MflODO MODIFICADO DE DETERMINAÇÃO DE ALUMÍNIO POR FERRON 1

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1 MflODO MODIFICADO DE DETERMINAÇÃO DE ALUMÍNIO POR FERRON 1 LAURO T. KUBOTA 2, MAO MIVAZAWA 3. DILSON N. ISHIKAWA 4 e MARCOS A. PAVAN 5 RESUMO -O bjetiv deste estud fi mdificar métd de determinaçã de alumíni pr ferrn, para cntrnar a interferência d ferr em análise de extrats de sl e planta. As diferenças entre as absrções ds cmplexs Al-Fe-ferrn e Al-ferrn determinadas a 370 nm e 600 nm, de acrd cm métd riginal, sã variáveis e dependem da cncentraçã de Fe na sluçã. A absrbáncia de Fe-ferrn a 370 nm nã seguiu a lei de Beer e nã fi prprcinal à determinada a 600 nm, limitand a aplicaçã d métd riginal para determinaçã de AI na presença de Fe. A utilizaçã de uma sluçã redutra, clret de hidrxilamina, e de uma cmplexante, 1,10-fenantrtina 0,2%, c a realizaçã das leituras a 370 nm (Al-Fe-ferrn-fenantrlina) e 530 nm (Fe-ferrn-fenantrlina) pssibilitaram a determinaçã de AI em sluçã cntend Fe. As diferenças entre as absrções de Al-Fe-ferrn-fenantrhna e Al-ferrn-fenantrlina determinadas a 370 nm e 530 nm fram cnstantes para várias cncentrações de AI e Fe na sluçã. Os teres de AI em extrats de sls (Xcii M, CaCl 2 0,01 Me NH40A c 1 N pil 4,8), e plantas (digestã nítric-perclórica), determinads pel métd de ferrn-mdificad fram semelhantes as pr ericrm cianina. Terms para indexaçã: clrimetria, interferência de ferr, análise de sl e planta A MODIFIED FERRON METHOD FOR ALUMINUM DETERMINATION ABSTRACT. The bjective f this study was t mdify the ferrn methd fr aiuminum determinatin in su and plant extracts In rder t avid irn interferences. The differences between spectrphtmetric measurements f the Al-Fe-ferrn and Al-ferrn cmplexes at 370 nm and 600 nm by the riginal rnethd, were fund t be variable and higly dependent n Fe leveis in slutin. The Fe-ferrn cmplex did nt filw Beer's iaw at 370 nm and the absrbance was nt prprtinal t that at 600 nm. A mdificatin f the ferrn methd fr the determinatin f Ai in lhe presence f Fe is described in which the interfering effect f Fe ins is suppressed by masking with a cmpiexne slutin f 1,1O-phenantriine after reductin f Fe 3 t Fe 2 with NH30HC1. The differences between absrbances f AI-Fe-fer.-phen and Ai-fer.-phen, measured at 370 nm and 530 nm,were cnstants fr a wide range f Ai and Fe cncentratins in siutins. The mdified methd i$ precise and accurate fr determining extractabie AI frm su (i M KCI M CaCl2 and 1 N NlI40Ac ph 4.8) and ttal AI frm piant Nitric-perchiric digestin) extracts. The resuits f the mdified methd were similar t thse determined by lhe erichrme cyanine methd. Index terms: cirimetry, Fe interference, sil and piant anaiysis INTRODUÇÃO A determinaçã de alumíni (AI) em extrats de sls e plantas pde ser feita, pr clrimetria (McLean 1965), titulmetria (Vettri 1969) e espectrftmetria de absrçã atômica (EAA) (Yuan & Breland 1969). Os métds clrimétri- 1 2 Aceit para publicaçã em 24 de junh de Trabalh apresentad na XVII Reuniã Brasileira de Fertilidade d Sl. Lndrina, 27 de julh a ide agst de Químic, estagidri da Área de Sls da Fundaçã Institut Agrnmic d Paraná (IAPAR), Caixa Pstal 1331, CEP Lndrina, PR. Químic, IAPAR. Químic, M.Sc. Prf. da Univ. Estadual de Lndrina (UEL) Dep. de Química, CEP Lndrina, PR. Eng. - Agr., Ph.D., IAPAR. cs sã s mais utilizads para análise de AI em extrats de sl e planta em virtude, principalmente, da mair sensibilidade (McLcan 1965). Entretant, s mesms apresentam alguns incnvenientes, cm a instabilidade na intensidade da clraçã e as interferências em cnseqüência de alguns (ns presentes ns extrats (Dugan & Wilsn 1974). O métd clrimétric pr ferrn (ácid 8 l -iidrxi-7 id-5 quinlinssulfônic), riginalmente descrit pr Davenprt (1949), é um ds que mais facilmente se adapta para análise de rtina em funçã da mair estabilidade na intensidade da clraçã d cmplex Al-ferrn, pssibilitand assim, a determinaçã de mair númer de amstras. Entretant, a aplicaçã deste métd em extrats cntend AI e Fe é restrita em funçã das caracte- Pesq. agrpec. bras., Brasília, 21(12): , dez

2 1298 L.T. KUBOTA et ai. rísticas clrimétricas d Fe-ferrn, pdend causar interferência nas determinações d Al-ferrn. Este fat limita a utilizaçã d métd para análise de si e planta, pis s tns Ai e Fe estã quase sempre presentes simultaneamente ns extrats. Neste estud sã prpstas mdificações d métd riginal pr ferru para superar as interferências d Fe através d mascarament cm uma substância cmplexante de tns divalentes (fenantrlina) em um mei redutr e determinações em dis cmpriments de nda, nde as absrções ds cmplexs de Fe sã prprcinais entre si, e as ds de Ai sã respectivamente, máximas e nulas. MATERIAL E MÉTODOS Espectr de absrçã Al-Fe-ferrn Determinu-se espectr de absrçã Al-Fe-ferrn dt. acrd cm prcediment riginal descrit pr Davenprt (1949). O prcediment cnsistiu da transferência de 5 ml de cada uma das sluções padrões de AI (0,0, 1,0 2,5, 5,0, 10,0 pg/mi) e 5 ml das de Fe (0, 5,0, 10,0 e 20,0 pg/mi) para frascs de 25 ml, adicinand-se a seguir 2 ml de UCI 1:9, 5 ml de NH40A (acetad de amôni) 10%, 2 ml da sluçã de ferrn 0,2% e cmpletand-se vlume para 25 ml cm água destilada. As leituras fram realizadas na faixa d espectr entre 300 nm a 650 nm em intervals de 10 nm, em um espectrftômetr marca Perkin-Elmer, mdel Cleman 55 cm célula de 10 mm tip flux cntínu. - Espectr de absrçã Al-Fe-ferrn-fenantrlina O prcediment cnsistiu da transferência de 5 ml de cada uma das sluções padrões de AI e Fe, adicinand-se a seguir 2 ml de HCl 1:9,1 ml de N113011C1 (clridrat de hidrxilamina) 10% (sluça - redutra de 3+ Fe Fe 2+ ), 5 ml de NH40Ac 10% (sluçã tampã), 1 ml da sluçã de fenantrlina 0,2% (sluçã cmplexante para tns divalentes), 2 ml da sluçã de ferrn 0,2% e diluiu-se para 25 ml cm água destilada. A sluçã cmplexante fi preparada disslvend-se 1,0 g de 1j0-fenantrlina mnhidratada em aprximadamente 400 ml de água destilada, adicinand-se a seguir algumas gtas de HNO3 cncentrad e diluind-se para 500 ml cm água destilada. As leituras fram realizadas cnfrme prcediment anterir. Determinaçã de dis cmpriments de nda para análise de AI na presença de Fe Prcuru-se determinar dis cmpriments de nda na faixa d espectr entre 300 nm e 650 nm nde as absrçõrs d Fe-ferrn-fenantrlina fssem prprcinais entre si e as d cmplex Al-ferrn-fenantrlina fssem máxima e nula, respectivamente. Determinaçã de AI em extrats de sl e planta O prcediment cnsistiu da transferência de uma auquta de 5 ml d extrat de sls cm sluções de KCI 1 M (McLean 1965), CaCl2 0,01 M (Ilyt & Webber 1974) e N114OAc 1 N pli 4,8 (Pinke & Crey 1967) e tecids de plantas digerids cm a mistura de ácids nítric e perclóric (Zasski & Burau 1977), para tubs de ensai, e a seguir determinu-se AI pels seguintes métds: 1) Al-ferrn a 370 nm e 600 nm (Davenprt 1949); 2) Al-ferrn-fenantrlina a 370 nm e 530 nm (ferrn-mdificad) e 3) ericrm cianina (Jnes & Thurman.1957). Fi também estudad a recuperaçã d AI pel métd mdificad de ferrn cm adiçã da sluçã padrã de AI (0,0, 1,0, 2,5, 5,0 e 10,0 $lgfmi) ns extrats de sl e planta. Fram utilizadas para análise vinte e cinc amstras de flhas de cada uma das plantas e ds sls utilizads neste esttd. Cada determinaçã analítica fi realizada cm três repetições. Cálculs para determinar AI pel,métd ferrn- -mdificad C - [(A370 A530) -A]f.a 1 send: C - cncentraçã de AI na amstra em $1g/g. A370- absrbância da sluçã a 370 nm. A530 - absrbância da sluçã a 530 nm. A0 a absrbância da prva em branc. f sfatr de diluiçã em mi/g. a - absrtividade específica A. ce. Ac a absrbância da sluçã padrã. c a cncentraçã da sluçã padrã em J.Lg/ml. e -espessura da célula em cm. RESULTADOS E DISCUSSÃO Espectr de absrçã d cmplex Al-Fe-Ferrn A máxima diferença de absrçã entre Al-ferrn (Al i -Fe -ferrn) e a prva em branc (Ai 0. -Fe -ferrn) fi a 370 nm, diminuind sistematicamente cm aument d cmpriment de nda (Fig. 1). A absrçã d cmplex Ai-ferrn fi mais estável na regiã d espectr próxima 370 nm e diminuiu cm aument d cmpriment de nda, send praticamente nula a partir de 530 nm. Estes resultads sã semelhantes a descrit pr Davenprt (1949), indicand que a melhr regiã d espectr para determinaçã de Al-ferrn situa-se próxima a 370 nm. As diferenças de absrçã entre Fe-ferrn (Al -Fe 2 -ferrn) e a prva em branc fram evidentes nas regiões pr6ximas à 370 nm e a partir de 530 nm, indicand a pssibilidade da determinaçã de Fe em ambas as regiões d espectr. - Pesq.agrpec. brasbrasília, 21(12): , dez

3 MÉTODO MODIFICADO DE DETERMINAÇÃO z '4 1,5 1,0 lhante a Al-ferrn (Fig. 1), evidenciand que a fenantrlina nã interfere nas características clrimétricas d Al-ferrn. Entretant, espectr de absrçã Fe-ferrn-fenantrlina (Fig. 2) diferiu d Fe-ferrn (Fig. 1), demnstrand que huve a frmaçã d cmplex Fe-fenantrlina antes da adiçã da sluçã de ferrn. Este resultad está de acrd cm Fadrus & Mal (1975), de que a frmaçã d cmplex Fe (fenantriina) é uma reaçã rápida e estável em ph ácid., 0,5 4 AI S - fe - FERRON - FENAN1R0LLNA FENANTROL NA AI, - F 2 - FENRON - FENANTROLI NA AI0 FENANTROLINA 0,0 z '4 A10-Fe1-FENRON FENANTROLINA COMP9IMENTO DE ONDA (nrr) FIG. 1. Espectr de absrçã Al-Fe-ferrn. 0,5 A Em funçã das características clrimétricas d Al-Fe-ferrn, s resultads da Fig. 1 indicam a pssibilidade da determipaçã de ambs s elements em dis cmpriments de nda lcalizads em regiões distintas d espectr. Entretant, bservu- -se na Fig. 1 que aument da cncentraçã de Fe (0, 1, 2 e 4 pg/ml) na sluçã de Al-ferrn (1 pg/ml de Ai) (AI 1 -Fe 0 -ferrn; AI 6 -Fe 1 -ferrn, A1 5 -Fe 2 -ferrn e AI 1 -Fe 3 -ferrn), causu alterações sistemáticas na absrçã à 370 nm (A, B e cujs increments nã fram prprcinais as determinads à 600 nm (a, b e c). Este resultad discrda da recmendaçã de Davenprt (1949), de que métd pr ferrn é adequad para determinaçã de Ai na presença de Fe. Espectr de absrçâ d cmplex Al-Fe-ferrn- -fenantrlina Objetivand-se mascaàr s efeits d Fe nas determinações de AI-ferrn (Fig. 1) fi adicinad reagente 1,10-fenantrlina antes da adiçã da sluçã de ferrn (ácid 8-hidróxi-7- -id-5 quinlinssuifônic) e após a reduçã d Fe 31 Fe 2 cm NH CI, para frmar cmplex Fe (C 12 H8N2) (Fadrus &Mal 1975) e impedir a reaçã Fe-ferrn. O espectr de absrçã d0 Al-ferrn-fenantrlina (Fig. 2) fi seme- QO w 600 COMPRIMENTO DE ONDA (n) FI G. 2. Espectr de absrç Al-Fe-ferrn-fenantrlina Os resultads da Fig. 2 demnstram que a absrçã d0 cmplex Fe-ferrn-fenantrlina à 370 rim fi prprcinal à determinada em 530 nm. Assim send, a adiçã de fenantrlina na sluçã de AI cntend Fe2+ causu a cmplexaçã d metal pesad reduzind as interferências nas determinações clrimétricas d Al-ferrn. A absrçã à 370 nm de uma sluçã de Ai cntend Fe pel métd d ferrn mdificad, fi devid a Al-Fe-fenantrlina e à 530 nm a Fe-ferrn-fenantrlina, send a diferença a Al-ferrn-fenantrlina. Para testar s resultads btids na Fig. 2 fram preparadas sluções cntend cmbinações de cinc dses de AI (0, 1,0, 2,5, 5,0, 10,0 /.zg/mi) cm quatr dses de Fe (0,0, 2,5, 5,0 e 10,0 pg/ ml) (Fig. 3). Adições das dses crescebtes de Fe nã causaram interferências nas determinações de Al-Fe-ferrn-fenantrlina (370 nm) e Al-ferrn- -fenantrlina (A = A A5 30) (métd mdifi cad). Cm seria esperad, a presença de Ai tam- Pesq. agrpec. bras., Brasilia, 21(12) , dez

4 1300 L.T. KUBOTA et ai. bém nã causu interferências na determinaçã d Fe-ferrn-fenantrlina (530 nm): z '4, 4 flhas e rams de café. O valr elevad de AI de terminad pel métd ferrn riginal, fi prvavelmente em virtude da presença de ferr ns tecids de café (> 80 pg/g) que interferiram nas determinações clrimétricas d Al-ferrn. A inclusã d reagente fenantrlina n prcediment d métd ferrn-mdificad, diminuiu as interfefências d Fe e prprcinu valres de AI semelhantes as determinads pr ericrm cianina. TABELA 1. Recuperaçã d AI adicinad em extrats de plantas e sls pel métd de ferrn mdificad. 0,0 0,5 1,0 concentraçã DE Fe (p.g/ml LEGENDA» ç AI'mU-, E-,a, O -,s- iq-a FIG. 3. Influ6ncia d Fe nas determinações clrímétri- Las de AI pel métd de ferrn-mdificad. Determinaçã de AI em extrats de sl e planta Os estuds da adiçã sluções padrões de AI em extrats de flhas de café, milh e sja e em amstras de Latssl Rx distrófic (LRd) e de Latssl Vermelh Escur distrófic (LEd), demstraram uma alta recuperaçã d Ai pel métd d ferrn mdificad (Tabela 1). Fram recuperads em média 97,4 e 97,5 d AI adicinad ns extrats de planta e sl, respectivamente. Embra as cncentrações de Fe ttal smvel n vlume ds extrats de flhas de café, milh e sja fssem, respectivamente 1,96, 4,86 e 12,4 pgfml nã fi ntad qualquer interferência nas determinações clrimétricas d Al-ferrn-fenantrlina (métd mdificad). Os teres de Fe ns extrats ds sls estudads (KCl 1 M), fram inferires a limite de detecçã (< 0,12 pg/ml) pr espectrftmetria de absrçã atômica, e prtant nã éausaram interferências nas determinações de AL Na Tabela 2 sã apresentads s resultads da cmparaçã de métds clrimétrics para determinaçã de AI em extrats de tecids de café e sl. As cmparações entre médias realizadas pel teste "t" (1%), indicaram que AI determinad pel métd ferrn riginal (Davenprt 1949), fi significativamente superir as analisads pr ericrm cianina e ferrn mdificad ns extrats de AI-adicinad (blg/mi) AI-encntrad (jlg/ml) AI-recuperad (%) Café 0,0 0,064 ± ,285 ±0, ,9 ±6, ,574 ±0, ,8 ±6.2 1,0 1,041 ±0,065 97,8 ±6,1 1, ±0,087 99,1 ±5.2 Milh 0,0 0,144±0,010-0,2 0,336 ± 0,023 97,7 ± ±0,028 91,8 ±4,3 1,0 1,092 ± ,4 ±5,1 1,6 1,662 ±0,076 95,3±4,4 Sja 0,0 0,663 ± 0,022-0, ± 0,032 99,0 ± 3,7 0,5 1,096 ±0,048 94,2 ±4,2 1,0 1,600 ± ,2 ± 3,2 1,6 2,095 ± 0,092 92,6 ± 4,1 Latssl Rx Distrófic 0,0 0,757 ± 0,016-0,3 1,005 ±0,019 95,4 ± 1,8 0,6 1,308±0,031 96,4±2,3 1,0 1,684 ±0,025 95,4 ± 1,4 1,6 2,297 ± 0,046 97,4 ± 2,0 2,0 2,708 ± 0, ± 2,5 Latssl Vermelh-Escur 0,0 0,469 ± 0,006 0,3 0,745±0,019 96,9 ±2,5 0,6 1,044 ±0,032 97,7 ±3.0 1,0 1,470±0, ,1 ±2.8 1,6 2,037 ±0,067 98,4 ±3,2 2,0 2,452 ± 0,024 99,3 ± 1,0 Pesq. agrpec- bras., Brasflia, 21(12): , dez

5 MÉTODO MODIFICADO DE DETERMINAÇÃO 1301 TABELA 2. Cmparaçã de métds para determinaçã de Al em tecids de café e sls. Cncentraçã de AI (jlgfg) Extrats Ericrm cianina Ferrn r igi na l* Ferrn mdificad Flhas de café ± 1,36 19,97 ± 3,62 11,74 ± 1.93 Rams de café 11,50 ± 1,32 15,47 ± 2, ± 2,27 Sl-CaCl2 0,01 M 9,70 ± 1.03 ti.67 ± 2, ± 0.96 Sl-KC1 1 M 22,54 ± 1,68 23,65 ± 3,22 22,53 ± 1,88 SOIONH40Ac 1 N ph 4,8 81,56 ±3,18 144,51 ±9,14 79,15 ±3.63 Davenprt (1949). Embra s valres de AI determinads pr ferrn ns extrats de sl (extraçã cm CaC1 2 0,01 M e KC1 1 M tenham sid ligeiramente superires, nã huve diferenças estatísticas (P 0,01) entre s métds de determinaçã. Este resultad pde ser explicad pels baixs teres de ferr (< 2,5 pg/g) extraíds pelas sluções de KC1 e CaC1 2. Pr utr lad, ns extrats de sls cm NH40Ac 1 N pli 4,8, s teres de AI determinad pr ferrn riginal f9ram estatisticamente superires (P 0,01) as avaliads pr ericrm cianina e ferrn mdificad. Prvavelmente, ist fi em virtude ds alts teres de Fe extraíds pela sluçã de NH40Ac 1 N tampnada em pi-i 4,8 (> 10,0 j.zg/g) que interferiram nas determinações clrimétricas d Al-ferrn. Prtant, dependend da sluçã extratra de AI d sl s teres de Fe na sluçã pdem ser suficientemente elevads para causar errs significativs nas determinações clrimétricas de AI pel métd riginal. Recmendafl d prcediment d métd terrn-mdificad - Alíquta (5 ml) d extrat de sl cm as sluções de KC1 1 M (McLean 1965), CaCl 2 0,01 M (Hyt & Webber 1974) e NH40Ac 1 N ph 4,8 (Pinke & Crey 1967) u de tecids e plantas diferids cm a mistura de ácids nítri c e perclóric (Zasski & Burau 1977). - 2mIdeHCI1:9-1 ml de NH3 OHCI 10%- - 5mldeNH40Ac10%. - 1 ml de fenantrlina 0,2%. - 2 ml de ferrn 0,2%. - Diluir para 25 ml cm água destilada. - Leituras à 370 nm e 530 nm. CONCLUSÕES L O métd ferrn-mdificad é precis e exat para a determinaçã de Al em extratats de sl e planta cntend Fe. 2. O métd ferrn-mdificad apresenta uma grande vantagem sbre de ericrm cianina em virtude da mair estabilidade na intensidade da clraçã d cmplex Al-ferrn-fenantrlina, permitind a determinaçã de mair númer de amstras, pis espaç de temp para as leituras pde ser ampliad sem perdas de sensibilidade na absrçã. REFERÉNCIAS DAVENPORT, T.W.H. Determinatin f aluminum in presence f irn; spectrphtmetric methd using ferrn. AnaL Chem, 21:710.1, DOUGAN, W.K. & W1LSON, A.L. The absrptimetric determinatin f aluminum in water; a cmparisn f sme chrmgenic reagents and the develpment f an imprved methd. Anaiyst, Lndn, 99:413-30, FADRUS, H. & MALI', J. Suppressin f irn (III) interference in the determinatin f irn (li) in water by the 1.10 phenantrline methd. Analyst, Lndn, 100:549-54, IOYT, P.B. & WEBBER, M.D. Rapid measurement f plant-available aluminum and manganese in acid Canadian sils. Can L Su Sci., 54:53-61, JONES, L.H. & TRURMAN, D.A. The determinatin f aluminum in sils, ash, and plant materiais using erichrme cyanine. Plant Su, 9:131-42, Pesq. agrpec. bras., Brasília, 21(12): , dez

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