APLICAÇÃO DE MICROELETRODOS DE FIBRA DE CARBONO PARA A DETECÇÃO VOLTAMÉTRICA DO PESTICIDA BENTAZON.

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1 APLICAÇÃO DE MICROELETRODOS DE FIBRA DE CARBONO PARA A DETECÇÃO VOLTAMÉTRICA DO PESTICIDA BENTAZON. Fernando Santos da Silva 1 ; Antonio Rogério Fiorucci 2 ; Edemar Benedetti Filho 3, Gilberto José de Arruda 3. UEMS-CInAM Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul Centro Integrado de Analise e Monitoramento Ambiental, C.Postal 351, CEP Dourados-MS 1 Bolsista PIBIC/UEMS. fernandoquimicauems@yahoo.com.br 2 Orientador. 3 Colaborador. Resumo Bentazon é usado como herbicida pós-emergente no controle de ervas daninhas em diversas culturas. Este herbicida não se une às partículas do solo o que sugere um alto potencial de contaminação para águas o que leva a necessidade do desenvolvimento de métodos analíticos simples e sensíveis para sua determinação em águas. Estudos anteriores mostram que o emprego das técnicas eletroanalíticas tem fornecido resultados satisfatórios, além de apresentar vantagens como rapidez e baixo custo nas análises. O objetivo deste trabalho é estudar condições ótimas para detecção voltamétrica de bentazon com microeletrodo de fibra de carbono (CFM) com a utilização de surfactante e pré-tratamento eletroquímico. Inicialmente foi realizada a caracterização do CFM ( = 11±2 µm, BAS, EUA) na forma de disco. Os estudos iniciais utilizando voltametria cíclica (CV) foram realizados para definir as melhores condições de composição e ph do eletrólito de suporte e velocidade de varredura. Empregando voltametria de onda quadrada (SWV) foi definido o melhor tempo de equilíbrio e avaliada a eficiência do uso dos surfactantes brometo de cetiltrimetilamônio (CTMAB) e Triton X-100 e da aplicação de pré-tratamento eletroquímico ao CFM. Os estudos indicam que o bentazon pode ser melhor detectado utilizando SWV, com o CFM pré-tratado eletroquimicamente e com a utilização de surfactante Triton X-100 adicionado ao eletrólito (solução tampão ácido cítrico/hidrogenofosfato de sódio, ph = 2,2). Palavras chaves: herbicida, ultramicroeletrodo, surfactante. Abstract Bentazon is used as post-emergent herbicide to control weeds in various crops. This herbicide does not bond to soil particles which suggests a high potential for water contamination. This fact leads to the need for simple and sensitive analytical methods for their determination in water samples. Previous studies show that the use of electroanalytical techniques has been provided satisfactory results, in addition to advantages such as speed and low cost. The aim of this study is to determine the optimum conditions for voltammetric detection of bentazon with carbon fiber microelectrodes (CFM) and the use of surfactant and electrochemical pretreatment. Initially it was performed studies to characterize the CFM ( = 11±2 µm, BAS, EUA). Initial studies using cyclic voltammetry (CV) were performed to define the best conditions of composition and ph of the electrolyte support and scan rate. Using square wave voltammetry (SWV) was established to better equilibrium time and evaluated the efficiency of the use of surfactants cetyltrimethylammonium bromide (CTMAB) and Triton X-100 and the application of electrochemical pre-treatment to CFM. Studies indicate that bentazon may be better detected using SWV, the electrochemical pre-treated CFM and addition fo surfactant

2 Triton X-100 to the electrolyte (citric acid /sodium hydrogenphosphate buffer solution, ph = 2.2). Key-words: herbicide, ultramicroelectrode, surfactant. 1) INTRODUÇÃO 1.1 Microeletrodos: definições, vantagens e características. Na década de 1970, a descoberta de propriedades peculiares dos ultramicroeletrodos trouxe novas possibilidades de análise dos processos de eletrodos 1. Quando as dimensões de um eletrodo são reduzidas da escala de milímetros a micrometros, muitas mudanças ocorrem no comportamento voltamétrico de um sistema eletroquímico. Na literatura, tais eletrodos são referidos como eletrodos microvoltamétricos, microeletrodos ou ultramicroeletrodos. As definições propostas por diversos autores para estes eletrodos são muito diferentes: a) eletrodos com pelo menos uma dimensão da ordem de micrometros (entre 0,8 e 50,0 µm 2,3 ) ou menos 4 ; b) eletrodos com dimensões reduzidas 5 e c) ultramicroeletrodo para raio < 20 µm e nanodo para raio < 1 µm 1. Contudo, um artigo técnico 6 preparado pela Comissão de Química Eletroanalítica da Divisão de Química Analítica da IUPAC considera que embora o termo ultramicroeletrodo seja freqüentemente usado na literatura, é preferível para manter a terminologia consistente adotar o termo mais lógico, microeletrodo. Neste artigo, é assumido convencionalmente que um microeletrodo, ME, tem dimensões de dezenas de micrometros ou menos que podem decrescer até a região de submicrometros. Com o uso dos microeletrodos muitas limitações associadas aos eletrodos com dimensões convencionais têm sido minimizadas ou reduzidas devido a suas dimensões serem da mesma ordem que as da camada de difusão. As principais vantagens decorrentes das dimensões reduzidas dos MEs são: a) um estado estacionário para um processo faradáico é atingido rapidamente 1,3,6,7,8 devido ao transporte de massa elevado resultante da forma esférica da camada de difusão; b) efeitos de capacitância reduzida 1,5,7. Visto que a magnitude da capacitância de dupla camada é proporcional à área do eletrodo, esta propriedade é muito reduzida em MEs; c) efeitos da resistência de solução reduzidos 1,5,8. A resistência da solução pode distorcer severamente os dados eletroquímicos e, antes do uso dos MEs, até mesmo inviabilizar medidas em muitos solventes. Os problemas resultantes da queda ôhmica de potencial (ir) são minimizados com o uso dos MEs devido as correntes medidas serem muito pequenas;

3 As aplicações mais variadas dos MEs são descritas em revisões bibliográficas 1,3,6,8,9. Em eletroanalítica, os MEs são empregados em análise eletroquímica de traços e em medidas voltamétricas in vivo, como detectores em sistemas em fluxo (HPLC, FIA e eletroforese capilar) e como sensores analíticos para substâncias gasosas. 1.2 Herbicida Bentazon e seus métodos de análise Bentazon é usado como herbicida pós emergente no controle de ervas daninhas nas culturas de feijão, arroz, milho, amendoim, hortelã e soja. Este pesticida não se une às partículas do solo e tem alta solubilidade em água. Essas características geralmente sugerem um alto potencial de contaminação nos lençóis freáticos. Segundo legislação brasileira 10 que estabelece o padrão de potabilidade da água para consumo humano, o valor máximo permitido para bentazon em água potável é 300 µg/l(1,25x10-6 mol/l). De acordo com Diretriz de uma Comissão da Comunidade Européia (Directive 91/414/EEC) 11, é fixado que a concentração média anual de qualquer pesticida ou de metabólito relevante não deve exceder a concentração de 0,1 µg L -1 em água subterrânea, o que equivale para o herbicida bentazon a 4,16x10-10 mol/l. A maioria dos trabalhos encontrados para a determinação de Bentazon utiliza-se das técnicas cromatográficas. Alternativamente ao uso da cromatografia, está ocorrendo um aumento do emprego das técnicas eletroanalíticas para o desenvolvimento de novos procedimentos de análise dos pesticidas 12. Dentre estas técnicas eletroanalíticas, a voltametria apresenta um maior destaque. A principal vantagem da voltametria é a possibilidade de se determinar diretamente a concentração de pesticidas em matrizes naturais, sem as etapas prévias de separações e pré-tratamentos necessárias nas determinações cromatográficas 13. Outra vantagem da voltametria é a sensibilidade da técnica. Limites de detecção abaixo do nível de ppb podem ser atingidos adotando o estado de arte em instrumentação e a préconcentração do analíto sobre a superfície do eletrodo 13. Adicionalmente, a análise voltamétrica apresenta custos mais reduzidos, que incluem desde aquisição e manutenção do equipamento. Há na literatura descrição de apenas quatro métodos eletroanalíticos para determinação ou detecção de Bentazon. Estes trabalhos demonstram que os métodos eletroanalíticos para a determinação de Bentazon, embora vantajosos pela sua simplicidade e custo, apresentam sensibilidade ainda insuficiente para a análise desta substância em amostras de água no nível de concentração requerido nas legislações nacional 10 e européia 11. Portanto,

4 o desenvolvimento de métodos eletroanalíticos mais sensíveis com menor valor de limite de detecção é necessário para análise deste herbicida em amostras de água. Ainda, a partir destes estudos voltamétricos 14,15,17 e 18, verifica-se problemas de passivação ou perda de resposta dos eletrodos a base de carbono para a detecção anódica de bentazon. Nos estudos com eletrodo de pasta de carbono, faz-se necessária a renovação de superfície após cada registro do voltamograma 15,17 e 18 e para o estudo com eletrodo de carbono vítreo 14 emprega-se de tratamentos eletroquímicos e do uso de surfactante Triton X-100 para evitar a perda de resposta após varreduras sucessivas de potencial. O objetivo deste trabalho é estudar a viabilidade de desenvolvimento de um método empregando voltametria e microeletrodos de fibra de carbono para determinação de bentazon, visto que não há trabalhos na literatura utilizando o emprego desta técnica e deste sensor. 2) METODOLOGIA 2.1 Uso de equipamentos Foi utilizado para os estudos o potenciostato/galvanostato AUTOLAB PGSTAT30 (Eco Chemie) em interface com um microcomputador, dispondo da Workstation AUTOLAB SOFTWARE ECOCHEMIE versão 4.9 para, aquisição e tratamento de dados. Durante todas as medidas voltamétricas ao longo dos estudos, utilizou-se uma cela eletroquímica de três eletrodos, tendo o eletrodo de Ag/AgCl KCl, 3M como eletrodo de referência, um eletrodo de fio de platina como contra-eletrodo, e o microeletrodo de fibra de carbono sendo o eletrodo de trabalho. A cela eletroquímica utilizada suporta o volume de até 30 ml. Para o polimento do eletrodo utilizou-se a politriz de velocidade variável da marca Teclago. Para o ajuste do ph das soluções utilizou-se o phmetro da marca HANNA com eletrodo de vidro e sensor de temperatura em aço inox, e agitador magnético HANNA (modelo HI 190 M). O polimento da superfície dos microeletrodos foi realizado, inicialmente, sobre o prato da politriz contendo um feltro embebido com suspensão de α-alumina, e rotação de 300 rpm. Imediatamente após o polimento, os eletrodos eram imersos em água destilada sobre a ação de banho de ultra-som por 1 minuto, também foram imersos em 2-propanol sobre ação do ultra-som por mais 1 minuto. Este procedimento se mostrou insatisfatório, pois resultou no registro de voltamogramas cíclicos com elevado grau de esterése. Posteriormente, foram testados vários procedimentos de polimento variando o tempo de polimento, a forma (manual ou mecânica) e o tempo de sonificação. O procedimento de polimento que resultou

5 em melhores resultados foi realizado sobre o feltro embebido de α-alumina, e polimento de forma manual, sem utilizar rotação mecânica, pela rotação do microeletrodo sobre a superfície do feltro durante 1 minuto, sendo 30s no sentido horário e 30s no sentido anti-horário, ou vice-versa. Imediatamente após o polimento, os eletrodos eram imersos em água destilada sobre ação de banho de ultra-som por 30s e depois enxaguados com 2-propanol. 2.2 Preparo dos eletrólitos de suporte Para os estudos voltamétricos utilizaram-se como eletrólito de suporte as seguintes soluções tampão de diferentes valores de ph (2,2 e 3,4) e diferentes composições. A solução tampão de ph 2,2 foi preparada pela mistura de 40 ml de solução de hidrogenofosfato de sódio dodecahidratado (Na 2 HPO 4.12H 2 O) 0,2 mol/l e 1960 ml de ácido cítrico (C 6 H 8 O7) à 0,1 mol/l. Preparou-se o tampão de ph 3,4 pela mistura de 1448 ml de ácido cítrico (C 6 H 8 O7) 0,1 mol/l e 552 ml de hidrogenofosfato de sódio (Na 2 HPO 4 ) 0,2 mol/l. Foram preparados também tampões de ph 3,4 do tipo Britton Robinson. Preparou-se a solução de ph 3,4 pela mistura de 210 ml das soluções de ácido bórico H 3 BO 3, ácido acético CH 3 COOH, ácido fosfórico H 3 PO 4 e 153 ml de hidróxido de sódio NaOH; todas as soluções a 0,2 mol/l. Os seguintes volumes foram adicionados em um béquer de 1 litro sob a ação de um agitador magnético, o ajuste do ph foi realizado adicionando o volume da solução de hidróxido de sódio lentamente até se atingir o valor de ph referente ao tampão. 2.3 Preparo da solução etanólica de bentazon apartir da solução comercial O preparo da solução estoque de Bentazon foi preparada de acordo com procedimento proposto por Garrido et al 14. Inicialmente para o estudo do Bentazon sobre a superfície dos microeletrodos de fibra de carbono, foi realizado o procedimento de purificação da formulação comercial do pesticida. Para o processo, utilizou-se uma alíquota de 25,0 ml do produto comercial, sendo que o sal dissódico de Bentazon presente na alíquota foi precipitado na sua forma ácida pela adição lenta de aproximadamente 1,6 ml de ácido acético (P. A). O precipitado obtido foi separado por filtração a vácuo utilizando um funil de placa sinterizada. O filtrado foi seco em estufa por aproximadamente 40 minutos, a uma temperatura de 95 C sem aplicação de vácuo. Uma solução estoque foi preparada, pela dissolução de 0,2415 g de Bentazon na sua forma ácida em 100mL de etanol absoluto para o inicio dos estudos de detecção do bentazon.

6 2.4 Caracterização dos microeletrodos Para a realização dos estudos propostos foram empregados microeletrodos (CFMs) de fibra de carbono na forma de disco adquiridos comercialmente (BAS, EUA). Os microeletrodos recentemente polidos foram testados através de sua resposta para a redução do íon hexacianoferrato(iii). O raio aparente 4e22 do microeletrodo foi determinado por voltametria cíclica (ν = 5 mv s -1, intervalo de potenciais entre +0,6 e -0,32 V) usando a corrente limite de difusão de voltamogramas no estado estacionário para solução de K 3 [Fe(CN) 6 ] 1 mmol L -1 em KCl 0,1 mol L Estudos iniciais com voltametria cíclica Inicialmente foi estudado o comportamento eletroquímico do pesticida bentazon sobre a superfície de CFM sem qualquer modificação eletroquímica usando a técnica de voltametria cíclica (CV) com velocidades convencionais de varredura de potencial. Para o estudo eletroanalítico de bentazon, o ph da solução tampão foi de 2,2 ou 3,4 devido a otimização do ph do eletrólito de suporte em estudos voltamétricos anteriores 14,15,17e18 usando outros eletrodos de carbono. Neste estudo, foram otimizados os seguintes parâmetros para a detecção de bentazon: intervalo de potencial de trabalho, velocidade de varredura e composição e ph do tampão usado como eletrólito. 2.6 Estudos com voltametria de onda quadrada A voltametria de onda quadrada dentre as técnicas eletroanalíticas é bastante sensível e sua utilização proporciona bons limites de detecção. Para efeitos de comparação foi realizado o estudo empregado CV e SWV para a resposta de bentazon com tempo de equilíbrio (t eq ) de 30 s. Para CV, a velocidade de varredura (ν) adotada foi de 50,0 mv s -1 : Em SWV, foram utilizados os seguintes parâmetros: - freqüência (f): 8,325 Hz. - amplitude (a): 25,05 mv. - altura de degrau ( E): 6,00 mv. 3) RESULTADOS 3.1 Estudos para determinação do diâmetro aparente dos CFMs.

7 Neste estudo foram determinados os diâmetros aparentes dos microeletrodos. Os voltamogramas obtidos para uma solução de ferricianeto de potássio K 3 [Fe(CN) 6 ] 1 mmol L -1 em KCl 0,1 mol L -1 apresentaram a forma de sigmóide, resposta típica dos CFMs em condições de estado estacionário, proporcionada pela difusão do tipo radial e camada de difusão semi-esférica. Abaixo na figura 3.1 temos o voltamograma cíclico obtido para o CFM. 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6 I/nA -0,8-1,0-1,2-1,4-1,6-1,8-0,4-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 E/V(vs Ag/AgCl, KCl 3M) Figura Voltamograma cíclico característico para solução de K 3 [Fe(CN) 6 ] 1 mmol L -1 em KCl 0,1 mol L -1 obtido com CFM. O raio dos UMEs foram calculados utilizando a equação a seguir: ilim = 4 nfrdc Onde: i lim corrente limite, n - numero de elétrons, F - constante de Faraday (96485 C mol -1 ), R - raio do microeletrodo, D - coeficiente de difusão (7,6 x10-6 cm 2 s -1 ), C - concentração da espécie eletroativa. Para estimativa do valor da corrente limite, esta foi determinada através de um método gráfico chamado método do ponto 26. Neste método, a partir das linhas de referência (tangentes) traçadas, pode-se obter o valor da altura entre os intervalos de máximo e mínimo da corrente, ou seja, a altura da onda, sendo feito em seguida o tratamento matemático para obter o valor da corrente em na. Consequentemente, o valor do raio obtido foi multiplicado por dois obtendo-se o diâmetro dos CFM: d = 2. Na tabela 3.1 são apresentados os valores médios dos diâmetros aparentes dos três CFMs com seus respectivos valores de desvio padrão relativo (RSD) correspondente a exsicata (n=6) e as médias de potencial de meio pico (E 1/2 / V). Tabela Diâmetros médios (d m ) aparentes determinados para os CFMs r

8 Conforme os dados apresentados na tabela 3.1, o diâmetro aparente do CFMs está dentro dos padrões fornecidos pelo fabricante 11±2 µm, o que confirma as dimensões reduzidas características de um CFM. CFM d m / µm RSD / % E 1/2 / V 1 9,013±0,193 2,148 0,223±0, ,257±0,355 3,840 0,219±0, ,673±0,181 1,873 0,246±0,027 média 9,314±0,243 2,620 0,229±0, Estudo da composição e ph dos eletrólitos de suporte Foram realizados estudos sobre a melhor composição do eletrólito de suporte e ph ótimo para a analíse utilizando voltametria cíclica, sendo o procedimento de polimento e limpeza do microeletrodo realizado como descrito anteriormente. Entre os eletrólitos analisados (Figura 3.2), a solução tampão de ph 2,2 composta por hidrogenofosfato de sódio (Na 2 HPO 4 ) e ácido cítrico (C 6 H 8 O 7 ), mostrou-se mais adequada para o estudo do pesticida devido ao perfil mais estável do voltamograma e menor valor de corrente no intervalo de potencial analisado de 0,25 V á 1,3 V. Quanto mais estável o valor da corrente no intervalo de potencial de trabalho para a detecção da espécie eletroativa, melhor será o eletrólito, pois o pico obtido com a espécie eletroativa será mais definido I / na C 6 H 8 O 7 /Na 2 HPO 4 ph 2,2 C 6 H 8 O 7 /Na 2 HPO 4 ph 3,4 BR ph 3, E / V Figura Voltamogramas cíclicos dos eletrólitos, com velocidade de varredura de 50 mv s Estudo da velocidade de varredura Foram realizadas medidas entre os intervalos de velocidade que variam entre 10 mv s - 1 e 1V s -1.Observando o voltamograma obtido (Figura 3.3), constatamos que com a repetição do processo de ciclagem, ocorre a diminuição do sinal obtido, devido ao processo chamado de

9 passivação do eletrodo, uma perda de resposta do microeletrodo devido a processos que ocorrem na sua superfície, possivelmente a adsorção de produtos da oxidação eletroquímica do bentazon. A Figura 3.4.a mostra os voltamogramas (primeiras ciclos de varreduras) para soluções de bentazon registrados com velocidades entre 0,2 e 1 V s -1 e a Figura 3.4.b apresenta voltamogramas registrados com velocidades entre 10 e 100 mv s -1. Mesmo empregando baixas velocidades, foram obtidos voltamogramas para as soluções de Bentazon fora do estado estacionário (forma de sigmóide), observando picos para oxidação do bentazon. A Figura 3.5 mostra duas regiões de correlação linear da corrente de pico com a raiz quadrada da velocidade de varredura indicando que o processo de oxidação do bentazon sobre a superfície do CFM não é controlado apenas por difusão. Estas duas variações lineares da corrente de pico com a raiz quadrada da velocidade de varredura são representadas por duas equações matemáticas representando as retas obtidas (I p (na) = a + b.ν 1/2 ) por regressão linear entre a corrente de pico e a velocidade de varredura: 1ª região: I p (pa) = (-8,87365±2,85406) + (6,11438±0,42096).ν 1/2 (mv s -1 ), com r =0,98381 e n= 9, para o intervalo de v de 10 a 90 mv s -1. e 2ª região: I p (pa) = (-91,7255±21,6475) + (15,0468±1,49168).ν 1/2 (mv s -1 ), com r = 0,98558 e n= 5, para o intervalo de v de 100 a 500 mv s Eletrólito Bent sc1 Bent sc2 Bent sc5 Bent sc10 I / na E / V Figura Voltamograma do estudo da velocidade do bentazon realizada a 900mV/s no intervalo de potencial de a +1.3 V com o CFM.

10 I / na mv/s 500 mv/s 900 mv/s 400 mv/s 800 mv/s 300 mv/s 700 mv/s 200 mv/s 600 mv/s I / na 0, mv/s 50 mv/s 90 mv/s 40 mv/s 0,10 80 mv/s 30 mv/s 70 mv/s 20 mv/s 0,08 60 mv/s 10 mv/s 0,06 0,04 0,02 0,00-0, E / V 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 E / V Figura 3.4 a)voltamogramas cíclicos do estudo da velocidade de varredura de 200mV/s a 1V/s e b)voltamograma do estudo da velocidade de 10mV/s a 100mV/s I p / pa ν 1/2 / (mv) 0,5 s -0,5 Figura Dependência da corrente de pico em função da raiz quadrada da velocidade de varredura para solução de Bentazon. 1 a região: v= mv s -1 e 2 a região: mv s -1. O estudo da velocidade indica que a corrente de pico e potencial de pico são dependentes da velocidade de varredura. A existência de duas regiões de dependência linear da corrente com a velocidade de varredura pode ser atribuída à contribuição da adsorção do analíto sobre a fibra de carbono ser maior em velocidades mais elevadas. 3.4 Estudo voltametria de onda quadrada Com o objetivo de buscar uma melhor sensibilidade e melhor resposta para a detecção voltamétrica do bentazon foi utilizada a SWV. Foram feitas medidas comparativas com as duas técnicas: CV e SWV. As medidas realizadas utilizando CV foram feitas com os parâmetros otimizados de velocidade de varredura e intervalo e potencial de trabalho para a detecção do bentazon utilizando CFMs.

11 Os valores médios e desvio padrão de corrente de pico, potencial de meio pico e largura de meio pico, obtidos com SWV e CV usando velocidades de varredura idênticas são apresentados na Tabela 3.2 Com o estudo podemos concluir que a utilização de SWV é mais recomendada para a detecção do bentazon, a corrente de pico obtida utilizando onda quadrada foi cerca de 186 % maior que a corrente de pico utilizando voltametria cíclica. Tabela Valores médios e desvios padrão obtidos (n = 9) para corrente de pico, potencial de pico e potencial de meio pico, utilizando CV e SWV, no intervalo de potencial de 0.6 V á 1.45 V Técnica I p /pa E p / V w (½) / V RSD (I p ) / % CV 2,9361±1,5324 1,2373±0,065 0,2422±0, ,20 SWV 11,3216±7, ,2525±0,1976 0,1435±0, ,10 A figura 3.6 mostra os voltamogramas obtidos para o bentazon utilizando ambas as técnicas. Analisando o perfil do pico anódico do bentazon utilizando onda quadrada podemos concluir que este apresenta uma melhor resolução, enquanto que com a utilização de voltametria cíclica o pico apresenta distorção no perfil do voltamograma I / na Cíclica Onda quadrada E / V Figura 3.6 Voltamogramas obtidos, utilizando voltametria cíclica e de onda quadrada para uma solução de bentazon 125µM. 3.5 Estudo da influência do tempo de equilíbrio em SWV O estudo indicou como previsto um aumento da corrente de pico com o aumento do tempo de equilíbrio (Tabela 3.3e Figura 3.7). Contudo, este aumento é pouco significativo até o tempo de equilíbrio de 60 s, a partir deste tempo o sinal tende a diminuir ou se estabilizar, provavelmente devido saturação da superfície do eletrodo.

12 Tabela Média e desvio padrão para corrente de pico (I p ) e potencial de pico (E p ) para medidas SWV com solução de bentazon 125 µm usando diferentes tempos de equilíbrio t / s I p / pa E p / V W 1/2 / V RSD / % para I p 15 6,56812±5, ,29618±0, ,11428±0, , ,98908±1, ,17604±0, ,12496±0, , ,2725±12,4572 1,17248±0, ,12856±0, , ,0191±1,9886 1,17126±0, ,12974±0, ,8673 Considerando os desvios padrão obtidos que tornam os valores de corrente de pico praticamente constantes, podemos definir como o tempo ótimo de equilíbrio de aplicação do potencial inicial de varredura o de 30s devido ao menor desvio padrão relativo (RSD) para as medidas com este tempo Ip / pa E / V aplicado Figura 3.7 Dependência da corrente de pico com o tempo de equilíbrio na aplicação da onda quadrada, utilizando Bentazon 125µM). 3.6 Estudo do uso de surfactantes Procurando obter melhores resultados na detecção de Bentazon, foram feitas medidas utilizando surfactantes em concentrações adicionadas ao eletrólito de suporte. Os surfactantes têm como objetivo em medidas eletroquímicas evitar a adsorção de produtos de oxidação na superfície do CFM, evitando assim que haja passivação do eletrodo e perda de resposta. A utilização do surfactante pode alterar parâmetros como corrente de pico, potencial de pico, potencial de meio pico entre outros. Em um estudo inicial foi utilizado o surfactante CTMAB. Para este estudo utilizou-se o surfactante CTMAB na concentração de 2, mol/ L no eletrólito. Os valores obtidos de corrente de pico (I p ), potencial de pico (E p ) e potencial de meio pico (w 1/2 ) são apresentado na Tabela 3.4. Os estudos utilizando o surfactante (CTMAB) não apresentaram boa

13 reprodutibilidade e sensibilidade. A corrente de pico após a adição de surfactante apresentou uma diminuição de 79,80% o que mostra ser inviável a utilização do surfactante. Os voltamogramas deste estudo são mostrados na Figura 3.8. Tabela 3.4 Valores obtidos para o estudo de bentazon concentração 125 µm, utilizando SWV, sem e com o uso do sulfactante na concentração na célula de 2, mol/l -1. [CTMAB] / mol I p /pa E p / V w (½) / V RSD / % para I p L ,774±17,4348 1,1677±0,0123 0,1309±0, ,1453 2, ,4007±3, ,1560±0,0130 0,1440±0, , I / pa Bentazon Bentazon/sulfactante E / V Figura 3.8 Voltamograma de onda quadrada, referente ao comportamento eletroquímico do Bentazon sem surfactante, e com a adição de surfactante CTMAB ao eletrólito. Um segundo surfactante Triton X-100 foi testado para a resposta anódica do bentazon. Os resultados utilizando o eletrólito contendo triton se mostraram satisfatórios devido ao aumento na corrente de pico, com isto se deu o inicio de um estudo com o objetivo de otimizar uma concentração ótima de triton para ser usado no eletrólito de suporte. Diversas soluções contendo diferentes porcentagens de triton foram testadas para a resposta do bentazon. As porcentagens das soluções preparadas e os valores médios e desvio padrão de corrente de pico (Ip), potencial de pico (E p ) e largura de meio pico (w 1/2 ) e desvio padrão relativo (RSD) são apresentados na tabela a seguir.

14 Tabela Média, desvio padrão para corrente de pico (Ip), potencial de pico (Ep) e largura de meio pico (W 1/2 ) e desvio padrão relativo (RSD) utilizando SWV para medidas com Bentazon 250µmol L -1 obtidos com diferentes concentração de Triton X-100 presente no eletrólito [Triton] / % I p /pa E p / V w (½) / V RSD/ % (I p ) 0 33,7692± 9,8702 1,1643±0,0058 0,1368±0, ,2285 0,004 45,7614± ,1605±0,0049 0,1297±0, ,2721 0,012 49,3964±15,8163 1,1534±0,0159 0,1378±0, ,0191 0,020 90,7064± 5,9609 1,1305±0,0053 0,1402±0,0118 6,5716 0,040 67,6488±15,4493 1,1498±0,0010 0,1428±0, ,8375 0,060 66,1738±15,4493 1,1474±0,0038 0,1547±0, ,3465 0,080 50,7010±10,5965 1,1544±0,0095 0,1408±0, , ,2868±13,2665 1,1720±0,0107 0,1301±0, ,5468 O uso de Triton em todas as concentrações utilizadas gerou um aumento na corrente de pico, o que mostra uma melhor condição de detecção do bentazon, sendo que na concentração de 0,020% (v/v) a corrente de pico é máxima. Porcentagens utilizadas maiores de 0,020% mostraram uma diminuição da corrente de pico com brusca queda no valor de corrente de pico utilizando 0,100% de Triton. Os voltamogramas obtidos neste estudo são mostrados na Figura 3.9. I p / pa % 0,012 % 0,020 % 0,060 % 0,100 % E / V Figura 3.9 Voltamogramas cíclicos obtidos para a detecção de bentazon utilizando CFM e surfactante Triton em diferentes concentrações em porcentagem volume/volume. 3.7 Estudo do pré - tratamento eletroquímico do CFM O desempenho do CFM para a detecção do pico anódico do bentazon foi avaliado após aplicação de diversos pré-tratamentos eletroquímicos. Os pré-tratamentos adotados inicialmente incluem a aplicação de potenciais catódicos ou anódicos por um tempo de 5 s.

15 Foram realizados pré-tratamentos aplicando potenciais que variaram de -1 à +1 V, os resultados são apresentados a seguir na tabela 3.6. Tabela 3.6 Valores de média e desvio padrão (n = 6) para corrente de pico, potencial de pico, e desvio relativo, obtidos para uma solução de bentazon 250µM com CFM pré-tratados eletroquimicamente pela aplicação de diferentes potenciais. E / V aplicado I p /pa E p / V RSD / % para I p Sem tratamento 39,7056±16,4275 1,1911±0, ,3732-1,0 40,9164±22,3900 1,1861±0, , ,9052±19,1676 1,1831±0, , ,1736±12,5798 1,1812±0, , ,8968±16,3170 1,1762±0, , ,6872±14,2338 1,1673±0, ,9834 0,0 71,9400±24,3071 1,1543±0, , ,2910±26,9615 1,1636±0, , ,3784±39,0702 1,1543±0, , ,9122±37,7358 1,1602±0, , ,1586±38,7158 1,1594±0, , ,0 110,6260±50,7546 1,1653±0, ,8794 Com base nas tabela 3.6, os melhores resultados em termos de sensibilidade (corrente média de pico) são obtidos quando o CFM é modificado por pré-tratamentos anódicos sendo que a aplicação dos potenciais +0,8V e +1,0 apresentaram os melhores resultados. A figura 3.10 mostra a dependência da corrente de pico em função do potencial aplicado no tratamento eletroquímico. A Figura mostra uma região de valor de corrente praticamente constante entre -1,0V e -0,2V, e um aumento do valor da corrente entre 0 V e +1V I p / pa n = E / V aplicado Figura Dependência da corrente de pico em função do potencial aplicado para o pré-tratamento eletroquímico do CFM, para uma solução de bentazon 250µM.

16 A Figura 3.11 mostra os voltamogramas de onda quadrada de bentazon e do eletrólito de suporte registrados com CFM submetido a pré-tratamento eletroquímico anódico +1,0V. Os voltamogramas de bentazon registrados após diferentes pré-tratamentos do CFM apresentam picos bem definidos sendo que ambos os tratamentos catódico e anódico não provocaram distorções no perfil dos voltamogramas E le tró lito S e m tra ta m e n to P ré -tra ta m e n to 10 0 I p / pa E / V Figura Voltamogramas de onda quadrada de Bentazon 250 µmol L -1 registrados com CFM sem tratamento e com tratamento eletroquímico aplicando um potencial de +1V Otimização do tempo de aplicação do potencial anódico do pré - tratamento eletroquímico do CFM Este estudo foi realizado devido ao fato que o emprego do pré-tratamentos do tipo anódico possibilitou a obtenção de valores de corrente de pico maiores e conseqüentemente melhoraram a sensibilidade e a reprodutibilidade das medidas utilizando SWV. A otimização do tempo de aplicação do potencial anódico ao CFM foi restringido a aplicação dos potenciais de +0,8 e +1,0V devido ao melhores resultados apresentados pela aplicação destes potenciais dentro da faixa de potencial anódico aplicado. A tabela 3.7 apresenta os resultados deste estudo.

17 Tabela Valores de média e desvio padrão (n = 6) para corrente de pico, potencial de pico, largura de meio pico e desvio relativo de I p, para uma solução de bentazon 125µM utilizando diferentes tempos e potencias de aplicação do pré-tratamento eletroquímico ao CFM. t/s Ep / V I p /pa E p / V w (½) / V RSD (I p ) /% Pela análise dos dados da Tabela 3.7 fica evidente que com o tempo de aplicação do potencial anódico de 5s, ocorre um aumento da corrente média de pico, o que é interessante em termos de sensibilidade, porém aumentando-se o tempo de pré-tratamento o ganho de sensibilidade é perdido. Contudo, com o aumento do tempo ocorre, de modo geral, um aumento da reprodutibilidade expresso pelos menores valores de desvio padrão relativo (RSD). - 69,008±39,9685 1,1831±0,0240 0,1450±0, , ,9864±33,6331 1,2036±0,0228 0,1447±0, , ,6670±33,1806 1,1997±0,0206 0,1415±0, , ,8733±13,7356 1,1772±0,0103 0,1342±0, , ,4991±13,0084 1,1745±0,0060 0,1390±0, , ,2697±17,5214 1,1951±0,0086 0,1421±0, , ,9901± 7,0859 1,1970±0,0119 0,1421±0, ,62 4) DISCUSSÃO Os estudos descritos neste trabalho mostram que a detecção e o estudo do Bentazon também podem ser realizados na superfície dos CFMs, e apresentam resultados satisfatórios assim como os resultados desenvolvidos com o pesticida utilizando o eletrodo de pasta de carbono. Os estudos indicaram que o melhor eletrólito de suporte para o estudo do Bentazon é a solução tampão de ph 2,2 com composição de fosfato de sódio monobásico (Na 2 HPO 4 ) e acido cítrico (C 6 H 8 O 7 ). Os resultados mostram que a janela de potencial apropriada para o estudo é de +0,25V a +1,3V, e que o bentazon pode ser melhor detectado utilizando a técnica de SWV. O estudo também indica que uma melhoria de sensibilidade e reprodutibilidade é alcançada com o uso de concentração adequada do surfactante Triton X-100 e de tempo e potencias ótimos de pré-tratamento anódico do microeletrodo de fibra de carbono. 5) AGRADECIMENTO de FSS. A Fundect pelo apoio financeiro (Proc. 23/ /2007) e ao PIBIC-UEMS pela bolsa

18 6. BIBLIOGRAFIA 1].Heinze, J Ultramicroelectrodes in electrochemistry. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 32: Machado, S. A. S.; Mazo, L. H. & Avaca, L. A A complete instrument design for electrochemical measurements with ultramicroelectrodes. J. Braz. Chem. Soc. 3: 89, 3.Correia, A. N.; Mascaro, L. H.; Machado, S. A. S.; Mazo, L. H. & Avaca, L. A Ultramicroeletrodos. Parte 1. Revisão teórica e perspectivas. Quím. Nova 18: 475,. 4.Ching, S.; Dudek, D. & Tabet, E Cyclic voltammetry with ultramicroelectrodes. J. Chem. Edu. 71: 602,. 5.Wightman, R. M. & Wipf, D. O Voltammetry at ultramicroelectrodes. IN: Electroanalytical Chemistry. A Series of Advances. BARD, A. J. (Ed.), Vol 15, Nova York, Marcel Dekker, p Stulík, K.; Amatore, C.; Holub, K.; Marecek, V. & Kutner, W Microelectrodes. Definitions, characterizations, and applications. Pure Appl. Chem. 72: Wightman, R. M Microvoltammetric electrodes. Anal. Chem. 53: 1125A. 8.Murthy, A. S. N Electrochemical studies at ultramicroelectrodes Ind. J. Chem. 31A: Ciszkowska, M. & Stojek, Z Voltammetry in solutions of low ionic strength. Electrochemical and analytical aspects. J. Electroanal. Chem. 466: 129, 10. BRASIL, Ministério da Saúde, PORTARIA N.º 518, de 25 de março de EUROPEAN UNION, European Commission (1991) Directive 91/414/EEC Concerning the Placing of Plant Protection Products on the Market. O J L 265/87, Vaz, C. M. P.; Crestana, S.; Machado, S. A. S.; Mazo, L. H. & Avaca, L. A Análise de pesticidas por técnicas eletroanalíticas. CNPDIA, No 7, p.1-12, 13. Brett, C.M.A Electrochemical sensors for environmental monitoring. Strategy and examples. Pure Appl. Chem. 73: Garrido, E.M.; Lima, J.L.C.; Delerue-Matos, C.M. & Brett, A.M.O Electrochemical oxidation of bentazon at a glassy carbon electrode. Application to the commercial herbicide. Talanta, v.46, p , 15. Silva Júnior, P.R.V.;VAZ, C.M.P.; Mattoso, L.H.C Determinação eletroanalítica do herbicida bentazon em eletrodo de pasta de carbono. IN:25ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química (SBQ). 16. Cerejeira, R.P.A.G.; Delerue-Matos, C.; Vaz, M.C.V.F Development of an FIA system with amperometric detection for determination of bentazone in estuarine waters. Anal Bional Chem,v. 373, p Marchesin, C.M.; Fiorucci, A.R.; Arruda, G.J. & Benedetti Filho, E Desenvolvimento de uma metodologia para determinação do herbicida bentazon em formulação comercial por voltametria de onda quadrada com eletrodo de pasta de carbono In: 13º Encontro Nacional de Química Analítica, 12 a 16 de setembro de 2005, Niterói: Universidade Federal Fluminense, p Marchesin, C.M.; Fiorucci, A.R.; Arruda, G.J. & Benedetti Filho, E. Oxidação eletroquímica de bentazon em eletrodo de pasta de carbono In: XV Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica,Londrina: Universidade Estadual de Londrina, ETA 35, p

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