentemente

do descrito para os sensores amperométricos e voltamétricos, são utilizados líquidos

iônicos como aglutinantes, além ionóforos na fabricação de sensores potenciométricos

[58-60], promovendo uma melhora na resposta eletroquímica do eletrodo e

proporcionando respostas Nernstianas, com estabilidade e melhora no tempo de resposta

[61].

19

Um eletrodo compósito, a base de carbono e polianilina, (construído na forma

de “werable electrode”), foi utilizado para monitoramento de pH em feridas infeccionadas

e não infeccionadas, demonstrando a versatilidade no uso de eletrodos compósitos. Este

sensor apresentou boa estabilidade mesmo quando aplicada uma tensão mecânica sobre

o eletrodo [62].

1.1.5 Biossensores

A imobilização dos modificadores biológicos na superfície de um eletrodo sólido

nem sempre é algo simples de ser realizado [19]. O uso de enzimas em associação com

os eletrodos compósitos pode ser mais simples em comparação com a imobilização

superficial. A incorporação do elemento biológico na etapa de produção dos eletrodos

permite a renovação da superfície do sensor, mesmo havendo enzimas imobilizadas no

interior do compósito. A enzima tirosinase foi bastante explorada como modificador em

diversos eletrodos como grafite-epóxi [16, 19, 21, 49], grafite-teflon [16, 49], carbono

vítreo reticulado e epóxi [16]. Diferentes fases poliméricas promovem interações distintas

entre a superfície do eletrodo e o ciclo catalítico da tirosinase, causando alterações nas

velocidades de reação para compostos fenólicos. Além do tempo de reação, materiais

diferentes oferecem tempos de vida útil distintos, respostas diferentes quanto a

homogeneidade e intensidade de corrente [16].

Muitos compósitos utilizam misturas de enzimas em sua composição com

destaque a misturas contendo a peroxidase. Esta enzima foi utilizada em misturas com

glicose oxidase para quantificação de glicose em vinhos [48], associada com lactato

oxidase e para determinação de L-lactato em amostras alimentícias [50], utilizando

eletrodos compósitos de grafite e teflon em ambos os casos. Colesterol oxidase e

peroxidase foram exploradas em outro estudo para determinação de colesterol em

20

alimentos [51]. Eletrodos compósitos de epóxi foram utilizados para incorporação de

enzimas em um estudo para quantificação de bilirrubina, com a modificação do compósito

a partir de bilirrubina oxidase e peroxidase [20].

1.1.6 Eletrodos compósitos de poliestireno

Eletrodos compósitos de carbono e poliestireno foram anteriormente relatados

na literatura [6, 7, 55, 56]. Corb et. al. utilizaram os eletrodos de grafite e poliestireno

expandido para determinação de Tioureia e compararam seu desempenho com o de

eletrodos compósitos de epóxi como fase isolante [6]. Rassei et. al. utilizaram eletrodos

de nanofibras de carbono e poliestireno como sensor voltamétrico para determinação de

Pb(II) por voltametria de redissolução anódica [7]. Manea et. al. avaliaram o

comportamento do eletrodo de grafite esfoliado e poliestireno para a determinação de

ácido oxálico, e compararam o seu desempenho com eletrodos de fases isolantes

diferentes (poliuretano e adesivo epóxi) [55]. Xu et. al. utilizaram um compósito de

nanotubos de carbono e poliestireno como detector eletroquímico para separação

eletroforética de rutina e quercetina por eletroforese capilar em microchip, em tampão

borato 50 mmol L-1 (pH 9,2) como eletrólito para separação [56].

1.2 Técnicas eletroquímicas

1.2.1 Voltametria

As técnicas voltamétricas são utilizadas para estudos dos processos ocorridos no

eletrodo, seja da transferência de carga da reação, processos adsortivos, processos

termodinâmicos, reversibilidade da reação, mecanismos de reação, cinética, etc [3, 63].

A voltametria cíclica é geralmente o primeiro teste realizado em estudos eletroquímicos

21

por fornecer de forma rápida os potenciais de redução e oxidação da espécie envolvida,

bem como o número de elétrons envolvidos na reação [3].

A ciclovoltametria se baseia na variação controlada de potencial em função do

tempo, de forma linear ou cíclica (Fig. 1), originando uma corrente referente ao processo

que ocorre no eletrodo, seja de natureza capacitiva (carga da dupla camada elétrica) ou

faradaica (referente ao processo de oxidação ou redução) [3, 63].

Figura 1 - Aplicação de potencial em função do tempo em um estudo de voltametria cíclica.

Fonte: Brett, 1993 [63].

1.2.2 Amperometria

A amperometria é a técnica baseada na medição da corrente em um potencial

fixo ao longo do tempo. A sua principal vantagem, frente as técnicas voltamétricas, é

apresentar um aumento da relação sinal ruído. Isso devido à medição da corrente ser

proveniente majoritariamente de natureza faradaica, e não capacitiva, possibilitando o uso

para quantificação de analitos eletroativos [3, 63].

A Figura 2 apresenta o comportamento de decaimento das correntes (capacitiva

e faradaica) ao decorrer do tempo ao ser aplicado um degrau de potencial, demonstrando

uma queda mais significativa em curto espaço de tempo para a corrente capacitiva em

comparação com a corrente faradaica.

22

Figura 2 - Comportamento de decaimento das correntes capacitiva e faradaica em função do

tempo.

Ao aplicar um degrau de potencial, é possível explorar as informações geradas

(via cronoamperometria). As informações fornecidas (tipicamente em tempos < 100 s)

permitem determinar o coeficiente de difusão e da espécie eletroativa e a área efetiva do

eletrodo utilizando a Equação de Cottrell [3, 63, 64].

𝑖 = 𝑛𝐹𝐴𝑐√𝐷

√𝜋𝑡

i = Corrente

n = Número de elétrons envolvidos na reação

F = Constante de Faraday

A = Área efetiva do eletrodo

c = Concentração da espécie eletroativa na solução

D = Coeficiente de difusão

t = Tempo

Co

rren

te

Tempo

Corrente faradaica

Corrente capacitiva

23

A associação da amperometria com sistemas de análise por injeção em fluxo

favorece a obtenção de sinais virtualmente livres da contribuição capacitiva, com elevada

sensibilidade, uma vez que o transporte de massa para a superfície do eletrodo é

extremamente mais eficiente que em processos difusionais.

1.3 Técnicas em fluxo

As técnicas em fluxo tiveram início com Skeggs [65] em 1957 e se tornaram

ferramentas importantes, especialmente para processos que envolvam um grande número

de amostras e análises, com aplicações nas mais diversas áreas, dentre as quais a

industrial, ambiental e na área clínica [66].

A técnica de análise por injeção em fluxo (FIA) surgiu com os estudos realizados

por Ruzicka e Hansen [67], e possui pelo menos 3 etapas importantes: propulsão da

solução carreadora, injeção da amostra, e detecção [68]. Em muitos processos (em

especial envolvendo a espectrofotometria, onde uma reação ocorre em fluxo) um quarto

processo é necessário: a reação durante o percurso da amostra até o detector. A propulsão

pode ser realizada de diferentes formas, sendo as mais comuns as baseadas em bombas

peristálticas, seringas motorizadas, sistemas pressurizados ou mesmo por gravidade,

promovendo um fluxo “constante”. O injetor é responsável por transferir o analito para o

fluxo com a solução carreadora, seguindo para a reação (quando se aplica) e detecção do

sinal [68]. Para estudos espectrofotométricos, geralmente a reação da amostra ocorre

previamente à detecção, com o uso de bobinas para mistura de reagentes. Com relação a

medições eletroquímicas, há necessidade de apenas três etapas, visto que geralmente não

há necessidade de uma reação prévia e consequentemente de bobina de reação, que não

contribuiria em nada e ainda favoreceria a diluição da amostra ao longo do caminho (Fig.

3). Diferentes técnicas analíticas foram exploradas em associação com a injeção em fluxo

24

como amperometria [69-71], quimiluminescência [72, 73], absorção atômica [74, 75],

espectrofotometria [76, 77], entre outras.

Figura 3 - Esquema de um sistema para análise por injeção em fluxo, utilizando gravidade como

propulsão da solução carreadora, para uma cela eletroquímica controlada por um potenciostato

interfaceado com um computador.

1.4 Impedância eletroquímica

A impedância eletroquímica oferece a possibilidade de caracterização de

diversos parâmetros de materiais condutores e suas relações interfaciais [78]. A técnica

de impedância mais comumente utilizada se baseia na perturbação da corrente aplicada

ou potencial aplicado em um sistema com frequência única, sendo possível avaliar a

amplitude e a fase do sinal correspondente comparando-a com o sinal enviado. Este sinal

pode ser convertido para o domínio de tempo utilizando uma transformada de Fourier,

sendo assim possível medir os valores de impedância real e imaginária para um

determinado sistema à uma única frequência. Ao se estudar a impedância em uma faixa

de frequências é possível caracterizar os processos da célula eletroquímica [63, 78].

AE

RE

SE

WE

Graphite/PS composite layer

PTFE

Graphite/PS composite

REAE

WE

I RE

Acrylic bodyWE

AERubber

Separator

Inlet

(a)(b)

(c)

SE

AE

RE

SE

WE


PTFE


REAE

WE

I RE

Acrylic bodyWE

AERubber

Separator

Inlet

(a)(b)

(c)

SE

AE

RE

SE

WE


PTFE


REAE

WE

I RE

Acrylic bodyWE

AERubber

Separator

Inlet

(a)(b)

(c)

SE

Descarte

Eletrodo de referência

Eletrodo de trabalho

Eletrodo auxiliar

Injetor

Sistema de propulsão por

gravidade

Sistema de propulsão por gravidade

Injetor

Eletrodo de referência

Eletrodo auxiliarDescarte

Eletrodo de trabalho

SeringaAmostra

25

Sistemas eletroquímicos podem ser representados por circuitos elétricos

correspondentes, utilizando uma combinação de resistores e capacitores para explicação

do modelo [63]. O modelo de Randles é um dos modelos mais conhecidos e trabalhados

para sistemas eletroquímicos (Fig. 4).

Figura 4 - Circuito de Randles para um sistema eletroquímico simples envolvendo transferência

de carga. Adaptado de Brett, 1993 [63]

A partir da Figura 4, pode-se correlacionar o elemento de fase “Cd” com a dupla

camada elétrica do sistema eletroquímico; o resistor “RΩ” com a resistência não

compensada da solução; o resistor “RCT” com a resistência de transferência de carga

correlacionada com as características condutivas do material e a impedância de Warburg

“W”, correlacionado com o processo faradaico [63].

As equações que regem as impedâncias real e imaginária para um sistema com

modelo de circuito equivalente de Randles [63] são:

𝑍′ = 𝑅𝛺 + 𝑅𝑐𝑡 + 𝜎𝜔−0,5

(𝜎𝜔0,5𝐶𝑑 + 1)2 + 𝜔2𝐶𝑑2(𝑅𝑐𝑡 + 𝜎𝜔−0,5)2

W

R2R1

C

RΩRCT

W

Cd

26

−𝑍′′ = 𝜔𝐶𝑑(𝑅𝑐𝑡 + 𝜎𝜔−0,5)2 + 𝜎2𝐶𝑑 + 𝜎𝜔−0,5

(𝜎𝜔0,5𝐶𝑑 + 1)2 + 𝜔2𝐶𝑑2(𝑅𝑐𝑡 + 𝜎𝜔−0,5)2

Z’ = Impedância real

-Z’’ = Impedância imaginária

σ = Densidade de carga superficial

ω = Frequência angular

RΩ = Resistência da solução

RCT = Resistência de transferência de carga

Cd = Capacitância

Em frequências elevadas, impedância imaginária torna-se muito baixa, tornando

a contribuição maior do sistema a parte real de sua impedância. A medida que se diminui

a frequência, -Z’’ aumenta, e a corrente passa no circuito equivalente tanto pelo elemento

de fase, quanto pelo resistor. Após a região do centro do semicírculo, a reatância

capacitiva do capacitor começa a se elevar, diminuindo a contribuição da impedância

imaginária, favorecendo a passagem de corrente somente pelo capacitor à medida que se

decresce mais a frequência [63].

Há duas regiões que regem o espectro de impedância (Fig. 5), região em que há

o controle cinético (semicírculo) e controle difusional (transporte de massa). O controle

cinético se dá quando a relação entre a resistência de transferência de carga é muito maior

que o valor da impedância de Warburg [63].

27

Figura 5 – Espectro de impedância para um sistema redox simples em que envolva transferência

de carga (Adaptado de BRETT,1993) [63].

Sistemas eletroquímicos mais complexos em que há a presença de membranas

ou de reações acopladas, por exemplo, é necessário o estudo do circuito equivalente que

melhor corresponde ao sistema, levando em consideração que não há somente um circuito

que represente o sistema [63, 78].

Controle cinético

Controle por

transporte

de massa

28

Objetivos

Objetivo geral

- Desenvolver eletrodos compósitos de grafite e poliestireno provindo de isopor

com baixo custo de produção, alta homogeneidade e boa resposta eletroquímica.

Objetivos específicos

- Determinar e comparar a resposta eletroquímica do eletrodo compósito

desenvolvido com outros eletrodos de carbono.

- Determinar paracetamol e dipirona utilizando o eletrodo desenvolvido por

amperometria associado à técnica de injeção em fluxo e comparar com métodos padrão

da literatura.

- Abrir a possibilidade de incorporação de outras espécies catalíticas a este

material, gerando sensores de construção simples e de baixo custo.

29

Materiais e métodos

3.1 Reagentes

Todas as soluções foram preparadas com água deionizada a partir de um sistema

de purificação Nanopure (ρ> 18,2 MΩ cm) e reagentes de grau analítico. O clorofórmio

(triclorometano) e a acetona (n-propanona) usados como veículo e solventes de

modelagem, respectivamente, foram ambos de grau espectroscópico. O pó de grafite foi

de grau analítico, adquirido da LabSynth (Brasil). A fonte de poliestireno foi o

poliestireno extrudado, que está disponível mundialmente nas mais diversas formas e

pode ser encontrado em lojas convencionais de papelaria com o nome comercial de

isopor. Alternativamente, é possível reaproveitar embalagens (de isopor) descartadas.

Para confecção dos eletrodos de pasta de carbono (CPEs) o aglutinante usado

foi o óleo mineral CAS 8020-83-5 (0,838 g mL-1) da Aldrich. Para preparar soluções de

Fe(CN)63–, foi utilizado o sal de ferricianeto de potássio (K3[Fe(CN)6]) do LabSynth

(Brasil) diretamente dissolvido em KCl 0,1 mol L-1. O íon Fe(CN)64- foi proveniente do

sal de ferrocianeto de potássio trihidratado (K4[Fe(CN)6] . 3H2O) do Carlos Erba

Reagents.

Paracetamol (4-Acetamido-Fenol) foi adquirido da Sigma (CAS 103-90-2),

assim como dipirona (metamizol) (CAS 68-89-3).

3.2 Instrumentação eletroquímica

Os experimentos voltamétricos foram realizados em temperatura ambiente

(~25ºC) com um potenciostato PGSTAT20 da Metrohm controlado pelo software NOVA.

Uma célula convencional de 3 eletrodos (Fig. 6a) foi utilizada para as medições

voltamétricas, com o eletrodo compósito de grafite e poliestireno (G-PS) como eletrodo

30

de trabalho, um fio de platina como eletrodo auxiliar e um eletrodo de Ag/AgCl(KCl sat.)

que foi produzido no próprio laboratório (utiliza uma ponteira de pipeta de Eppendorf e

separador de baterias como membrana porosa) [79]. Um eletrodo de carbono vítreo

comercial da Metrohm foi utilizado para fazer medições com as mesmas soluções, com a

finalidade de comparar os resultados gerados com o novo eletrodo. Para a determinação

em fluxo do acetaminofeno e metamizol, foi confeccionada uma célula eletroquímica no

próprio laboratório, como mostrada na Figura 6b. Para tal foi feito uso de um sistema de

injeção em fluxo em linha única. Para esta célula, foi utilizada uma agulha de seringa de

aço inox como eletrodo auxiliar posicionado na saída da solução, um eletrodo de

referência posicionado exatamente acima (em frente ao centro do eletrodo de trabalho -

G-PS) que foi posicionado na parte de baixo da célula. Um espaçador de borracha foi

utilizado para delimitar volume da célula (~50 μL).

Figura 6 – (a) Diagrama de uma célula convencional de 3 eletrodos composta por fio de platina

como eletrodo auxiliar (EA), eletrodo compósito como eletrodo de trabalho (ET), eletrodo de

Ag/AgCl (KCl (sat)) como eletrodo de referência (ER), imersa em 20 mL de eletrólito (KCl 1 mmol

L-1 por exemplo). (b) Diagrama da célula utilizada para a análise em fluxo, composta pelo eletrodo

de referência de Ag/AgCl (KCl (sat) (ER), uma agulha de aço inox, posicionada na saída da célula,

como eletrodo auxiliar (EA) e eletrodo compósito de grafite e poliestireno como eletrodo de

trabalho (ET), posicionado na parte inferior da célula.

EA

ER

SE

ET

Grafite/PsCamadado eletrodo

Corpo de Teflon

Grafite/PsCompósito

ER

Corpo de acrílicoET

EASeparadorde borracha

Entrada

(a) (b)

31

3.3 Preparação do eletrodo compósito (G-PS)

Pesa-se 600 mg de pó de grafite que posteriormente é repulverizado com auxílio

de um pistilo e almofariz (Fig. 7a). Adiciona-se 10 mL de clorofórmio (resultando em

uma suspensão de pó de grafite) e adiciona-se 200 mg de isopor (Fig. 7b). Homogeneíza-

se muito bem esta suspensão (10 min), que a seguir é deixada para secar em estufa por 2

horas à 80 ºC (Fig. 7c). Retira-se o almofariz da estufa, espera-se o esfriamento até a

temperatura ambiente e adiciona-se 5 mL de acetona, mistura-se o material, que irá gerar

uma massa maleável (Fig. 7d). O excesso de acetona é removido (Fig. 7e), e então o

compósito é manipulado para ser inserido em um tubo de teflon (Ø = 3,6 mm) (Fig. 7 f-

g). Para estabelecer facilmente o contato elétrico, um parafuso foi rosqueado no interior

do tubo de teflon. Os tubos foram preenchidos com profundidade controlada de 6 mm

(para os testes de homogeneidade ao longo do eletrodo) e 3 mm para os demais estudos.

Após o preenchimento do eletrodo, leva-se à estufa com temperatura de 40ºC por 2 horas

(Fig. 7h). Após aquecimento o compósito fica bastante rígido, sendo necessário para

nenovar a superfície do eletrodo o uso de lixas de diferentes granulometrias, (200 e 1200).

A etapa final consistiu em polimento diretamente sobre uma folha de papel (Fig. 7i).

Verificou-se que esta última etapa produzia uma superfície mais homogênea em

comparação com as superfícies apenas lixadas.

32

Figura 7 – Diagrama de produção do eletrodo G-PS: (a) repulverização do grafite; (b) adição do

isopor e clorofórmio com posterior homogeneização; (c) aquecimento do material a

aproximadamente 80 ºC por duas horas em capela; (d) adição de acetona e geração de uma pasta

maleável; (e) remoção do excesso de acetona; (f) remoção do material do almofariz; (g) inserção

do material compósito no corpo do eletrodo; (h) Aquecimento de eletrodo compósito a 40 ºC por

2 horas e (i) renovação da superfície consecutivamente com lixas de diferentes granulometrias e

papel sulfite.

3.4 Caracterização do eletrodo de Grafite-Poliestireno (G-PS)

3.4.1 Voltametria cíclica

A caracterização do eletrodo compósito foi realizada pela execução de

voltamogramas cíclicos a taxas crescentes de velocidade de varredura (de 5 a 200 mV s-1)

para K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl 0,10 mol L-1. A comparação entre os eletrodos de

carbono (G-PS, GC e CPE), assim como o teste de homogeneidade ao longo do eletrodo

(desbaste) foram realizados utilizando K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em meio de KCl 0,10 mol

L-1 como “padrão” para as medições comparativas.

3.4.2 Microscopia eletrônica de varredura

As imagens da superfície do eletrodo G-PS foram obtidas por microscopia

eletrônica de varredura com emissão de campo, obtidas no microscópio modelo JSM–

7401–F da Jeol, com tensão de aceleração de 3kV.

(a) (b) (c) (d) (e)

(f)(g)(h)(i)

P36

1200

Sulfite

33

3.4.3 Impedância eletroquímica

Para os estudos de impedância eletroquímica foi utilizando o potenciostato

PGSTAT 302N com módulo FRA 32M da Metrohm controlado pelo software NOVA.

Os registros foram realizados utilizando uma concentração equimolar de K3Fe(CN)6 e

K4Fe(CN)6 de (1.0 mmol L-1 de cada) em KCl 0,10 mol L-1 com frequências variando de

100 kHz a 0,1 Hz. A resistência de transferência de carga foi determinada utilizando como

modelo de fitting o circuito modificado de Randles, com um componente de fase

capacitivo e a impedância de Warburg como componente para o caráter difusional em

baixas frequências.

3.4.4 Preparação dos eletrodos de pasta de carbono (CPE)

Os eletrodos de pasta de carbono utilizados para comparação foram

confeccionados utilizando a proporção de 570 mg de grafite para 430 mg de óleo Nujol,

formando uma pasta com 57 % m/m de grafite, também inseridos em tubo de teflon com

o mesmo diâmetro dos utilizados para o eletrodo G-PS.

3.5 Determinação de paracetamol e dipirona em fármacos

Para a determinação do paracetamol e dipirona utilizou-se o eletrodo compósito

de grafite-poliestireno como eletrodo de trabalho em uma célula de fluxo já descrita

anteriormente (Item 3.2, Fig. 6b). Utilizou-se tampão acetato 0,10 mol L-1 (pH 4,7) como

eletrólito suporte para ambas as determinações.

Para a quantificação dos analitos em amostras reais, adicionou-se um

comprimido em 50 mL de água deionizada e sua solubilização foi efetivada em banho de

ultrassom (42 kHz e 160W) por 20 minutos. Filtrou-se a solução para remoção dos

34

excipientes e transferiu-se uma alíquota de 50 µL para um balão de 25 mL, posteriormente

completado com tampão acetato. A solução resultante foi utilizada como amostra. O sinal

amperométrico foi monitorado em 700 mV para o paracetamol e 400 mV para dipirona

(vs. Ag/AgCl (KCl sat.)). Para a comparação dos resultados obtidos, foram utilizadas análises

por espectroscopia de UV/Vis e HPLC para paracetamol e UV/Vis e titulação de oxi-

redução para a dipirona.

3.6 Validação

Para validação do método eletroquímico utilizado para quantificar paracetamol,

a mesma amostra foi analisada por HPLC, técnica recomendada pela farmacopeia

americana volume 32–NF 27 [80]. A análise por HPLC foi realizada com um

equipamento da Shimadzu Modelo Prominence LC - 2030, coluna Shimadzu (Shim-

pack VP-ODS 4,6 x 250 mm) com monitoramento a 243 nm. As análises

espectrofotométricas de paracetamol e dipirona foram realizadas com o espectrômetro

Agilent 8453 e os sinais foram monitorados em 243 nm e 258 nm para paracetamol e

dipirona respectivamente. De acordo com a 5ª edição da farmacopeia brasileira [81], o

método oficial para quantificar dipirona envolve a análise iodométrica. Os resultados

obtidos por HPLC e por titulação iodométrica foram muito similares aos obtidos por via

espectrofotométrica e todos os resultados obtidos para cada analito (dipirona e

paracetamol) foram bastante convergentes.

35

Resultados e discussão

4.1 Eletrodo de grafite e poliestireno (G-PS)

Inicialmente, diversos solventes foram testados para a dissolução do

poliestireno, incluindo acetona, clorofórmio, acetato de etila, n-hexano, n-butanol,

tetracloreto de carbono e éter de petróleo. Dos solventes listados, o n-butanol, n-hexano

e éter de petróleo não foram capazes de dissolver o isopor. A acetona utilizada como

solvente dissolveu parcialmente o isopor e originou um eletrodo com baixa

homogeneidade e resposta eletroquímica insatisfatória (Fig. 8). Os solventes restantes

foram capazes de dissolver completamente o poliestireno, porém apresentam toxicidade

elevada (clorofórmio e tetracloreto de carbono) ou inflamabilidade (acetato de etila). O

solvente escolhido foi o clorofórmio, apesar da conhecida toxicidade, o que nos levou a

utilizar EPIs adequados e capela.

Para os primeiros testes de construção dos eletrodos compósitos, optou-se por

adotar o percentual de 65% de grafite para 35% de poliestireno e como solvente apenas

acetona para dissolver o polímero. Como pode ser visto nos resultados abaixo, o eletrodo

compósito resultante (Fig. 8) não apresentou uma boa homogeneidade ao longo do seu

corpo. Em diferentes seções, foram observadas respostas do eletrodo com diferenças

significativas entre o pico catódico e anódico (ΔEp) apresentados na Tabela 1.

Foram testadas diferentes estratégias para uniformizar o compósito de grafite e

isopor. A melhor condição foi realizar a dissolução do poliestireno com clorofórmio, que

é evaporado, a seguir a acetona é adicionada para tornar o material altamente maleável,

favorecendo assim obter um material bem mais uniforme.

36

Figura 8 - Resposta eletroquímica do eletrodo compósito de grafite e poliestireno (65% m/m em

grafite), confeccionado somente acetona na etapa de dissolução do poliestireno, em K3Fe(CN)6

1,0 mmol L-1 utilizando KCl 0,10 mol L-1 como eletrólito suporte. Velocidade de varredura: 50

mV s-1.

Tabela 1 – Relação entre a superfície do eletrodo e a distância de pico em solução contendo

ferricianeto 1,0 mmol L-1e KCl 0,10 mol L-1.

Superfície ΔEp (mV)

A 158

B 211

C 174

D 143

E 208

F 105

G 122

H 85

I 143

J 105

K 100

Para otimizar a composição destes eletrodos, as composições contendo 55, 60,

65, 70 e 75% de grafite foram testadas. Os testes envolveram a resposta frente ao processo

redox de Fe(CN)6-3/Fe(CN)6

-4 estudada por voltametria cíclica (Fig. 9). Foi observada

uma tendência de diminuição da distância entre o pico anódico e catódico com o aumento

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

F

Co

rren

te (

)

Potencial aplicado (V vs. Ag/AgCl(KCl sat)

)

3,1 mm

3,4 mm

3,8 mm

4,4 mm

4,8 mm

5,0 mm

HJK GI

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Corr

ente

(

)


)

Superfície

0,8 mm

1,6 mm

A

CB

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

D

Co

rren

te (

)

Potencial aplicado (V vs. Ag/AgCl(sat.)

)

1,8 mm

2,1 mm

E

B

Superfície do

eletrodo (A)0,0 mm

0,5 mm

1,0 mm

1,5 mm

2,0 mm

2,5 mm

3,0 mm

3,5 mm

4,0 mm

4,5 mm

5,0 mm

5,5 mm

6,0 mm

CDE

FG

H

I

JK

Contato

elétrico

37

da porcentagem de grafite na mistura até alcançar 75 %. Em porcentagens maiores, há

uma desagregação do material na superfície do eletrodo, atribuída à falta de material

polimérico para sua agregação. Os valores de diferença entre os picos catódico e anódico

são apresentados na Tabela 2.

Figura 9 – Otimização da porcentagem de grafite (m/m) no eletrodo G-PS pelo desenvolvimento

das ondas voltamétricas do par reversível de Fe(CN)6-3/Fe(CN)6

-4, 1,0 mmol L-1, em KCl 0,10 mol L-1.

Velocidade de varredura 10 mV s-1.

Tabela 2 – Relação entre a porcentagem de grafite nos eletrodos G-PS e a distância de pico em

solução contendo ferricianeto 1,0 mmol L-1e KCl 0,10 mol L-1.

% Grafite ΔEp (mV) Média

(mV)

Desvio padrão

(mV) Eletrodo 1 Eletrodo 2 Eletrodo 3

55% 159 129 132 140 17

60% 140 112 144 132 17

65% 85 114 105 101 15

70% 78 95 73 82 11

75% 71 75 80 75 5

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Co

rren

te (

A)

Potencial aplicado (V vs. Ag/AgCl(KCl Sat))

55%

60%

65%

70%

75%

38

Com pode ser visto na Tabela 2, a média dos valores de ΔEp apresentam uma

tendência de diminuição da distância com o aumento da porcentagem de grafite no

compósito. Considerando a dispersão de cada distribuição, de 65 % em diante, não há

diferença estatística relevante quanto a diminuição na distância dentre os potenciais de

pico catódico e anódico (α = 0,05) (Anexo 1), e, portanto, não há um melhora

considerável com a diminuição de ΔEp. Entretanto, o valor do desvio padrão do

compósito cuja composição foi de 75 % de grafite, se apresentou consideravelmente mais

baixo do que as outras composições (menor que a metade dos outros valores), o que ficou

comprovado ser verdade no decorrer deste trabalho. Portanto, a composição de 75 % de

grafite foi escolhida para as etapas posteriores devido à boa estabilidade mecânica e

resposta eletroquímica reprodutível. Ainda, com o acréscimo do grafite no compósito, o

desenvolvimento de uma onda de redução no potencial de -0,20 V torna-se evidente, e é

melhor explicado mais adiante (Fig. 15). Resumidamente, esta onda é referente ao

processo de redução do oxigênio dissolvido na solução, gerando peróxido de hidrogênio

(O2/H2O2). Este significativo aumento da corrente de redução ainda não está claro, uma

vez que a área ativa do eletrodo permanece praticamente a mesma.

Para avaliar a resposta eletroquímica do eletrodo ao longo de sua extensão, foram

preparados eletrodos com extensão de 6 mm e medidas com a superfície inicial foram

comparadas com a constituição interna do eletrodo, após desbastes de 1 em 1 mm. Na

Figura 10 são apresentados os voltamogramas cíclicos registrados para cada secção de

um eletrodo. Foi utilizada uma solução de Fe(CN)63- para avaliar as diferentes superfícies

ao longo do desbaste do eletrodo. Os valores de diferença de pico catódico e anódico em

função do desbaste da superfície de três eletrodos distintos foram reunidos na Tabela 3.

Não houve diferença significativa entre as médias dos resultados obtidos para as

39

diferentes profundidades do material (α = 0,05) (Anexo 2), o que atesta uma

homogeneidade aceitável da dispersão do grafite em toda a extensão do compósito.

Figura 10 - Resposta eletroquímica do eletrodo G-PS em K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 utilizando

KCl 0,10 mol L-1 como eletrólito suporte, considerando 6 superfícies do eletrodo em

decorrência do desbaste. Velocidade de varredura: 10 mV s-1.

Tabela 3 – Relação entre a altura do eletrodo frente ao contato elétrico e a distância de pico em

solução contendo ferricianeto 1 mmol L-1e KCl 0,1 mol L-1.

Altura

do

eletrodo

ΔEp (mV) Média

(mV)

Desvio Padrão

(mV) Eletrodo 1 Eletrodo 2 Eletrodo 3

6 mm 78 95 83 85 9

5 mm 76 78 85 80 5

4 mm 73 68 81 74 7

3 mm 71 73 88 77 9

2 mm 76 71 81 76 5

1 mm 71 71 83 75 7

4.2 Caracterização eletroquímica do eletrodo de Grafite-Poliestireno (G-PS)

Para avaliar as características do novo material, experimentos utilizando uma

sonda reversível (como Fe(CN)63-) foram realizados. Os resultados mostraram valores

A

B

C

D

E

F

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8-12

-9

-6

-3

0

3

6

Co

rren

te (

A)

Potencial aplicado (V vs. Ag/AgCl(KCl Sat)

)

Superfície do

eletrodo (A)6,0 mm

5,0 mm

4,0 mm

3,0 mm

2,0 mm

1,0 mm

Contato

elétrico

B

C

D

E

F

40

que seguem exatamente as condições previstas pela equação de Nernst, (transporte

difusional na ausência de convecção) como pode ser visto na Figura 11. Experimentos

por voltametria cíclica correlacionando as correntes de pico com o aumento da velocidade

de varredura (Fig. 11a) mostram um comportamento linear quando é relacionada a

corrente com a raiz quadrada da velocidade de varredura. A distância entre o pico anódico

e catódico variou de 71 mV para 90 mV com o aumento da velocidade de varredura de 5

a 200 mV s-1. Os valores de corrente de pico anódico (IpA) e catódico (IpC) apresentaram

uma boa correlação linear com a raiz quadrada da velocidade de varredura (ν1/2), com

coeficiente (R2) de 0,995 e 0,983 respectivamente (Fig. 11b). A regressão linear entre o

log Ip vs. log ν mostrou uma boa concordância com os demais dados (Fig. 11c), com

resultados de coeficiente angular próximos a 0,5 (0,482 ± 0,007 e 0,51 ± 0,01),

concordando com uma cinética regida por transporte segundo a equação de Randles-

Sevcik [64]. Apesar do valor teórico de distância entre pico catódico e anódico para um

sistema reversível ser de 59,16 mV/e– [64], o valor encontrado para o eletrodo é bastante

satisfatório. Considerando os valores de corrente de pico anódico e catódico (IpA e IpC)

e ν1/2 (Fig. 11b), calculou-se a área efetiva do eletrodo para transferência de elétrons com

coeficiente de difusão de 7,20 x 10-6 cm2 s–1 [82] e 1,0 x 10-3 mmol L-1 de Fe(CN)63–,

resultando em uma área efetiva de 0,079 cm2 utilizando a equação de Randles-Sevcik

[64]. Considerando que a área geométrica do eletrodo é de 0,10 cm2, se o eletrodo fosse

completamente plano, haveria 79% da área condutora. Este valor está próximo a 75%,

teor de grafite utilizado na construção dos eletrodos.

41

Figura 11 – Influência da velocidade de varredura (ν) nas correntes de pico anódico e catódico

das ondas voltamétricas (IpC e IpA) de K3Fe(CN)6 0,10 mmol L-1 em KCl 0,10 mol L-1. (a)

Registros dos voltamogramas com aumento da velocidade de varredura: 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75,

100, 150, 200 mV s-1. (b) Relação entre o pico anódico e catódico em função da raiz da velocidade

de varredura (dados obtidos de (a)). (c) Relação linear entre o log de IpA (e log IpC) e o log de ν

(dados obtidos de (a)).

A imagem da superfície do eletrodo pode ser visualizada com o uso da

microscopia eletrônica de varredura (Fig. 12). Observa-se que apesar de utilizar lixas de

diferentes granulometrias (partindo da maior para a menor), o polimento sobre papel não

é capaz de eliminar os riscos causados pelos grânulos da lixa, os quais não prejudicam a

resposta eletroquímica do eletrodo. As imagens obtidas por microscopia eletrônica (Figs.

12a e 12b) mostram regiões claras (não condutoras) e escuras (condutoras) indicam que

há uma certa heterogeneidade no compósito. Na Figura 12b há duas regiões distintas

demarcadas: A região “A” compreende uma região mais isolante em que os elétrons

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Corr

ente

(

A)


Log IpA

Log IpC

-2,6 -2,4 -2,2 -2,0 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6

-5,4

-5,2

-5,0

-4,8

-4,6

y = -5,775 + 0,506x

R2 = 0,994

y = -5,702 + 0,482x

R2 = 0,998

Lo

g C

orr

ente

(lo

g A

)

Log (log V s-1)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

y = 3,629E-7 - 5,624E-5x

R2 = 0,983

y = 3,064E-7 + 5,685E-5x

R2 = 0,995

IpA

IpC

Co

rren

te (

A)

1/2

(V1/2

s-1/2

)

(a) (b)

(c)

42

emitidos pelo SEM se acumulam por não estar eficientemente aterrada. A região “B”

apresenta o contraste escuro, por conter uma concentração de grafite na superfície maior,

tornando-a facilmente aterrável por ser um material condutor.

Figura 12 – Imagem da superfície do eletrodo de grafite e poliestireno. (a) detalhamento dos

riscos provenientes do polimento na superfície do eletrodo. (b) Detalhamento da superfície do

eletrodo com aumento da ampliação. Regiões “A” e “B” são regiões com menor e maior condução

respectivamente.

Apesar da maioria dos dados apontarem positivamente para um comportamento

reversível da sonda Fe(CN)63–, a distância entre picos é ainda suscetível ao aumento da

velocidade de varredura e apresenta valores acima do teórico de 59,16 mV/e– a 25ºC.

Sabe-se que a velocidade de transferência de carga dos eletrodos de carbono é mais lenta

que a de eletrodos de metais nobres [83, 84], levando à voltamogramas mal definidos e

com menor reversibilidade, assim como para o processo Fe(CN)63–/Fe(CN)6

4– aqui

estudado. Até mesmo para eletrodos de ouro policristalino, a melhora da resposta

eletroquímica é bastante dependente do pré-tratamento químico da superfície do eletrodo

[85]. Para melhorar a resposta de eletrodos compósitos de fibra de carbono ou grafite-

epóxi, altas densidade de corrente (2 A cm–2) se mostraram eficientes, enquanto o

polimento da superfície para eletrodos de carbono vítreo ou outro material de carbono

com α-alumina aumenta a taxa de redução na superfície do ferricianeto [83]. O

200 μm 20 μm

(a) (b)

B

A

43

aquecimento dos substratos do carbono vítreo a 500ºC em pressões reduzidas também

melhora suas propriedades eletroquímicas. Então, a especiação dos grupos da superfície

nos eletrodos de carbono promove efeitos altamente pronunciados sobre o desempenho

observado na voltametria. Em outro estudo, foi observado o aumento da resposta

eletroquímica para polimentos em alta velocidade com partículas sucessivamente

menores de carbeto de silício, pasta de diamante e α-alumina, seguida de limpeza com

ultrassom. Tal desempenho foi atribuído a uma maior concentração de oxigênio na

superfície do eletrodo em comparação com a concentração no bulk ou mesmo em pontos

não ativos na superfície do eletrodo, o que foi especulado como sendo uma associação

benéfica de grupos fenólicos [86].

Após o começo das investigações do grafeno e do óxido de grafeno, a maioria

das relações entre a superfície dos grupos de carbono e a reatividade eletroquímica

ficaram mais claras [87]. Uma grande parte das características diferenciadas do óxido de

grafeno reduzido quimicamente e utilizado como sensor, provém de sua elevada

condutividade, associada a uma grande abundância de defeitos em sua estrutura bem

como em grupos funcionais presentes em sua estrutura [88-91]. Para o processo

Fe(CN)63–/Fe(CN)6

4– envolvendo eletrodos de carbono vítreo modificados com óxido de

grafeno reduzido quimicamente, a distância entre os picos variou de 61,5 para 73 mV,

utilizando a velocidade de 10 mV s–1 para diferentes eletrodos [88, 92-95], enquanto para

o eletrodo de grafite e poliestireno estudado com a mesma velocidade de varredura e

eletrólito suporte, a distância entre picos foi de 71 a 80 mV. É importante mencionar que

o par Fe(CN)63–/Fe(CN)6

4– é considerado uma sonda sensível à superfície, mas insensível

a óxidos [88, 96]. Isso sugere de que o eletrodo G-PS oferece um coeficiente de

transferência de carga para o processo de redução do ferricianeto a ferrocianeto

consistente com os eletrodos de oxido de grafeno quimicamente reduzidos, apesar da sua

44

simplicidade e baixíssimo custo de produção. Entendemos que se trata de um compósito

promissor.

4.3 Comparação entre eletrodos de carbono

A comparação do comportamento eletroquímico do eletrodo G-PS, eletrodo de

carbono vítreo (GCE) e eletrodo de pasta de carbono (CPE) em presença de um sistema

redox reversível de FeCN63- é apresentado na Figura 13a. Os valores de diferença de pico

de corrente foram 77 ± 7 mV para eletrodo compósito (n = 19), 85 ± 3 mV para eletrodo

de carbono vítreo (n = 3) e 121 ± 21 mV para eletrodo de pasta de carbono (n = 3). Todos

estes valores são significativamente diferentes do valor esperado de 59,16 mV para um

sistema redox reversível que envolve um elétron a 25 ° C, sendo que os eletrodos G-PS e

GCE apresentaram valores mais próximos do teórico. Os valores do CPE para a diferença

de pico podem ser explicados devido à sua maior resistência e menor velocidade na

transferência de carga [97-100] em comparação com os eletrodos GCE e G-PS. A relação

entre o pico de corrente anódica e catódica foi de (1,07 ± 0,03), (1,04 ± 0,01) e (1,16 ±

0,03) para G-PS, GC e CPE, respectivamente.

A comparação dos três eletrodos mostra uma baixa corrente de fundo para o

GCE, em comparação com G-PS e CPE (Fig. 13b), mesmo considerando sua área efetiva

calculada utilizando como base a cronoamperometria do ferricianeto (Fig. 13c) e a

equação de Cottrell [64]. O valor da área efetiva para G-PS, GCE e CPE, calculada com

a equação de Cottrell é respectivamente de (7,3 ± 0,3), (7,8 ± 0,4) e (10 ± 1) mm2.

Para avaliar a resistência de transferência de carga (RCT), um ensaio de

impedância foi realizado (Fig. 13d) e demonstrou valores de RCT bastante próximos para

GCE e G-PS, (0,77 ± 0,13) e (0,89 ± 0,03) kΩ, respectivamente. Um valor mais elevado

45

de RCT foi observado para o eletrodo de pasta de carbono (2,8 ± 0,7) kΩ devido à sua

maior resistência.

Figura 13 – Comparação entre os eletrodos G-PS, GC e CPE. (a) Voltamogramas cíclicos obtidos

para K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl 0,10 mol L-1 e (b) somente em KCl 0,1 mol L-1. Velocidade

de varredura: 10 mV s-1. (c) Cronoamperometria obtida para K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl

0,10 mol L-1 e fit linear comparando para cada um dos eletrodos. (d) Diagrama de Nyquist de

impedância eletroquímica utilizando K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1e K4Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl

0,10 mol L-1. Os valores de quí-quadrado para G-PS, GC e CPE foram respectivamente (0,03 ±

0,02), (0,04 ± 0,02) e (0,13 ± 0,05).

Tabela 4 – Comparação entre eletrodos de carbono vítreo, pasta de carbono e compósito de grafite

e poliestireno com relação a área efetiva, rugosidade, diferença entre picos para uma solução de

K3Fe(CN)6 1,0 mmol L-1 em KCl 0,10 mol L-1 e resistência de transferência de carga (RCT).

Eletrodo

Área

geométrica

(mm2)

Área real (mm2)

(Cottrell) Rugosidade ΔEp (mV) RCT (kΩ)

Carbono

vítreo 7,1

7,8 ± 0,4 1,09

85 ± 3 0,77 ± 0,13

(n = 3) (n = 3) (n = 3)

G-PS 10,2 7,3 ± 0,3

0,72 77 ± 7 0,89 ± 0,03

(n = 3) (n = 3) (n = 19)

CPE 10,2 10 ± 1

0,98 121 ± 21 2,8 ± 0,7

(n = 3) (n = 3) (n = 3)

GCE

G-PS

CPE

Fit linear de GC

Fit linear de G-PS

Fit linear de CPE

0 2 4 6 8 10-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Corr

ente

(

A)

t-1/2

(s-1/2

)

(c)

GCE

G-PS

CPE

0 2 4 60,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

-Z

''(k

)

Z' (k)

(d)W

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

-12

-8

-4

0

4

8

Corr

ente

(

A)

Potencial aplicado (V vs. Ag/AgCl(KCl Sat.)

)

GCE

G-PS

CPE

(a) (b)

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

Corr

ente

(

A)

Potencial aplicado (V vs. Ag/AgCl(KCl Sat.)

)

GCE

G-PS

CPE

46

Para verificar a janela de potencial do G-PS, foram realizados ensaios com 3

eletrólitos: HNO3, KNO3 e KOH (Fig. 14). Observa-se para as três soluções uma faixa de

trabalho menor para o G-PS e CPE em relação ao GCE. A reação que limita a região

anódica da faixa de trabalho dos eletrodos pode ser associada com a oxidação de H2O

para O2 e, para a região catódica, a redução de H2O para H2 [101].

• Região anódica:

2H2O O2 + 2H+ + 2e-

• Região catódica

2H2O + 2e- H2 + 2OH-

Os valores para os potenciais limite para os eletrodos G-PS, GCE e CPE são

apresentados na Tabela 5. Os valores de potencial limite da região anódica para o CPE e

G-PS são significantemente menores que os valores encontrados para o GCE, sendo este

processo atribuído a redução de oxigênio dissolvido a peróxido, juntamente com a

redução do peróxido a água.

O2 + 2H+ + 2e- H2O2

H2O2 + 2H+ + 2 e- 2H2O

Uma possível explicação para os resultados do G-PS e CPE, seria que eletrodos

com fases isolantes de natureza hidrofóbica (casos do poliestireno e do óleo mineral), têm

maior afinidade entre o oxigênio molecular e a superfície do eletrodo, levando à um efeito

eletrocatalítico através da reação de redução de oxigênio comparando com eletrodo de

carbono vítreo antecipando a onda de redução observada. Este aspecto precisa ser

elucidado, pois poderá levar à diversas aplicações interessantes [102].

47

Tabela 5 – Limites positivos e negativos referentes à janela de potencial de trabalho para os

eletrodos GCE, CPE e G-PS, sendo o último realizado também com soluções desareadas.

Limite negativo

Solução GCE (V vs.

Ag/AgCl)

CPE (V vs.

Ag/AgCl)

G-PS (V vs.

Ag/AgCl)

G-PS Desareado

(V vs. Ag/AgCl)

0,10 mol L-1

HNO3 –0,8 –0,15 –0,15 –0,60

0,10 mol L-1

KNO3 –1,4 –0,30 –0,20 –0,70

0,10 mol L-1

KOH –1,5 –0,30 –0,25 –0,25

Limite positivo

Solução GCE (V vs.

Ag/AgCl)

CPE (V vs.

Ag/AgCl)

G-PS (V vs.

Ag/AgCl)

G-PS Desareado

(V vs. Ag/AgCl)

0,10 mol L-1

HNO3 1,2 1,2 1,2 1,2

0,10 mol L-1

KNO3 1,1 1,1 1,1 1,1

0,10 mol L-1

KOH 0,6 0,6 0,6 0,5

Figura 14 - Faixa de trabalho para os eletrodos GCE, G-PS e CPE em (a) HNO3 0,10 mol L-1, (b)

KNO3 0,10 mol L-1 e (c) KOH 0,10 mol L-1. Velocidade de varredura: 50 mV s-1.

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

-60

-40

-20

0

20

40

60

Co

rren

te (

A)


)

GC

G-PS

CPE

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Co

rren

te (

A)


)

GC

G-PS

CPE

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0-40

-20

0

20

40

60

80

Co

rren

te (

A)


)

GC

G-PS

CPE

(a) (b)

(c)

48

Para verificar a influência do oxigênio em solução, foram realizados

experimentos sem e com prévia desaeração do sistema (Fig. 15) para HNO3, KNO3 e

KOH. Foi possível aumentar a janela de trabalho para o G-PS para as soluções de HNO3

(Fig. 15a) e KNO3 (Fig. 15b) em aproximadamente 0,5 V na região catódica (Tabela 5),

demonstrando a dependência da reação envolvida com o oxigênio dissolvido. O limite da

região catódica para a solução de KOH 0,10 mol L-1 não apresentou mudanças com a

desaeração do sistema (Fig. 15c), devido a um processo redox distinto. A Figura 15d

demonstra a resposta eletroquímica do G-PS em solução de KOH 0,10 mol L-1 em 2

varreduras consecutivas. Observa-se para a primeira varredura a ausência de picos de

oxidação até o limite da região anódica para este eletrodo, enquanto para a volta do ciclo,

apresenta uma onda de redução em aproximadamente 0,45 V. A partir do segundo

voltamograma, um pico de oxidação próximo a zero é observado, demonstrando uma

dependência da redução ocorrida na varredura anterior. Estes resultados sugerem uma

menor estabilidade do compósito em meio alcalino. Especula-se que alguns grupos

superficiais do polímero estejam na forma oxidada. Quando a varredura atinge a região

catódica (~0,4 V) estes grupos são reduzidos. No ciclo seguinte, ao alcançar a região

anódica (~0,2 V) tais grupos voltam a ser oxidados na superfície. Repetições do ciclo

mostra a repetição dos sinais da segunda varredura.

49

Figura 15 – Voltamogramas cíclicos usados para estimar potencial de limite positivo e negativo

para as faixas de trabalho do eletrodo G-PS em soluções com e sem prévia desaeração para (a)

HNO3 0,10 mol L-1, (b) KNO3 0,10 mol L-1 e (c) KOH 0,10 mol L-1. (d) Voltamogramas cíclicos

com scans progressivos para avaliação da dependência das reações redox em KOH 0,10 mol L-1.

Velocidade de varredura: 50 mV s-1.

4.4 Aplicações

A literatura descreve a utilização de eletrodos à base de carbono para analises de

um grande número de compostos químicos [103-113]. Os eletrodos compósitos

desenvolvidos neste estudo foram utilizados para a avaliação da resposta voltamétrica de

diversos compostos, dentre os quais: cisteína, ácido ascórbico, ácido gálico, peróxido de

hidrogênio, nitrito, riboflavina, dipirona e paracetamol, cujos CVs estão apresentados na

Figura 16.

Dentre estes compostos, dipirona e paracetamol foram escolhidos para estudos

seguintes mais detalhados e também em associação com um sistema de injeção em fluxo.

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0

-120

-80

-40

0

40

80

Corr

ente

(

A)


)

G-PS

G-PS desareado

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

Corr

ente

(

A)


)

G-PS

G-PS desareado

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5-40

-20

0

20

40

60

80

Corr

ente

(

A)


)

G-PS

G-PS desareado

(a) (b)

(c)

-0,8 -0,4 0,0 0,4 0,8

-50

0

50

100

150

200

Corr

ente

(

A)


)

Scan 1

Scan 2

(d)

50

Figura 16 - Análise exploratória de cisteína, ácido ascórbico, ácido gálico, peróxido de

hidrogênio, riboflavina, nitrito de sódio, paracetamol e dipirona utilizando G-PS. Branco: Tampão

acetato 0,10 mol L-1 (pH 4,7). Velocidade de varredura: 50 mV s-1.

4.5 Limite de detecção e quantificação

O limite de detecção foi calculado a partir da relação conhecida: LD = 3Sb/m,

em que “Sb” é o desvio padrão de 10 injeções de branco e “m” é a inclinação da curva de

calibração. No caso da análise por injeção em fluxo, a medição do branco pode ser obtida

a partir da variação de sinal durante a passagem de eletrólito. Para avaliar o limite de

detecção, foram utilizadas soluções cujas concentrações se encontravam próximas do

valor de LD calculado a partir da somatória dos resíduos das curvas de calibração. Os

valores de LD obtidos para o paracetamol e a dipirona foram 5,08 e 1,32 µmol L–1 para o

FIA-amperometrico. Foram preparadas soluções com 1,3 vezes a concentração do LD

calculado, e o desvio padrão proveniente do sinal desenvolvido em 12 amostras foi

utilizado como “Sb”. Nesta aproximação, é considerado que tanto o branco, como LD e

1,3LD compreendem variáveis homocedásticas aleatórias.

Analito

Branco

Analito

Branco

Analito

Branco

-0,4 0,0 0,4 0,8 1,2

Analito

Branco


Analito

Branco

Analito

Branco

Ácido gálico

Ácido ascórbico

Cisteína

-0,4 0,0 0,4 0,8 1,2

Analito

Branco


Nitrito de sódio

Riboflavina

Peroxido de hidrogênio

-0,4 0,0 0,4 0,8 1,2

Analito

Branco


Dipirona

Paracetamol

51

As concentrações das soluções usadas foram de 6,88 μmol L-1 e 1,72 μmol L-1

para paracetamol e dipirona respectivamente.

Para o limite de quantificação (LQ), foi utilizado a mesma aproximação do

“Sb”, porém agora com a fórmula: LQ = 10Sb/m.

O estudo da faixa linear de resposta dos medicamentos foi realizado a partir de

injeções de soluções com concentração crescente a partir dos valores próximos ao limite

de quantificação calculados de 0,28 μmol L-1 para paracetamol e 0,67 μmol L-1 para

dipirona (Fig. 17a e 17b). Os potenciais utilizados para oxidação do paracetamol e

dipirona foram +0,7 V e +0,4 V, respectivamente. A escolha dos potenciais foi feita com

base nos sinais obtidos por voltametria cíclica (Fig. 16).

52

Figura 17 – Estudo de faixa linear de (a) paracetamol e (b) dipirona utilizando FIA-

Amperométrico com potenciais fixos em 0,70 V e 0,40 V respectivamente. Detalhamento das

concentrações mais baixas de (c) paracetamol (0,28 e 0,84 μmol L-1) e (d) dipirona (0,67 e 1,34

μmol L-1). Detalhamento de um único pico para verificar razão sinal ruído para 0,28 μmol L-1 de

paracetamol (e) e 0,67 μmol L-1 de dipirona (f). Velocidade de fluxo de 2,65 min L-1.

Foram preparadas soluções de com concentrações de 0,28; 0,84; 2,52; 7,56;

22,68; 68,0; 204 ;612 ;1840 ;2760 e 5510 μmol L-1 (a-k) para paracetamol e 0,67; 1,34;

2,68; 5,36; 10,7; 21,4; 42,8; 85,7; 171; 343; 686; 1370; 2740; 5490 μmol L-1 (a-n) para

dipirona.

608 616 624

15

18

21

Corr

ente

(n

)

Tempo (s)

192 198 204

108

111

114

Corr

ente

(n

)

Tempo (s)

400 600 800

0,01

0,02

0,03

0,04

b

Corr

ente

(

)

Tempo (s)

a

0 500 1000 1500 2000 2500 30000

2

4

6

8

10

12

14

e

k

j

i

h

f

g

dcba

Corr

ente

(

)

Tempo (s)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

1

2

3

4

a b c d e f gh

i

j

k

l

m

Corr

ente

(

)

Tempo (s)

n

200 400 600

0,08

0,10

0,12

b

Corr

ente

(

)

Tempo (s)

a

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

53

As Figuras 17c e 17d demonstram o perfil do fiagrama para as soluções de

menor concentração utilizadas na faixa linear para dipirona e paracetamol (Fig. 17c e

17d), apresentando ruídos de grande intensidade em relação ao sinal, provenientes do

manuseio da válvula injetora. No caso do paracetamol, a concentração mais baixa

estudada (0,28 µmol L–1) apresenta valores próximo de 10 vezes o tamanho do sinal em

relação ao ruído da linha base para a concentração mais baixa (Fig.17e), o que caracteriza

esta concentração como uma boa aproximação do limite de quantificação, enquanto que

para a dipirona (0,67 µmol L–1), a relação do sinal com o ruído da linha base aparenta ser

em torno de 3 vezes, caracterizando esta condição como uma aproximação mais

consistente com o valor de limite de detecção (Fig.17f).

A Figura 18 apresenta a faixa linear para o paracetamol e a dipirona (Fig 18a e

18c) e a regressão linear com a curva de maior sensibilidade (Fig 18b e 18d). O

paracetamol e a dipirona possuem uma faixa linear para o eletrodo G-PS utilizando FIA-

amperométrico de 0,28 a 204 μmol L-1 e 2,7 a 86 μmol L-1. Para concentrações mais

elevadas, observa-se o desvio da linearidade, como seria de esperar.

54

Figura 18 – Sinais de corrente obtidas por FIA em uma ampla faixa de concentração de

paracetamol (a) e dipirona (c) e apresentação de suas respectivas regiões lineares (b e d).

Com o objetivo de se comparar a resposta eletroanalítica do eletrodo G-PS com

outros na literatura, a Tabela 6 reúne diversos parâmetros analíticos de outros eletrodos

de carbono [31, 114-119], utilizados em associação com análise em fluxo de paracetamol

e de dipirona.

0 1 2 3 4 5 60

2

4

6

8

10

12

14

Corr

ente

(

A)

Paracetamol (mmol L-1)

0 50 100 150 2000,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Corr

ente

(

Paracetamol (mol L-1)

0 1 2 3 4 5 60

1

2

3

4

Co

rren

te (

A)

Dipirona (mmol L-1)

(a) (b)

(d)(c)

R2 = 0,999

R2 = 0,995

0 20 40 60 80 1000,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Co

rren

te (

A)

Dipirona (mol L-1)

55

Tabela 6 – Comparação com valores de faixa linear e limites de quantificação e detecção para

eletrodos de carbono associados a sistemas de injeção em fluxo para paracetamol e dipirona

encontrados na literatura.

Paracetamol

Eletrodo LD (µmol L-1) LQ (µmol L-1) Faixa linear

(µmol L-1)

BDDE [114] 0,01 0,033 0,5 – 50

GCE [115] 4,05 13,3 40 – 200

GCE-2 [116] 0,3 0,99 0,35 – 100

SPCE – MWCNT [117] 0,1 0,33 0,25 – 100

Grafite – poliuretano [31] 18,9 62,4 50 – 5000

G-PS* 0,084 0,28 0,28 – 204

Dipirona

Eletrodo LD (µmol L-1) LQ (µmol L-1) Faixa linear

(µmol L-1)

GCE [115] 0,42 1,39 27 – 135

CPE [118] 2,07 6,83 4,91 – 250

GCE-SWCNT [119] 0,4 1,32 20 – 100

G-PS* 0,67 2,21 2,7 – 86

Dentre os eletrodos de carbono citados na Tabela 6 (diamante dopado com boro,

eletrodo de carbono vítreo, eletrodo impresso modificado com nanotubos de carbono de

múltiplas paredes, eletrodo compósito de grafite e poliuretano, eletrodo de carbono vítreo

modificado com nanotubos de carbono de parede única), para o paracetamol, o eletrodo

G-PS apresenta limite de detecção apenas inferior ao do BDDE, mas apresenta a mais

ampla faixa linear. Para a dipirona, valor de LD e LQ encontrado foi em torno de 50%

maior que os valores obtidos para o eletrodo de carbono vítreo e carbono vítreo

modificado com nanotubos de carbono de parede única, porém, pela facilidade de

produção e custo, consideramos os resultados são bastantes satisfatórios. Em suma, o

56

eletrodo G-PS pode reunir sensibilidade de materiais de carbono diferenciados com uma

ampla faixa linear presente nos compósitos convencionais.

4.6 Quantificação de paracetamol e dipirona

Os resultados obtidos a partir da amperometria, associados ao método de injeção

em fluxo para dipirona e paracetamol com a utilização do eletrodo G-PS foram

comparados com os obtidos com espectroscopia UV-Vis e os métodos padrão da

farmacopeia americana (USP) para o paracetamol [80] e farmacopeia brasileira para a

dipirona [81]. A metodologia desenvolvida foi aplicada para a análise de amostras reais.

Comprimidos contendo 750 mg de paracetamol e comprimidos com 500 mg de dipirona

foram analisados e os resultados comparados com os obtidos por outros métodos. O sinal

eletroquímico foi monitorado em +0,7 V vs. Ag/AgCl(sat.) para o paracetamol (Fig. 19a)

e +0,4 V vs. Ag/AgCl(sat.) para dipirona (Fig. 20a). Os resultados obtidos por FIA foram

(0,74 ± 0,02) g e (0,50 ± 0,02) g para paracetamol e dipirona, ao passo que os resultados

obtidos para os métodos oficiais (HPLC) foi de (0,754 ± 0,002) g para paracetamol e

(0,491 ± 0,009) g para dipirona (Titulação redox). Ainda, a análise dos dois compostos

foi feita por espectrofotometria, tendo sido obtidos UV-Vis (0,727 ± 0,003) g e (0,500 ±

0,004) g respectivamente. As Figuras 19 e 20 apresentam os fiagramas e os espectros

UV-Vis, bem como todas as curvas de calibração destas medições.

57

Figura 19 – (a)Fiagrama para injeções consecutivas a-e de padrão e de amostra (S) para

paracetamol. (b) Regressão linear para os dados obtidos do Fiagrama. Velocidade de fluxo de

2,65 min L-1. (c) Espectro de absorção molecular para paracetamol com concentrações crescentes

a-e de padrão e amostra (S). (d) Regressão linear para os dados obtidos do espectro de absorção

molecular. Comprimento de onda avaliado: 243 nm.

0 500 1000 1500 20000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Amostra

e

d

c

b

Co

rren

te (

A)

Tempo (s)

a

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,140,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Co

rren

te (

A)

Paracetamol (mmol)

R2 = 0.999

y = 0.010829 - 1.18941E-8

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,070,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Ab

sorb

ânci

a

Paracetamol (mmol L-1)

R2 = 0,999

y = 9805,455x + 0,0016754

220 240 260 280 300 3200,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

S

c

d

b

e

Ab

sorb

ânci

a

Comprimento de onda (nm)

a

(a) (b)

(c) (d)

58

Figura 20 – (a)Fiagrama para injeções consecutivas a-e de padrão e de amostra (S) para dipirona.

(b) Regressão linear para os dados obtidos do Fiagrama. Velocidade de fluxo de 2,65 min L-1. (c)

Espectro de absorção molecular para dipirona com concentrações crescentes a-e de padrão e

amostra (S). (d) Regressão linear para os dados obtidos do espectro de absorção molecular.

Comprimento de onda avaliado: 258 nm.

Todas as curvas obtidas para o método eletroanalítico e UV-Vis demonstraram

uma boa correlação linear (R2 = 0,989 no mínimo). Os resultados provenientes do método

padrão e UV-Vis foram comparados com os do método eletroanalítico utilizando os testes

estatísticos (F e T), apresentando diferença entre as variâncias (teste F) para o paracetamol

mas não apresentando diferença entre os resultados das técnicas com 95% de confiança e

4 graus de liberdade (teste T) para o paracetamol e a dipirona (Anexo 3 e 4). A Tabela 7

resume os resultados obtidos para os diferentes métodos utilizados.

0 500 1000 1500 20000,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Amostra

e

d

c

b

a

Co

rren

te (

A)

Time (s)

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,070,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Corr

ente

(

A)

Dipirona (mmol L-1)

R2 = 0,989

y = 0,006373x + 3,17513E-8

220 230 240 250 260 270 2800,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

a

b

S

c

d

Ab

sorb

ânci

a

Comprimento de onda (nm)

e

(a) (b)

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,060,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Ab

sorb

ance

Dipirona (mmol L-1)

R2 = 0.999

y = 8889.066x - 0.0054766

(d)(c)

59

Tabela 7 – Resultados para análise de paracetamol e dipirona utilizando o método padrão, Fia-

amperométrico e UV-Vis.

FIA – amperometrico

Concentração (mg) Slope (A L mol-1)

Paracetamol 740 ± 20 0,01083

Dipirona 500 ± 20 0,00637

Método padrão

Concentração (mg) Slope (A L mol-1)

Paracetamol 754 ± 2 -

Dipirona 491 ± 9 -

UV-Vis

Concentração (mg) Slope (L mol-1)

Paracetamol 727 ± 3 9805

Dipirona 500 ± 4 8889

60

Conclusões

O eletrodo G-PS apresentou uma boa resposta eletroquímica considerando seu

baixo custo de produção e boa homogeneidade intra e entre eletrodos. A resistência de

transferência de carga pode ser comparada ao eletrodo de carbono vítreo, se bem que a

janela de potencial é mais restrita. Esta nova forma de construção de eletrodos apresenta

potencial de aplicação em diversos fármacos e de outras espécies de interesse industrial,

clínica e ambiental. Há possibilidade de sua exploração para a análise de metais (o que

vai requerer a eliminação do oxigênio dissolvido), uma vez que sua janela de potencial é

limitada na região catódica). Paracetamol e dipirona foram quantificados pelo método

eletroquímico utilizando o eletrodo G-PS e os dados foram validados frente aos métodos

padrão da farmacopeia americana e brasileira estatisticamente.

61

Perspectivas

- Estudo mais detalhado da reação que ocorre no eletrodo em meio alcalino;

- Produção de eletrodos compósitos descartáveis impressos utilizando como base fita

adesiva (scotch tape);

- Quantificação dos analitos testados por voltametria cíclica em amostras reais;

- Modificação do eletrodo com nanotubos de carbono, carbon black, nanoparticulas de

ouro, etc;

- Modificação com enzimas para produção de biossensores;

- Desenvolvimento de eletrodo compósito utilizando uma fase condutora metálica em

lugar (ou associada) de grafite;

- Desenvolvimento de eletrodos de trabalho compósitos para células eletroquímicas de

microfluídica.

62

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69

Anexos

Anexo 1

Avaliação da diferença de resposta analítica referente ao aumento da concentração de

grafite na composição do eletrodo G-PS em Fe(CN)6-3 1,0 mmol L-1 com KCl 0,10 mol L-1 como

eletrólito de suporte, utilizando testes estatísticos Anova e Tukey com 95% de confiança (α = 0,05).

Anova: fator único

Grupo Contagem Soma Média Variância

55% 3 420 140 273

60% 3 396 132 304

65% 3 304 101,3333 220,3333

70% 3 246 82 133

75% 3 226 75,33333 20,33333

Fonte da

variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre

grupos 10110,4 4 2527,6 13,2938 0,000518 3,47805

Dentro dos

grupos 1901,333 10 190,1333

Total 12011,73 14

Tukey

Diferença mínima significativa: 37,012

Comparação Média 1 Média 2 Diferença Absoluta

55% - 60% 140 132 8

55% - 65% 140 101,33 38,67

55% - 70% 140 82 58

55% - 75% 140 75,333 64,67

60% - 65% 132 101,33 30,67

60% - 70% 132 82 50

60% - 75% 132 75,333 56,67

65% - 70% 101,333 82 19,34

65% - 75% 101,333 75,333 26

70% - 75% 82 75,333 6,67

70

Anexo 2

Avaliação da diferença de resposta analítica referente ao desbaste de eletrodos G-PS em

Fe(CN)6-3 1,0 mmol L-1 com KCl 0,10 mol L-1 como eletrólito de suporte utilizando teste estatístico

Anova com 95% de confiança (α = 0,05).

Anova: fator único

Grupo Contagem Soma Média Variância

Eletrodo 1 6 0,44432 0,074053 8,73E-06

Eletrodo 2 6 0,45658 0,076097 9,87E-05

Eletrodo 3 6 0,493 0,082167 3,37E-06

Fonte da

variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre

grupos 0,000214 2 0,000107 2,89198 0,086641 3,68232

Dentro dos

grupos 0,000554 15 3,69E-05

Total 0,000768 17

71

Anexo 3

Resumo dos resultados da quantificação de paracetamol utilizando as 3 metodologias:

Uv-Vis, FIA amperométrico e HPLC.

UV-Vis (g) FIA (g) HPLC (g)

0,730 0,765 0,758

0,723 0,736 0,755

0,727 0,72 0,754

0,726 0,717 0,752

0,727 0,754 0,751

Avaliação das variâncias entre as técnicas (Teste F) e entre as médias dos resultados

(Teste T) para 95% de confiança (α = 0,05).

Teste – F: UV-Vis e FIA

UV-Vis FIA

Média 0,726653 0,738549

Variância 6,78E-06 0,000436

Observações 5 5

gl 4 4

F 0,01555

P(F<=f) uni-caudal 0,000696

F crítico uni-caudal 0,15654

Teste-F: Fia e HPLC

FIA HPLC

Média 0,738549 0,753699

Variância 0,000436 6,97E-06

Observações 5 5

gl 4 4

F 62,5495



72

Teste-T: Presumindo variâncias equivalentes (UV-Vis e FIA)

UV-Vis FIA

Média 0,726653 0,738549

Variância 6,78E-06 0,000436

Observações 5 5

Variância agrupada 0,000221

Hipótese da diferença de média 0

gl 8

Stat t -1,264

P(T<=t) uni-caudal 0,120903

t crítico uni-caudal 1,859548

P(T<=t) bi-caudal 0,241806

t crítico bi-caudal 2,306

Teste-T: Presumindo variâncias diferentes (FIA e HPLC)

FIA HPLC

Média 0,738549 0,753699

Variância 0,000436 6,97E-06

Observações 5 5


gl 4

Stat t -1,6096





73

Anexo 4

Resumo dos resultados da quantificação de dipirona utilizando as 3 metodologias: Uv-

Vis, FIA amperométrico e HPLC.

UV-Vis (g) FIA (g) HPLC (g)

0,493 0,515 0,501

0,501 0,484 0,493

0,502 0,500 0,488

0,500 0,521 0,494

0,501 0,494 0,478

Avaliação das variâncias entre as técnicas (Teste F) e entre as médias dos resultados

(Teste T) para 95% de confiança (α = 0,05).

Teste-F: UV-Vis e FIA

UV-Vis FIA

Média 0,499665 0,502833

Variância 1,32E-05 0,000231

Observações 5 5

gl 4 4

F 0,05708



Teste-F: FIA e HPLC

FIA HPLC

Média 0,502833 0,490888

Variância 0,000231 7,30E-05

Observações 5 5

gl 4 4

F 3,1571



74

Teste-T: Presumindo variâncias equivalentes (UV-Vis e FIA)

UV-Vis FIA

Média 0,499665 0,502833

Variância 1,32E-05 0,000231

Observações 5 5



gl 8

Stat t -0,4538





Teste-T: Presumindo variâncias equivalentes (FIA e HPLC)

FIA HPLC

Média 0,502833 0,490888

Variância 0,000231 7,30E-05

Observações 5 5



gl 8

Stat t 1,53304





75

Súmula curricular


e-mail: [email protected]

Mestrando em Química Analítica pelo Instituto de Química de São Paulo (IQ/USP) –

desde - 02/2017

Graduado em Bacharelado em Química pela Faculdade Oswaldo Cruz – 2016

Técnico em Química pela Etec Irmã Agostina – 2012

Experiência profissional

Instituto de Química da Universidade de São Paulo – Monitor das disciplinas:

Fundamentos de Química experimental para graduação em química – 1º Semestre de

2017;

Química analítica para graduação em farmácia - 2º Semestre de 2017;

Química analítica para graduação em oceanoigrafia - 1º Semestre de 2018.

Artigo em elaboração

Very Low-Cost Graphite-Polystyrene Composites with Enhanced Electrochemical and

Electroanalytical Performances.

Congressos

Poster

Desenvolvimento de Eletrodos Compósitos de Carbono com Poliestireno para

Aplicações Eletroanalíticas no 19ºENQA/7ªCIAQA realizado de 16 a 19 de setembro

de 2018 em Caldas Novas/GO.

New low cost flexible screen-printed electrode as a sensor for electroanalytical

applications no 22ºSIBEE realizado 01-05 de setembro de 2019 em Ribeirão Preto/SP.

Apresentação oral

Very Low-Cost Graphite-Polystyrene Composite with Enhanced Electrochemical

and Electroanalytical Performances no 22ºSIBEE realizado 01-05 de setembro de

2019 em Ribeirão Preto/SP.

mailto:[email protected]

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