Atualmente, a espectrometria de Absorção Atômica é uma técnica amplamente utilizada em laboratórios de pesquisa, de aplicações e de controle de qualidade para a determinação de diversos elementos em diferentes tipos de matrizes (CORREIA et al, 2003).
Dentre as principais aplicações da técnica, podemos destacar:
Análises Clínicas: São realizadas análises em fluídos biológicos como urina e sangue (HALLS et al, 1981; HORNG et al, 1996; DUTRA et al, 2004; FABRINO, 2008; GUILHEN et al, 2010).
Análises Ambientais – São realizadas pesquisas de vários elementos em amostras de águas de rios, água marinha, água potável, petróleo, sedimentos, solos, etc. (PINTO et al, 2009; ANJOS, 2006; HORTELLANI et al, 2008; FERREIRA, 2005).
Análise de Fármacos – Em alguns processos de fabricação de produtos farmacêuticos, podem ser encontrados contaminantes metálicos e estes não devem estar presentes no produto final, sendo então necessária a sua identificação para as providencias cabíveis (MOREIRA, 2002).
Análise de Produtos Industrializados como alimentos e bebidas, pode ser afetada por alguns constituintes inorgânicos. Por exemplo, no processo de produção do vinho os elementos como Ca, K, Al, Cu, Mg e Na, influenciam a estabilidade, a cor e a limpidez do produto final. A monitoração dos teores de íons metálicos e seus compostos também são importantes, devido às suas características essenciais ou tóxicas aos organismos vivos (SPAZIANI et al, 2006; QUINAIA & NOBREGA, 2000).
Além da vasta gama de aplicações, o espectrômetro de Absorção Atômica se destaca pela simplicidade de sua construção, conforme demonstrado na Figura 3.1. Os componentes principais do equipamento são a fonte de radiação (A), a qual emite as linhas espectrais características do elemento de interesse; um atomizador (B), no qual ocorre a formação dos átomos da amostra a ser analisada, pela dissociação molecular térmica; um monocromador (C) para a dispersão da radiação em vários comprimentos de onda até o isolamento do comprimento de onda necessário na grade de difração (D); a fotomultiplicadora (E), que tem a função de converter os fótons em sinais elétricos (CORREIA et al, 2003).
Figura 3.1- Configuração tradicional do espectrômetro de absorção atômica mono-elementar (Fonte: Correia et al, 2003)
A técnica de Absorção Atômica pode ser dividida nas seguintes vertentes: Absorção Atômica com Chama (FAAS), Absorção Atômica com Forno de Grafite (GF AAS), Absorção Atômica com Geração de Hidretos (HG AAS) e a Absorção Atômica com Geração de Vapor Frio (CV AAS).
No presente estudo, foram utilizadas as técnicas GF AAS, para a determinação de Cd e Pb e a técnica CV AAS, para a determinação de Hg.
3.1.1. GF AAS
A técnica de GF AAS é uma técnica extremamente poderosa no que diz respeito à sua elevada sensibilidade, seletividade, à pequena quantidade de amostra necessária para realizar a análise e a possibilidade de tratamento térmico da amostra durante o programa de aquecimento, tornando possível introduzir amostras na forma sólida ou de suspensões (CORREIA et al, 2003).
Atualmente, existem diversos métodos bem estabelecidos para diferentes tipos de matrizes. Entretanto, a característica de análise monoelementar, aliada a fatores como os tempos longos dos programas de aquecimento, custo dos tubos de grafite e reagentes de alta pureza, possam em alguns casos, inviabilizar o uso desta técnica, devido principalmente ao custo de operação, ou mesmo se a frequência analítica é um parâmetro a ser considerado (CORREIA et al, 2003).
Conceitualmente, a técnica GF AAS foi consolidada após algumas inovações instrumentais e experimentais, que resultaram no conceito STPF (Stabilized Temperature Platform Furnace), que na realidade é um conjunto de requisitos que asseguram uma condição adequada para a análise, minimizando efeitos de interferentes e alcançando uma maior sensibilidade analítica (CORREIA et al, 2003).
A Tabela 3.1, apresenta os requisitos instrumentais e operacionais necessários para atender as condições STPF.
Tabela 3.1 Condições STPF (Stabilized Temperature Platform Furnace)
Fonte: Correia et al, 2003
Condições STPF Resultado obtido
Tubo de grafite com plataforma de L'vov Estabelecimento de um ambiente quase isotérmico durante a atomização
Sinais de absorbância registrados em
área Minimização dos efeitos das variações cinéticas do processo de atomização Atomizador construído com grafite
pirolítico Redução de perdas por difusão através da parede do atomizador Aquecimento transversal do tubo de
grafite Estabelecimento de um ambiente espacialmente isotérmico Correção da radiação de fundo por efeito
Zeeman Correção das interferências espectrais
Utilização de modificador químico Aumento da eficiência do tratamento térmico durante a pirólise
Interrupção do fluxo de gás durante a
atomização nuvem atômica na zona de observação Aumento do tempo de residência da Elevada taxa de aquecimento do tubo de
grafite Redução de interferência na fase vapor e formação de uma densa nuvem atômica Eletrônica adequada para permitir a
3.1.2. CV AAS
A técnica de Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Vapor Frio (CV AAS) é a metodologia mais popular para a determinação de mercúrio em vários tipos de amostras (IUPAC, 1998).
O Hg é o único entre os metais que possui uma alta pressão de vapor a temperaturas relativamente baixas, e devido a esta característica, o Hg pode ser introduzido quantitativamente para o espectrômetro em forma de vapor sem dificuldades. A absorção em 253,7 nm, na região do ultravioleta pode ser determinada com o uso de lâmpadas de cátodo oco como fonte de mercúrio (IUPAC, 1998).
O processo para liberar o Hg de uma solução aquosa ou de amostras digeridas é a redução química, seguida pela volatilização e introdução do Hg no sistema analítico, utilizando argônio ou nitrogênio como gás de arraste, e cloreto estanoso como agente redutor (IUPAC, 1998). A equação 3.1 apresenta a reação química com a formação do Hg volátil:
Hg 2+ + Sn 2+ Hg0 + Sn 4+
(Equação 3.1)
Os átomos de mercúrio formados são introduzidos na cela de absorção, a qual é mantida no percurso ótico do espectrômetro de absorção atômica. A quantidade de energia absorvida é proporcional à quantidade do elemento de interesse na amostra. A quantificação do metal se dá, com a comparação do sinal analítico obtido na leitura da amostra, com uma curva analítica (BACCAN, 1994; PERKIN ELMER, 1996).
A grande vantagem desta técnica está na sensibilidade, em comparação com o método de atomização por chama, pois todo o mercúrio da solução é quimicamente atomizado e transportado para a cela. Em geral os níveis de detecção desta técnica, atingem concentrações inferiores a 0,1 g L-1 (BACCAN, 1994).
Mais recentemente, a EPA USA (US EPA, 2007) em seu método 7473 descreve uma metodologia para análises de Hg em amostras aquosas e sólidas de forma direta. A decomposição térmica da amostra e a detecção por absorção atômica reduz o tempo total de análise, para a maioria das amostras, para menos de 5 minutos.
O DMA-80 (Direct Mercury Analyser) é um equipamento de termodecomposição e detecção por espectrometria de absorção atômica específico para determinação de mercúrio. (DURÃO JUNIOR, 2010).
3.2. Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente