i

UFSM

TESE DE DOUTORADO

ELETRODOS MODIFICADOS E NO MODIFICADOS NA DETERMINAO DE COMPOSTOS SULFURADOS

- UM ESTUDO COMPARATIVO

Zilda Baratto Vendrame

PPGQ

Santa Maria, RS, BRASIL

2004

ii

ELETRODOS MODIFICADOS E NO MODIFICADOS

NA DETERMINAO DE COMPOSTOS SULFURADOS

- UM ESTUDO COMPARATIVO

por

Zilda Baratto Vendrame

Tese apresentada ao Curso de Doutorado do Programa de Ps-Graduao em Qumica,

rea de Concentrao em Qumica Analtica, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obteno do grau de

Doutor em Qumica

PPGQ

Santa Maria, RS, Brasil

2004

iii

Universidade Federal de Santa Maria Centro de Cincias Naturais e Exatas

Programa de Ps-Graduao em Qumica

A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a Tese de Doutorado

ELETRODOS MODIFICADOS E NO MODIFICADOS NA DETERMINAO DE COMPOSTOS SULFURADOS UM

ESTUDO COMPARATIVO

elaborada por Zilda Baratto Vendrame

como requisito parcial para a obteno do grau de

Doutor em Qumica

COMISSO EXAMINADORA:

__________________________________________ Prof. Dr. Paulo Ccero do Nascimento

(Orientador)

__________________________________________ Prof. Dr. Leandro Machado de Carvalho

__________________________________________ Prof. Dra. Denise Schermann Azambuja

iv

__________________________________________

Prof. Dra. Emilse Maria Agostini Martini

__________________________________________ Prof. Dra. Denise Bohrer do Nascimento

Santa Maria, 19 de novembro de 2004.

v

DEDIDO ESTA TESE

As pessoas que me apoiaram de

todas formas, a minha famlia,

principalmente ao meu esposo (Marcio) e

minha filha (Giulia), que me

acompanharam e me deram foras

durante todo o perodo de realizao deste

trabalho.

vi

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Paulo Ccero do Nascimento, pela orientao neste trabalho

e apoio demonstrado ao longo deste tempo.

Prof. Dra. Denise Bohrer do Nascimento, pelos esclarecimentos de

dvidas ao longo deste trabalho.

As pessoas que me apoiaram de todas as formas, a minha famlia,

principalmente a minha filha, Giulia e ao meu esposo, Marcio, que me

acompanharam e me deram foras durante todo o perodo de realizao deste

trabalho.

Aos colegas e amigos Vnia Regina Gabbi Polli, Marieli Marques,

Sandra Maria Ribeiro, Luciana Del Fabro, Adrian Ramirez, Denise

Bertagnolli, Morgana Dessuy, Cristiane Jost, Emilene Becker, Fernanda

Depoi, Claudia Willke, Ana Lcia Rohlfes, Jean Karlo Mendona, Joselito

Trevisan, Eduardo Pilau, Maurcio Hilgemann, Mareni, Leandro Machado de

Carvalho, pela amizade, carinho, apoio e pelos momentos de descontrao

vividos ao longo deste perodo em que trabalhamos juntos.

A todos os funcionrios e professores do departamento de Qumica que

direta ou indiretamente contriburam para o desenvolvimento deste trabalho.

A Deus por ter me ajudado com muita sade e fora de vencer. Muito

obrigado.

vii

SUMRIO

Agradecimentos ............................................................................................vi

ndice de figuras ..........................................................................................xii

ndice de tabelas .......................................................................................xviii

Abreviaes e smbolos usados ................................................................. xix RESUMO ....................................................................................................xxi

ABSTRACT ..............................................................................................xxiii

1.INTRODUO .......................................................................................... 1

1.1 Importncia da determinao de compostos de enxofre ........................... 1

2. REVISO DA LITERATURA ................................................................ 8

2.1 Comportamento eletroqumico de tiocompostos em eletrodo de Hg ....... 8

2.2 Eletrodos modificados............................................................................. 10

2.2.1 Mtodos de imobilizao do modificador............................................ 11

2.2.1.1 Adsoro............................................................................................ 11

2.2.1.2 Eletroadsoro................................................................................... 13

2.2.1.3 Formao de compsitos................................................................... 14

2.2.1.4 Formao de ligao covalente ......................................................... 16

2.2.1.5 Recobrimento com membranas polimricas ..................................... 18

2.3 Determinao e especiao de compostos sulfurados ............................ 20

2.4 Herbicidas................................................................................................ 28

2.4.1 Herbicidas triaznicos........................................................................... 30

2.4.1.1 Herbicidas da classe das tiotriazinas ................................................. 32

2.4.2 Herbicidas tiolcarbmicos .................................................................... 34

viii

2.4.3 Herbicidas e o meio ambiente .............................................................. 35

2.5 Fungicidas etilenobisditiocarbmicos ..................................................... 38

2.5.1 ETU nos organismos vivos .................................................................. 42

3. MATERIAIS E MTODOS................................................................... 44

3.1 Mtodos ................................................................................................... 45

3.1.1 Voltametria de pulso diferencial .......................................................... 45

3.1.2 Voltametria cclica ............................................................................... 46

3.1.3 Espectroscopia de absoro molecular ................................................ 47

3.2 Eletrodos.................................................................................................. 48

3.2.1 Confeco dos eletrodos no modificados........................................... 48

3.2.2 Confeco dos eletrodos modificados.................................................. 50

3.3 Instrumentao ........................................................................................ 50

3.4 Reagentes e solues............................................................................... 52

3.4.1 Reagentes ............................................................................................. 52

3.4.2 Solues ............................................................................................... 54

3.4.2.1 Preparo da soluo padro de sulfeto................................................ 54

3.4.2.2 Preparo da soluo padro de etanotiol............................................. 54

3.4.2.3 Preparo da soluo padro de cistena .............................................. 55

3.4.2.4 Preparo da soluo padro de ETU................................................... 55

3.4.2.5 Preparo das solues padro dos herbicidas ..................................... 55

3.4.2.6 Preparo das solues dos modificadores........................................... 56

3.4.2.7 Preparo das solues dos eletrlitos.................................................. 57

3.5 Controle de contaminaes externas....................................................... 57

4. DISCUSSO DOS RESULTADOS ...................................................... 58

4.1 Introduo................................................................................................ 58

4.2 Reao direta do analito no eletrodo....................................................... 61

4.2.1 Comportamento eletroqumico dos analitos no HMDE....................... 61

ix

4.2.1.1 Comportamento voltamtrico das tiotriazinas com

eletrodo de Hg .................................................................................. 62

4.2.1.2 Comportamento voltamtrico dos tiolcarbamatos com

eletrodo de Hg .................................................................................. 67

4.2.1.3 Comportamento voltamtrico das tiotriazinas e

tiolcarbamatos juntos em soluo, com eletrodo de Hg................... 69

4.2.1.4 Comportamento voltamtrico da ETU com eletrodo de Hg ............. 71

4.2.1.5 Comportamento voltamtrico da cistena com eletrodo de Hg......... 72

4.2.1.6 Comportamento voltamtrico do sulfeto com eletrodo de Hg.......... 74

4.2.1.7 Comportamento voltamtrico do etanotiol com eletrodo de Hg....... 75

4.2.1.8 Determinaes simultneas de compostos sulfurados com

eletrodo de Hg .................................................................................. 76

4.2.2 Comportamento eletroqumico dos analitos no eletrodo de prata ....... 78

4.2.2.1 Comportamento da cistena no eletrodo de prata.............................. 79

4.2.2.2 Comportamento da ETU no eletrodo de prata .................................. 80

4.2.2.3 Comportamento do etanotiol no eletrodo de prata............................ 81

4.2.2.4 Comportamento do sulfeto no eletrodo de prata............................... 83

4.2.3 Comportamento eletroqumico dos analitos no eletrodo de ouro ........ 84

4.2.3.1 Comportamento eletroqumico da cistena no eletrodo de ouro ....... 86

4.2.3.2 Comportamento eletroqumico do etanotiol no eletrodo de ouro ..... 87

4.2.3.3 Comportamento eletroqumico da ETU no eletrodo de ouro ........... 89

4.2.3.4 Comportamento eletroqumico das tiotriazinas no eletrodo

de ouro ............................................................................................. 90

4.3 Reao do analito com o modificador em soluo ................................. 91

4.3.1 Comportamento espectrofotomtrico dos modificadores .................... 92

4.3.1.1 Comportamento espectrofotmtrico do DTNB................................. 92

4.3.1.2 Comportamento espectrofotomtrico do OPA.................................. 94

x

4.3.1.3 Comportamento espectrofotmtrico do Cu(acac)2............................ 97

4.3.1.4 Comportamento espectrofotomtrico do NPNa................................ 99

4.3.1.5 Comportamento espectrofotomtrico da FCTA.............................. 101

4.4 Comportamento dos analitos com eletrodo de amlgama Ag/Hg ........ 105

4.4.1 Comportamento da cistena com eletrodo Ag/Hg.............................. 105

4.4.2 Comportamento da ETU com o eletrodo Ag/Hg ............................... 106

4.4.3 Comportamento do etanotiol com o eletrodo Ag/Hg......................... 108

4.4.4 Comportamento das tiotriazinas com o eletrodo Ag/Hg.................... 109

4.4.5 Comportamento dos tiolcarbamatos com o eletrodo Ag/Hg ............. 111

4.4.6 Comportamento do sulfeto com o eletrodo Ag/Hg............................ 112

4.5 Reao dos analitos com eletrodos compsitos .................................... 113

4.6 Reao dos analitos com o modificador em soluo com o

eletrodo Ag/Hg ............................................................................... 115

4.6.1 Comportamento do sulfeto com eletrodo de Ag/Hg na

presena do Cu(acac)2 .................................................................... 115

4.6.2 Comportamento do etanotiol com eletrodo Ag/Hg na

presena do Cu(acac)2 .................................................................... 117

4.7 Reao do modificador com a superfcie do eletrodo e aps

com o analito .................................................................................. 118

4.7.1 Eletrodo de Ag quimicamente modificado com NPNa...................... 119

4.7.2 Eletrodo Ag/Hg quimicamente modificado

com NPNa - Ag/HgNPNa ............................................................ 121

4.7.2.1 Comportamento da ETU com o eletrodo Ag/HgNPNa .................. 121

4.7.2.2 Comportamento das tiotriazinas com o eletrodo Ag/HgNPNa....... 122

4.8 Avaliao dos resultados....................................................................... 124

4.8.1 Tiotriazinas......................................................................................... 125

4.8.2 Tiolcarbamatos ................................................................................... 126

xi

4.8.3 Cistena............................................................................................... 127

4.8.4 Etanotiol ............................................................................................. 128

4.8.5 ETU .................................................................................................... 130

4.8.6 Sulfeto ................................................................................................ 131

5. CONCLUSES ..................................................................................... 133

6.SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................... 136

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS................................................ 138

Apndice A Parmetros utilizados na voltametria de pulso diferencial .......................................................................................153 Apndice B Especificaes dos herbicidas ............................................. 154

Apndice C Padronizao do sulfeto e alquiltiis ................................... 156

Apndice D Sntese da 4,9,16,23-ftalocianina de cobre (II)

Tetraminada - FCTA ..................................................................... 157

Apndice E Sntese do acetilcetonato de cobre Cu(acac)2...................... 159

xii

NDICE DAS FIGURAS

Figura 01. Estrutura qumica dos grupos das s-triazinas. ................................31

Figura 02. Estrutura molecular das tiotriazinas .............................................. 33 Figura 03. Estrutura molecular dos tiolcarbamatos .........................................34

Figura 04. Reaes de degradao do herbicida prometrina. ..........................37

Figura 05. Biodegrao do herbicida dialato. ..................................................38

Figura 06. Estrutura dos etilenobisditocarbamatos metlicos..........................40

Figura 07. Representao dos eletrodos metlicos (A) e do eletrodo

de pasta de grafite (B), confeccionados em laboratrio.................49

Figura 08. Deteco de tiotriazinas por voltametria de pulso

diferencial em KCl 0,10 M e pH 2,5 com varredura

catdica de potencial ......................................................................63

Figura 09. Estrutura qumica dos grupos das s-triazinas. ................................64

Figura 10. Curvas obtidas para as tiotriazinas, utilizando voltametria

de pulso diferencial em KCl 0,10 M, pH 2,5. ...............................66

Figura 11. Determinao do herbicida molinato em KCl 0,10 M

utilizando voltametria de pulso diferencial com varredura

andica de potencial ......................................................................68

Figura 12. Determinao do molinato (A) em KCl 0,10 M, pH 6,5

e varredura andica de potencial entre 0,55 a 0,05 V,

e posterior adio e determinao da prometrina (B)

em pH 2,5 com varredura catdica de potencial de

0,55 a 1,05 V. ............................................................................70

Figura 13. Voltamogramas para a cistena utilizando voltamentria

de pulso diferencial em NH4Cl 0,10 M (A) pH 3,0 e

xiii

(B) pH 9,0.......................................................................................73

Figura 14. Determinao do sulfeto de sdio em NH4Cl 0,10 M

pH 9,0 com varredura catdica de potencial..................................74

Figura 15. Determinao do etanotiol em NH4Cl 0,10 M pH 9,0

com HMDE num intervalo de potencial de varredura

catdica entre 0,05 V 1,45 V.....................................................76

Figura 16. Determinao simultnea de sulfeto de sdio, etanotiol

e molinato, utilizando voltametria de pulso diferencial

em 20 mL NH4Cl 0,10 M, pH 9,0, com intervalo de

potencial de 0,05 V 1,45 V.......................................................78

Figura 17. Voltametria cclica para a cistena em KCl 0,10 M e

pH 10,0 com o eletrodo de Ag e varredura catdica

entre 0,10 V e 1,00 V e v = 100 mV/s. ........................................80

Figura 18. Curvas voltamtricas obtidas para a ETU em KCl 0,10 M

e pH 10,0 usando o eletrodo de Ag com varredura catdica

entre 0,25V e 1,00 V e v = 200 mV/s. .....................................81

Figura 19. Curvas voltamtricas obtidas para o etanotiol em KCl

0,10 M e pH 10,0 com o eletrodo de Ag com varredura

catdica entre 0,10 V e 1,00V, com v = 200 mV/s.....................82

Figura 20. Curvas voltamtricas obtidas para o Na2S em KCl

0,10 M e pH 10,0 com o eletrodo de Ag com varredura

catdica entre 0,35 V e 0,75V e v = 100 mV/s. .......................84

Figura 21. Curvas voltamtricas obtidas para a cistena em KCl

0,10 M e pH 10,0 (A) e 3,0 (B) usando o eletrodo

de Au com varredura catdica em ambos valores de

pH e v = 200 mV/s. ........................................................................87

Figura 22. Curvas voltamtricas obtidas para o etanotiol em KCl

xiv

0,10 M, pH 3,0 (A) e pH 10,0 (B) usando o eletrodo

de Au com varredura catdica e v = 200 mV/s..............................88

Figura 23. Curvas voltamtricas obtidas para o ETU em KCl

0,10 M e pH 10,0 com eletrodo de Au e varredura

catdica entre 0,40 V e 0,80 V e v = 200 mV/s. ........................89

Figura 24. Voltamogramas da ametrina (A) e terbutrina (B) em

KCl 0,10 M pH 3,0 com eletrodo de Au e varredura catdica

com v = 200 mV/s. .........................................................................90

Figura 25. Espectro do DTNB em soluo de ACN e concentrao

de 10-5 M, com intervalo de leitura entre 200 500 nm.

(a) Na2S; (b) Etanotiol; (c) cistena; (d) ETU;

(e) Ametrina; (f) Desmetrina; (g) Terbutrina;

(h) Prometrina; (i); Molinato; (j) Dialato;

(k) Butilato; (l) Trialato..................................................................93

Figura 26. Esquema da reao do DTNB com o tiol .......................................94

Figura 27. Espectro do OPA em soluo de ACN e concentrao

de 10-5 M, com intervalo de leitura entre 200 500 nm.

(a) Na2S; (b) Etanotiol; (c) cistena; (d) ETU;

(e) Ametrina; (f) Desmetrina; (g) Terbutrina;

(h) Prometrina; (i); Molinato; (j) Dialato;

(k) Butilato; (l) Trialato..................................................................95

xv

Figura 28. Esquema da interao do OPA com o alquiltiol.............................96

Figura 29. Espectro do Cu(acac)2 em soluo de ACN e

concentrao de 10-5 M, com intervalo de leitura

entre 200 500 nm.(a) Na2S; (b) Etanotiol;

(c) cistena; (d) ETU; (e) Ametrina; (f) Desmetrina;

(g) Prometrina (h) Terbutrina; (i); Molinato;

(j) Dialato; (k) Butilato; (l) Trialato...............................................98

Figura 30. Esquema da formao de grupos tioacetal .....................................99

Figura 31. Espectro do NPNa em uma concentrao de

10-5 M em H2O purificada, com intervalo de leitura

entre 200 600 nm (a) Na2S; (b) Etanotiol; (c) cistena;

(d) ETU; (e) Ametrina; (f) Desmetrina;

(g) Terbutrina; (h) Prometrina; (i); Molinato;

(j) Dialato; (k) Butilato; (l) Trialato. ............................................100

Figura 32. Espectro da FCTA em soluo de DMSO e

concentrao de 10-5 M, diluda 1:1, com intervalo

de leitura entre 200 500 nm (a) Na2S; (b) Etanotiol;

(c) cistena; (d) ETU; (e) Ametrina; (f) Desmetrina;

(g) Prometrina; (h) Terbutrina; (i); Molinato;

(j) Dialato; (k) Butilato; (l) Trialato. ............................................102

Figura 33. Espectros de absorvncia molecular para o Cu(acac)2 e molinato independentemente e ambos em soluo de

ACN numa concentrao de 10-5 M com intervalo de

leitura entre 200 700 nm............................................................104

Figura 34. Curvas Voltamtricas para a cistena em KCl 0,10 M

pH 3,0 (A) e 10,0 (B) com eletrodo Ag/Hg num

intervalo de varredura entre 0,20 V e 0,8 V e 0,10 V

xvi

e 1,20 V, respectivamente, com v = 200 mV/s. .........................106

Figura 35. Curvas Voltamtricas para a ETU em KCl 0,10 M em

pH 3,0 (A) e pH 10,0 (B), com eletrodo Ag/Hg

com varredura catdica entre 0,20 V e 0,80 V e

0,10 V e 1,20 V, respectivamente, com v = 200 mV/s. .............107

Figura 36. Voltamogramas para o etanotiol com o eletrodo de

Ag/Hg em KCl 0,10 M pH 10,0 num intervalo de

potencial entre 0,10 V e 1,20 V vs ECS com

velocidade de varredura de 200 mV/s..........................................108

Figura 37. Curvas voltamtricas para as tiotriazinas, ametrina (A),

desmetrina (B), prometrina (C) e terbutrina(D) com

eletrodo Ag/Hg num intervalo de potencial entre

0,20 V e 0,75 V em KCl 0,10 M, pH 3,0

com velocidade de varredura de 200mV/s...................................110

Figura 38. Voltamogramas do herbicidas tiolcarbamatos,

(A) dialato e (B) molinato, com o eletrodo de Ag/Hg

em KCl 0,10 M pH 10,0 num intervalo de potencial

entre 0,10 V e 1,20 V vs ECS com velocidade de

varredura de 200 mV/s. ................................................................112

Figura 39. Curvas voltamtricas para o sulfeto de sdio em KCl

0,10 M e pH 10,0 com eletrodo de Ag/Hg, com

varredura catdica e v = 200 mV/s ..............................................113

Figura 40. Voltamogramas cclicos para o etanotiol em NH4Cl

0,1 M, pH 8,0, com eletrodo de pasta de grafite

modificado com Cu(acac), intervalo de potencial

de varredura entre 1,2 V a 0,35V e v = 100 mV/s. ...................114

Figura 41. Voltamogramas cclicos para o sulfeto de sdio em

xvii

KCl 0,10 M e pH 10,0 com eletrodo Ag/Hg na

ausncia (A) e na presena (B) de 2,50 mg/L de

Cu(acac)2. ....................................................................................116

Figura 42. Voltamogramas cclicos para o etanotiol em KCl 0,1 M

e pH 10,0 com eletrodo Ag/Hg na ausncia (A) e na

presena (B) de 2,50 mg/L de Cu(acac)2. ....................................117

Figura 43. Voltamogramas cclicos para a ETU em KCl 0,1 M e

pH 3,0 com eletrodo modificado, AgNPNa, e intervalo

de potencial entre 0,47 V e 0,10 V e com velocidade de

varredura de 100 mV/s. ................................................................120

Figura 44. Voltamogramas cclicos para a ETU em KCl 0,10 M e

pH 3,0 com eletrodo modificado, Ag/HgNPNa, com

intervalo de potencial entre 0,15 V e 0,50 V e

com v = 100 mV/s. .......................................................................122

Figura 45. Voltamogramas cclicos para as tiotriazinas,

(A) ametrina, (B) desmetrina, (C) prometrina e

(D) terbutrina em KCl 0,10 M e pH 3,0 com eletrodo

modificado, Ag/HgNPNa, e intervalo de potencial entre

0,20 V e 0,75 V vs ECS e com v = 100 mV/s.........................123

Figura 46. Determinao do molinato em soluo salina de

dilise, pH 6,5 e varredura andica de potencial entre

0,55 a 0,05 V. ............................................................................137

xviii

NDICE DE TABELAS

Tabela 01. Concentraes das solues padro estoque das

tiotriazinas e tiolcarbamatos..........................................................56

Tabela 02. Valores de corrente e potencial de pico,

obtidos para 1,0 mg/L de ametrina, na clula

voltamtrica, em pH 3,0, para os diferentes eletrodos.................125

Tabela 03. Valores de corrente e potencial de pico

obtidos para 0,4 mg/L de molinato, na clula

voltamtrica, com os eletrodo de Hg e Ag/Hg.. ........................126

Tabela 04. Valores de corrente e potencial de pico obtidos

para a cistena com os eletrodo de Hg, Ag,

Au e Ag/Hg, nos diferentes valores de pH. ................................128

Tabela 05. Valores de corrente e potencial de pico

encontrados para o etanotiol, com os diferentes

eletrodos e valores de pH. ............................................................129

Tabela 06. Valores de corrente e potencial de pico obtidos

para 2,5 mg/L de ETU, na clula voltamtrica,

com os diferentes eletrodos e valores de pH................................130

Tabela 07. Valores de corrente e potencial de pico

encontrados para o sulfeto, com os

diferentes eletrodos. .....................................................................132

xix

ABREVIAES E SMBOLOS USADOS HMDE - Eletrodo de mercrio de gota pendente

Ag/Hg Eletrodo de amlgama de prata

OPA - Orto-ftalaldedo

DTNB - cido 5,5`, ditiobis 2-nitrobenzico

Cu(acac)2 - Acetilacetonato de cobre (II)

NPNa - Nitroprussiato de sdio

FCTA - Ftalocianina tetraminada de cobre (II)

ETU - Etilenotiuria

Ag/HgNPNa Eletrodo de amlgama de prata modificado com nitroprussiato de sdio

AgNPNa Eletrodo de prata modificado com nitroprussiato de sdio

Cgrafite/Cu(acac)2 Eletrodo de pasta de grafite modificado com Cu(acac)2 SH Grupo tilico

-SS- Grupo dissulfeto

DME Eletrodo de mercrio gotejante

PLS- Anlise de regresso por mnimos quadrados parciais

ANNs- Anlise por redes neurais

EQM - Eletrodos quimicamente modificados

HPLC- Cromatografia lquida de alta eficincia

GSH - Glutationa

UV Ultra violeta

MB - Azul de metileno

GC - Cromatografia gasosa

NPD - Deteco do tipo nitrognio-fsforo

ECD - Deteco por captura de eltrons

xx

MS - Espectrmetro de massas

CG/MS - Cromatografia gasosa acoplada a espectrmetro de massas

EC - Eletroforese capilar

VPD - Voltametria de pulso diferencial

VOQ - Voltametria de onda quadrada

VARC - Voltametria adsortiva de redissoluo catdica

ELISA - Imunoensaios

DL50 - Dose letal mdia

EBDCs - Etilenobisditiocarbamatos

HD- Hidantona

EDA- Etilenodiamina IARC - Agncia Internacional de Pesquisa ao Cncer

ECS Eletrodo de calomelano saturado

DMSO - Dimetilsulfxido

xxi

RESUMO

O presente estudo uma contribuio para a determinao

eletroqumica de tiocompostos em solues aquosas. Assim, uma avaliao de

diferentes superfcies de reao para a determinao de compostos que

possuem enxofre nas suas molculas foi realizada.

Os eletrodos utilizados neste trabalho foram o eletrodo de mercrio de

gota pendente (HMDE), de prata, de ouro, de amlgama-Ag/Hg e pasta de

grafite. Alm disso, cinco diferentes compostos orgnicos [o orto-ftalaldedo

(OPA), o cido 5,5`, ditiobis 2-nitrobenzico (DTNB), o acetilacetonato de

cobre (II) [Cu(acac)2], o nitroprussiato de sdio (NPNa) e a ftalocianina

tetraminada de cobre (II) (FCTA)] foram testados para uso como agentes

modificadores da superfcie dos eletrodos.

Os mtodos eletroqumicos usados para desenvolver este trabalho

foram a voltametria de pulso diferencial e a voltametria cclica. Tambm

utilizou-se a espectrofotometria de absoro molecular para avaliar a interao

entre os analitos e os agentes modificadores.

Dentre os compostos com enxofre em suas estruturas, foram

analisadas as espcies: herbicidas da classe das tiotriazinas, herbicidas da

classe dos tiolcarbamatos, cistena, etilenotiuria (ETU), etanotiol e sulfeto.

A determinao dos herbicidas da classe das tiotriazinas pde ser feita

com os eletrodos de Hg, Au, Ag/Hg e Ag/HgNPNa, sendo que o maior sinal

voltamtrico foi encontrado com o eletrodo modificado Ag/HgNPNa.

Dos tiolcarbamatos investigados, o dialato e molinato foram

determinados com o eletrodo Ag/Hg. Alm disso, o molinato foi detectado

xxii

com o HMDE, com sinais voltamtricos de boa resoluo e proporcionais a

concentrao da espcie em soluo.

Dentre as superfcies que se observou reao eletrdica com a cistena,

o Hg (HMDE) apresentou sinais voltamtricos com melhor resoluo,

entretanto, verificou-se que o eletrodo Ag/Hg proporcionou o maior pico de

corrente na determinao desta espcie que os demais eletrodos.

A partir dos resultados obtidos, para a determinao do etanotiol,

verificou-se a alta sensibilidade do eletrodo compsito Cgrafite/Cu(acac)2 em

que o sinal de corrente foi visivelmente superior aos encontrados com os

demais eletrodos. Os resultados obtidos com o Ag/Hg com Cu(acac)2 em

soluo, tambm foram muito bons, em que o valor da corrente foi de duas

vezes o valor encontrado com o Ag/Hg.

Para as determinaes feitas neste estudo com a ETU, o eletrodo que

se mostrou mais sensvel para este estudo, foi o Ag/Hg em pH alcalino. Neste

caso o eletrodo Ag/Hg se mostra uma alternativa simples e de fcil obteno

para reao direta da espcie em soluo.

Apesar do eletrodo de Ag apresentar maior sinal voltamtrico na

deteco do sulfeto, a resoluo dos sinais obtidos muito ruim

comparativamente com os sinais obtidos com o Hg e Ag/Hg com Cu(acac)2.

Alm disso, o sinal do sulfeto com o Ag/Hg com Cu(acac)2 tem boa

resoluo e foi cinco vezes maior que o sinal encontrado com o Ag/Hg

simplesmente. Com estes dados, fica evidente a interao do Cu(acac)2 com

espcies sulfuradas, podendo ser sugerido como agente modificador na

deteco destes compostos.

xxiii

ABSTRACT

The present study is a contribution for the electrochemical

determination of the thiocompounds in aqueous solutions. The performance of

different electrode surfaces as well as the introduction of modifiers in the

electrolyte was evaluated.

The electrodes used in this work were the hanging mercury drop

electrode (HMDE), silver, gold, the amalgam-Ag/Hg and the carbon paste

electrodes. Additionally, five different modifiers {o-phthalaldehyde (OPA),

5,5-ditiobis(2-nitrobenzic acid) (DTNB), copper (II) acetylacetonate

[Cu(acac)2], nitroprussiato of sodium (NPNa) and copper (II) phthalocyanine

tetraamines (FCTA)} were tested.

The electrochemistry methods used were differential pulse

voltammetry and cyclic voltammetry. Spectrophotometric measurements were

also used to evaluate the interaction between analytes and modifiers.

As sulfur containing compounds the thiotriazines, thiolcarbamates,

cysteine, ethilenethiourea (ETU), ethanethiol and sulfide were investigated.

The determination of thiotriazines was possible with Hg, Au, Ag/Hg

and Ag/HgNPNa electrodes. The best voltammetric signals were obtained

with the modified electrode Ag/HgNPNa.

Among the investigated thiolcarbamates, dialate and molinate were

assayed with the Ag/Hg electrode. Additionally, molinate was well detected

by using the HMDE as the working electrode.

Among the investigated electrodes to detect cysteine, Hg (HMDE)

presented the best voltammetric signals. However, it was also verified that the

electrode Ag/Hg provided the largest current peaks in the cysteine assay.

xxiv

Similarly, to detect ethanethiol, the Ag/Hg electrode showed the best results

when the modifier Cu(acac)2 was in the same solution as the analyte.

For the determinations of ETU, the Ag/Hg electrode showed the

highest sensitivity in the alkaline media. In this case the electrode Ag/Hg is a

simple alternative for the direct detection of the species in solution.

Despite the high voltammetric signal obtained for sulfide ions by

using the Ag electrode, the resolution was not good. Comparatively good

peaks for sulfide were obtained by using Hg and Ag/Hg with Cu(acac)2 as

modifiers.

- 1 -

1. INTRODUO

1.1 Importncia da determinao de compostos de enxofre

Compostos que possuem enxofre em suas molculas tm um papel

relevante no s no metabolismo de organismos vivos como em ciclos

ambientais, em formulaes de produtos farmacuticos e em muitos processos

industriais.

Nos diversos ambientes da natureza o enxofre combinado ocorre tanto

em formas orgnicas e como inorgnicas, ficando sujeito a transformaes

microbianas influenciadas pelas condies ambientais que afetam a

composio e a atividade dos microrganismos, podendo sofrer alguns

processos como:

Mineralizao ou decomposio de enxofre orgnico com liberao de

formas inorgnicas;

Imobilizao ou converso do enxofre inorgnico em compostos orgnicos

dos microrganismos;

Produo de sulfetos (S2-) pela reduo de sulfatos;

Produo de formas volteis;

Oxidao de enxofre elementar ou outras formas reduzidas [1].

Este elemento tambm pode ser lanado ao meio ambiente como

subproduto de muitos processos industriais, como produto da decomposio

de substncias sulfurosas e como resduos de pesticidas base de enxofre,

encontrados em produtos agrcolas.

A incorporao ao solo de formas gasosas de enxofre, pela adsoro

direta ou pela dissoluo na gua da chuva, varivel entre regies e

apresenta maior importncia nas proximidades de reas urbanas e industriais.

- 2 -

Compostos inorgnicos de enxofre so encontrados na natureza em

vrios estados de oxidao. As principais formas so: sulfato (SO42-), dixido

de enxofre (SO2), sulfito (SO32-), sulfetos (S2-) [1].

A presena de tiocompostos em guas naturais geralmente causada

por processos biolgicos e geotrmicos naturais (quando organismos morrem

ou como subproduto de processos bacterianos) ou pela descarga destes

compostos no ambiente aqutico. As espcies sulfuradas predominantes em

gua do mar so os sulfetos presentes geralmente em camadas das bacias

estagnadas do oceano, em poro de sedimento com baixo teor de oxignio, nas

camadas do mar aberto que apresentam HS que convertido em H2S em pH

abaixo de 7,0 [2-4].

O sulfeto de hidrognio um gs de odor desagradvel. Este composto

quando em pequenas concentraes, no organismo humano, pode ser

metabolizado, porm, se em concentraes maiores, pode causar at a morte.

Sintomas de exposio so similares maioria dos sintomas originados por

intoxicao por cianeto, dentre os quais podemos citar as irregularidades

cardacas e leses a nvel celular. No entanto, o que diferencia a intoxicao

por sulfetos em relao ao cianeto o aparecimento de sintomas como

conjuntivite e edema pulmonar, causados por exposio indevida [5]. As

leses a nvel celular so devidas ao comportamento do cido sulfdrico no

ioniziado. Este interrompe o transporte de eltrons entre os canais dos

citocromos, isolando-os. Assim, o oxignio molecular bloqueado e

consequentemente reduzido. Isto diminui o metabolismo oxidativo ao ponto

em que no so mais satisfeitas as demandas metablicas [5]. A intoxicao

considerada rpida quando o indivduo fica exposto a um ambiente que

contm mais de 2,0 mg de sulfeto por litro de ar. Uma intoxicao lenta

provocada por uma exposio de 0,5 mg por litro de ar, enquanto que 0,1 mg

- 3 -

de sulfeto por litro de ar provoca uma intoxicao persistente no caso de um

contato prolongado com o ambiente contaminado. No entanto, dificilmente

ocorre uma intoxicao por inalao uma vez que, devido ao odor

caracterstico, limites de 0,0014 mg de sulfeto so percebidos pelo olfato [6].

O dixido de enxofre (SO2) um gs incolor extremamente estvel, tem

um odor caracterstico e sufocante, pode ser facilmente liquefeito

produzindo um lquido incolor, denso, temperatura ambiente, sob uma

presso de cerca de 5 atm. A facilidade da liquefao do SO2 torna-o til

como um refrigerante [7]. Este composto quando lanado na atmosfera, como

poluio industrial, afeta o ciclo natural do enxofre e txico em diversos

graus, agindo sobre as plantas (prejudicial fotossntese, podendo entrar no

lugar do CO2, causando clorose), sobre animais (afetando a eficincia do trato

respiratrio superior) e na atmosfera [8].

Grandes quantidades de SO2 so utilizadas para produzir SO3 para

sntese do cido sulfrico. Tambm usado como um agente de alvejamento

efetivo, embora brando, para papel, palha, l e seda. O gs usado

freqentemente como agente de fumigao, para destruio de bactrias e de

fungos. Tanto sua ao alvejante como bactericida so teis na preservao de

frutas secas [7].

Sulfito um nion de grande importncia sendo amplamente usado em

alimentos e produtos farmacuticos como um antioxidante. O uso de sulfeto e

sulfitos, ambos resultantes de processo industrial metalrgico, tem implicao

analtica para o controle destas espcies no ar e efluente lquido. Em processos

de gerao de vapor, sulfito de sdio acrescentado freqentemente em gua

de alimentao de caldeira para reduzir o oxignio dissolvido ao mnimo [7].

Embora solues de SO2 e SO3 possam em princpio atuar como

oxidantes, a maioria das reaes teis de compostos de enxofre baseia-se na

- 4 -

sua ao redutora. O SO3 um xido de carter cido, reagindo com xidos

bsicos para formar sulfatos. O sulfito reage prontamente com vapor de H2O

do ar para formar gotculas de cido sulfrico. O tiossulfato extensivamente

usado na revelao de pelculas fotogrficas e o on S2O32- um redutor

eficiente [7].

A incorporao do sulfato na matria orgnica feita pela reduo do

enxofre pelas sulfobactrias e demais autotrfobos. O enxofre ligado a

carbono (S-C) encontrado principalmente em dois aminocidos, a cistena e

a metionina. Entretanto a degradao destes aminocidos sulfurados origina

outras formas de enxofre orgnico como os sulfetos orgnicos (alquiltiis),

por reaes de dessulfidrilao. Alm disto, ons sulfeto (S2-) e sulfetos

orgnicos, como o metanotiol (CH3SH) e o etanotiol (C2H5SH), apresentam

pronunciada ao txica no organismo humano [5,9,10], tornando importante

o desenvolvimento de metodologias adequadas quantificao de

tiocompostos.

Os cidos sulfnicos so uma classe muito importante de compostos

de enxofre. Estes cidos fortes, comparveis em fora com o cido sulfrico,

so usados, freqentemente como catalisadores. Os derivados mais

importantes dos cidos sulfnicos so os halogenetos de sulfonila, os steres e

sais conhecidos como sulfonatos e as amidas, chamadas de sulfonamidas. A

sulfonamida o grupo mais importante das sulfas, que so drogas muito

usadas na medicina. Os sulfonatos de sdio com longas cadeias de carbono

so teis como detergentes caseiros [11].

O mecanismo de formao de compostos de enxofre foi

extensivamente pesquisado, diretamente, ou usando compostos padro.

Estudos com traadores de C13 mostram que a metionina e a cistena

apresentam como produtos de degradao H2S e CH3SH [12]. J a cistena e a

- 5 -

metionina liberam, respectivamente, mercaptoacetaldedo e 3-

mercaptotiopropanal, quando sofrem uma descarboxilao oxidativa. Segundo

Metzler [13],a cistena sofre reaes de transaminao, produzindo piruvato,

amnia e H2S. Muitas reaes de aminocidos so catalisadas por enzimas,

entre as quais podemos citar a transaminao, a racemizao, a

descarboxilao, a eliminao do hidrognio por um substituinte ou substituinte. Esta ltima pode ser exemplificada atravs da desidratao da

serina e treonina ou da dessulfidrilao da cistena. O sulfeto de hidrognio e a

metil mercaptana possuem odor altamente desagradvel e so totalmente

reativos. Ambos reagiro prontamente com compostos carbonlicos e ligaes

duplas, formando diversos compostos com odores caractersticos. Compostos

de enxofre que possuem molculas pequenas reativas podem servir como

precursores para outro composto de enxofre formando combinaes diversas.

Por exemplo, molculas de H2S podem reagir com furanonas conduzindo

formao de compostos de enxofre que contm heterociclos. O Metanotiol

pode reagir formando, mais adiante, tambm, mono, di e trisulfetos [12].

Holum [14] descreve a oxidao das mercaptanas a dissulfetos. Estas

so agentes redutores facilmente oxidados por perxido de hidrognio ou

hipoclorito de sdio (reao 1). Por outro lado, os dissulfetos, como por

exemplo a cistina, so facilmente reduzidos a mercaptanas (reao 2). Estas

duas reaes so igualmente importantes na qumica das protenas.

2 R-SH + H2O2 R-SS-R + H2O (1)

R -SS-R + (2H) 2 R-SH (2)

- 6 -

A prtica mundial do uso de pesticidas, dentre eles os herbicidas, por

longos perodos, muitas vezes de maneira indiscriminada e abusiva, vem

trazendo preocupaes com os aspectos que envolvem a sade pblica e a

sustentabilidade dos recursos naturais, em conseqncia a contaminao

ambiental pelos resduos destes compostos encontrados em produtos agrcolas,

mananciais de gua e exposio ambiental [2,15].

O propsito principal de projetar estas substncias qumicas de

reduzir pestes e melhorar a produtividade. Porm, inmeros trabalhos de

pesquisa tm revelado a presena de nveis alarmantes de pesticidas e seus

produtos de degradao em solos e guas superficiais e subterrneas [15].

Os herbicidas sulfurados como os tiotriaznicos e tiolcarbmicos,

apresentam uma certa persistncia e so capazes de acumulao biolgica

direta nos tecidos de carnvoros, peixes e pssaros, podendo causar a morte.

No organismo humano estes herbicidas trazem prejuzos ao DNA [16], com

efeitos teratognicos e congnitos [17] e so letais em concentraes

superiores a 1800 mg/L.

Assim, a deteco da contaminao ambiental devido presena de

pesticidas residuais exige o estabelecimento de polticas ambientais severas

que controlem o uso abusivo destes produtos, controlando tambm a qualidade

das guas potveis distribudas para consumo humano.

A determinao de compostos que contenham enxofre na molcula,

presentes na gua, na atmosfera, alimentos e outros materiais, de grande

importncia para a proteo ambiental e garantia da qualidade dos alimentos,

em virtude da alta toxicidade de muito destes compostos.

Sulfetos esto freqentemente presentes em efluentes industriais.

Neste contexto, mtodos automticos de monitorao contnua so

importantes. Em processos industriais, particularmente onde minrios e

- 7 -

minerais esto presentes, a determinao de sulfetos, bem como outros anions

de enxofre, so muito importantes.

De acordo com Puacz et al. [18], h necessidade de quantificar o nvel

de sulfeto em sangue para investigao toxicolgica de pessoas expostas a este

composto altamente txico. O nvel de sulfeto no sangue, em casos clnicos,

vai at 300 g/L e, em casos fatais, os limites esto acima de 600 g/L [19].

Pelo fato de muitos dos tiocompostos apresentarem elevada toxidade,

de grande importnica o desenvolvimento de novas metodologias para a

anlise de quantificao de compostos que possem enxofre nas suas

molculas.

- 8 -

2. REVISO DA LITERATURA

2.1 Comportamento eletroqumico de tiocompostos em eletrodo de Hg

Molculas contendo um ou mais grupos tilicos (SH) muitas vezes

formam picos andicos como resultado da formao de compostos com o

mercrio do eletrodo. Genericamente a reao andica nestes casos, pode ser

expressa como sendo (reao 3) [20]:

(R)SH + Hg (R)SHg + H+ + e- (3)

Os compostos que possuem o grupo dissulfeto (-SS-) em suas

estruturas moleculares, como a cistina, apresentam ondas catdicas, como

resultado de reaes de reduo dos tomos de enxofre (reao 4) [20]:

RSSR + 2e- + 2 H+ 2 RSH (4)

Estas reaes de reduo so irreversveis no eletrodo de mercrio e,

muitas vezes, so acompanhadas por adsoro, resultando na formao de uma

pr-onda catdica.

Para muitas espcies contendo tomos de enxofre na molcula, a

voltametria parece ser uma tcnica quantitativa atraente, uma vez que grupos

SH podem facilmente reagir no eletrodo de mercrio. Alm disto, a

voltametria possibilita o emprego de diferentes tcnicas e a determinao

simultnea de vrias espcies. Dentre as diversas tcnicas, destacamos a

voltametria de pulso diferencial (VPD) que minimiza o efeito da corrente

capacitiva e apresenta um aumento significativo de sensibilidade quando

- 9 -

comparada voltametria clssica. A voltametria de pulso permite tambm

uma melhor resoluo de sinais voltamtricos prximos e isto pode ser

importante na anlise de sulfeto e mercaptanas que apresentam sinais

separados por poucos milivolts. Na voltametria clssica, em virtude da

maneira pela qual o sinal gerado, torna-se necessria uma separao de

sinais da ordem de 150 mV para anlises quantitativas, enquanto que na

voltametria de pulso diferencial a separao requerida consideravelmente

menor, cerca de 60 mV. Outra tcnica voltamtrica muito utilizada na anlise

de traos inclui a pr-concentrao do analito no eletrodo, separando-o da

matriz, e, por uma inverso no sentido de varredura dos potenciais, obtm-se o

sinal do analito pr-concentrado que dependente do tempo de pr-

concentrao. Esta tcnica referida na literatura como voltametria inversa

[21].

A determinao de traos de vrios agroqumicos, como por exemplo

herbicidas, em alimentos, solos, guas naturais, e fludos corpreos, continua

sendo importante em qumica analtica. Porm, apesar do fato que a maioria

dos herbicidas serem redutveis diretamente no DME, relativamente poucas

determinaes so encontradas na literatura recente. Alguns herbicidas

substitudos da classe das s-triazinas foram determinados em concentraes da

ordem de nanomolar por mtodos utilizando o HMDE como eleltrodo de

trabalho. Emulses de leo-gua foram usadas como meio de funcionamento

satisfatrias para a determinao, por voltametria direta, de aziprotrina e

desmetrina de extratos orgnicos em amostras de gua. Existem relatos de

determinao voltamtrica simultnea de misturas binrias de atrazina-

simazina e terbutrina-prometrina. O sinal voltamtrico destas combinaes

mostra alta sobreposio, e por isto foram utilizadas abordagens multivariadas

para calibrao como regresso por mnimos quadrados parciais (PLS) e redes

- 10 -

neurais (ANNs) para determinar cada combinao nas respectivas misturas

[22].

2.2 Eletrodos modificados

Devido crescente necessidade de identificao e quantificao de

analitos de forma rpida, especfica e em quantidades de amostras muito

pequenas, foram desenvolvidos eletrodos quimicamente modificados (EQM).

Este termo foi utilizado para designar eletrodos com espcies quimicamente

ativas como resultado da imobilizao deliberada de um agente modificador

sobre a superfcie de um eletrodo base (substrato) com o objetivo de pr-

estabelecer e controlar a natureza fsico-qumica da interface eletrodo/soluo.

Comparado a eletrodos convencionais, maior controle de caractersticas do

eletrodo e reatividade so alcanadas atravs destas modificaes na

superfcie, possibilitando o desenvolvimento de eletrodos para os vrios

propsitos e aplicaes. Esta modificao pode ser feita em redes de

microeletrodos para produzir sensores qumicos especficos muito pequenos.

Normalmente a camada de modificador eletroativa, agindo como mediadora

entre a soluo e o eletrodo-substrato na transferncia de eltrons.

Os eletrodos modificados originam freqentemente sinais de corrente

mais elevadas do que na ausncia do modificador. s vezes, ao colocar o

eletrodo modificado numa soluo contendo apenas o eletrlito suporte,

observam-se as caractersticas das espcies imobilizadas.

O primeiro exemplo de uma modificao deliberada da superfcie de

um eletrodo foi feito por Lane e Hubbard que adsorveram na superfcie de

eletrodos de platina vrias olefinas funcionalizadas, explorando a propenso

de hidrocarbonetos de cadeia saturada quimiosorverem-se sobre este metal.

- 11 -

Este fato foi a primeira indicao da utilidade analtica de EQMs, pois

demonstrou a capacidade de um grupo imobilizado complexar um on

metlico, e tambm a possibilidade de se direcionar a coordenao atravs da

escolha do potencial aplicado [23, 24].

Atualmente, com o desenvolvimento de novos mtodos

eletroanalticos e de novos materiais de sensores, tem sido desenvolvido um

intenso trabalho de investigao da eletroqumica tanto do material do suporte

usado como do agente modificador.

A escolha do material suporte, em que a superfcie ser modificada,

um aspecto de extrema relevncia na preparao de um EQM. Este substrato

deve apresentar caractersticas eletroqumicas apropriadas e tambm ser

adequado para o mtodo de imobilizao selecionado. Entre os materiais

convencionais est o ouro, platina, carbono vtreo, mercrio na forma de

filme, pasta de carbono, material plstico condutor e vidros condutores.

A utilizao dos EQMs uma rea em franco desenvolvimento e a

cada dia novos mtodos de preparao so descritos. A seguir ser apresentada

uma abordagem geral de preparao dos mtodos mais comuns.

2.2.1 Mtodos de imobilizao do modificador

2.2.1.1 Adsoro

Adsoro ou mais apropriadamente quimiosoro, foi o processo

pioneiro e a maneira mais simples de fixar um modificador ao substrato de

eletrodo base. Este mtodo consiste na dissoluo do agente modificador em

um solvente apropriado e na exposio, em geral por imerso, do eletrodo

- 12 -

soluo, sendo a adsoro devido a foras eletrostticas, hidrofbicas ou

dispersivas na superfcie do eletrodo. Eletrodos de carbono apresentam uma

capacidade particular de quimiosorver reagentes que possuam sistemas de

eltrons estendidos, como por exemplo compostos orgnicos aromticos. Embora simples, esta tcnica apresenta a desvantagem de produzir EQMs com

no mximo uma camada do modificador imobilizado, o que limita a faixa de

resposta linear. Alm disto, em se tratando o fenmeno de adsoro de um

processo de equilbrio, inevitavelmente ocorrer dessoro do modificador

para o meio, durante sua utilizao, o que redunda em perda de

reprodutibilidade, reduzindo portanto a vida til de EQM assim preparado.

Vrios eletrodos modificados por adsoro so apresentados na

literatura recente, em que podemos destacar o eletrodo de carbono vtreo

modificado com um filme de acetato de celulose contendo o polmero 2,6-

diclorofenolindofenol, desenvolvido como sensor para anlise de injeo em

fluxo de amostras de resduos urbanos [25]; o eletrodo de carbono vtreo

modificado com hexacianoferrato de cobre para uso na determinao

amperomtrica de sulfito e dixido de enxofre, baseado na oxidao

eletrocataltica do analito pelo eletrodo modificado [26]; eletrodo de ouro

modificado pela adsoro de dodecanotiol (98%), utilizado em medidas de

impedncia para anlise da interao entre compostos aromticos e a camada

do tiol adsorvida [27].

- 13 -

2.2.1.2 Eletroadsoro

A eletroadsoro ocorre a partir da adsoro efetuada pela aplicao

de um potencial ao eletrodo. A quantidade depositada uma funo do tempo

de deposio, sendo possvel a formao de multicamadas. Como em qualquer

processo de eletrodo, o potencial aplicado ao eletrodo determina a velocidade

da reao e por conseqncia a estrutura da camada adsorvida. Uma

velocidade de varredura baixa significa mais tempo disponvel para formar

uma camada com estrututra cristalina perfeita, que seria desejvel, mas a baixa

velocidade da eletroadsoro muitas vezes no compensa o uso de

sobrepotenciais to baixos. A aplicao de um potencial nas condies

corretas e na presena de uma molcula suscetvel de polimerizar pode

produzir radicais, iniciando a polimerizao e a subseqente modificao do

eletrodo [28].

Casella et al. desenvolveram um eletrodo de carbono vtreo

modificado por deposio eletroqumica de partculas de paldio, sendo

utilizado como sensor amperomtrico na determinao cromatogrfica de

sulfetos em solues aquosas [4].

Eletrodos de carbono vtreo modificados pela eletroadsoro de cobre

foram desenvolvidos para uso como sensor amperomtrico na deteco

eletroqumica de compostos de enxofre em meio alcalino [2].

Eletrodo de carbono vtreo modificado pela eletroadsoro de filme de

hexacianoferrato de ndio tem sido usado na determinao de NO pela

oxidao eletrocataltica do filme modificador [29].

Eletrodo de alumnio modificado com um filme de

pentaciononitrosilferrato de paldio eletroadsorvido na sua superfcie foi

- 14 -

desenvolvido e suas caractersticas analisadas em detalhes por Pournaghi-Azar

e Dastangoo [30].

Eletrodos de platina e carbono vtreo foram modificados por

eletroadsoro do hexacianoferrato de cobre e cobalto, sendo que o eletrodo

de carbono vtreo modificado apresentou excelentes respostas na determinao

de perxido de hidrognio, favorecendo sua aplicao no campo de

biosensores [31].

2.2.1.3 Formao de compsitos

Um compsito uma mistura de componentes, em que o preparo de

um EQM consiste simplesmente em misturar o agente modificador com o

substrato do eletrodo. Esta tcnica adequada para modificar eletrodos base

de carbono em p (grafite, negro de carbono, etc.), tais como eletrodos de

pasta de carbono, de grafite-epxi, eletrodos impressos (screen-printed) e

pastilhas. Quando possvel preferencialmente utilizada uma variante do

mtodo descrito anteriormente, que consiste em misturar o carbono em p a

uma soluo adequada do agente modificador. Aps a evaporao do solvente

as partculas de carbono ficam recobertas pelo modificador, resultando numa

distribuio mais homognea do modificador. Em ambos os casos tambm

podem ocorrer perda gradual do modificador para a soluo de medida,

prejudicando a reprodutibilidade.

Wring and Hart desenvolveram eletrodos impressos de carbono,

modificados com ftalocianina de cobalto para determinao de cido

ascrbico, glutationa e coenzima A em anlises voltamtricas [32].

- 15 -

Medidas cromatogrficas (HPLC), com deteco eletroqumica

usando um eletrodo compsito de grafie-epxi modificado com ftalocianina

de cobalto, foram realizadas para a determinao de glutationa (GSH) em

amostras de sangue humano [33].

Exemplos da confeco destes eletrodos so amplamente descritos na

literatura atual, sendo que muitos deles so usados como sensores na deteco

de tiocompostos, como por exemplo, eletrodos de carbono impresso

modificado com ftalocianina de cobalto usados na determinao de H2S [34] e

na determinao de amostras gasosas de espcies sulfuradas [35]; o eletrodo

de pasta de carbono modificado com ftalocianina de cobalto usado como

detector eletroqumico em cromatografia lquida para anlises de cistena em

urina humana [36], como sensor amperomtrico na deteco e determinao

do herbicida aziprotrina [37] e como detector potenciomtrico do cido

tioglicoltico [38].

Eletrodos compsitos de carbono modificado, pelo processo sol-gel,

com a incorporao de ftalocianina de cobalto, foram confeccionados para uso

na determinao da cistena [39] e com a incorporao de complexo de rutnio

para uso como sensor amperomtrico na determinao da cistena e da

glutationa [40].

Muitos sensores eletroqumicos foram desenvolvidos pela

modificao do eletrodo de pasta de carbono como o com xido de rutnio

(IV) [41] e o com a incorporao de N,N-bis(salicilideno)-1,2-

fenildiaminocobalto (II) [42] para a determinao de cistina e cistena.

Sensores para a determinao de pesticidas organofosforados e

carbamatos foram desenvolvidos a partir de eletrodos impressos modificados

com polianilina, 7,7,8,8-tetracianoquinodimetano e azul da Prssia em

amostras de sucos de uva e soluo aquosa [43].

- 16 -

Determinao amperomtrica de tiocompostos foi realizada tendo

como eletrodo de trabalho um eletrodo de pasta de carbono modificado com

hexacianoferrato [44].

Eletrodo impresso modificado com azul da Prssia foi desenvolvido

para a deteco eletroqumica de tiis [45].

Sensores de ouro e platina modificados com azul da Prssia foram

desenvolvidos para a deteco amperomtrica de perxido de hidrognio.

Estes sensores foram tambm usados como substratos na construo de

biosensores modificados com glicose oxidase imobilizada com membrana de

nfion para a determinao de glicose [46].

2.2.1.4 Formao de ligao covalente

O modificador pode tambm ser ligado covalentemente ao substrato

do eletrodo. So empregadas reaes de silanizao, envolvendo

organosilanos e xidos presentes superfcie do eletrodo.

OH + XSi R OSi R + HX

onde X = OR ou Cl; o grupo silano reage ento com as espcies de

interesse.

A maioria dos eletrodos metlicos, quando oxidados em meio cido,

so recobertos com uma camada fina de xido, bastante reativa em relao a

silanos. Portanto, um metal aps ser oxidado, pode ser silanizado e

posteriormente reagir com uma molcula, contendo o grupo funcional que se

- 17 -

queira imobilizar. O silano atuar como um tipo de ponte para fixar um grupo

funcional especfico superfcie do eletrodo. Superfcies de carbono,

apresentam grupos xidos funcionais tais como lcoois (fenis), cidos

carboxlicos, cetonas (quinonas) e anidridos, resultantes da oxigenao de

tomos de carbono do plano vertical, contendo ligaes incompletas. Estas

funes, em que as concentraes podem ser aumentadas atravs das reaes

de oxidao, so passveis de derivatizao. Portanto, a modificao de

superfcies de carbono via ligao covalente do modificador, tem sido em

grande parte baseadas na manipulao da reatividade destes grupos funcionais,

frente a reagentes como aminas, organosilanos, cloreto de tionila e cloreto

cianrico, entre outros. Entretanto, tem sido explorada a possibilidade de

modificar covalentemente superfcies de carbono livres de xidos. Nestes

casos as reaes envolvem os prprios tomos de carbono do plano vertical.

Tratamentos como abraso mecnica ou fratura sob atmosfera inerte,

decapagem por plasma de argnio ou termlise sob vcuo, so capazes de

gerar superfcies livres de xidos com grande reatividade frente a uma ampla

variedade de reagentes [28].

Os eletrodos modificados via ligao covalente so mais estveis em

relao aos obtidos pelos demais mtodos, entretanto so mais difceis de

preparar. Da mesma forma que a modificao por adsoro, esta metodologia

tambm gera coberturas com no mximo uma monocamada imobilizada.

Um biosensor amperomtrico para a deteco de praguicidas

organofosforados e carbamatos foi construdo a partir de um eletrodo de pasta

de carbono modificado com ftalocianina de cobalto em que a enzima

colinesterase foi imobilisada via ligao covalente cruzada [47].

- 18 -

Um biosensor para a determinao de glicose foi construdo com um

eletrodo de carbono vtreo modificado com um filme de azul da prssia e

polipirrol ligado via ligao covalente com a enzima glicose oxidase [48].

Ricci et al. [49] desenvolveram em um sensor para a deteco de

glicose pela imobilizao da glicose oxidase via ligao covalente usando

glutaraldedo e nfion num eletrodo de carbono impresso modificado com azul

da Prssia.

Delvaux e Demoustier-Champagne [50] mostraram a possibilidade de

confeco de um biosensor amperomtrico de alta sensibilidade para a

determinao de glicose, fazendo o uso da associao de mtodos de

modificao da superfcie do eletrodo, com a imobilizao da enzima glicose

oxidase via ligao covalente.

2.2.1.5 Recobrimento com membranas polimricas

Outra tcnica bastante atraente para a preparao de eletrodos

modificados o recobrimento da superfcie do eletrodo com filmes

polimricos, que devem ser condutores ou permeveis ao eletrlito suporte e

espcie de interesse. Ao contrrio da modificao por adsoro ou por

formao de ligao covalente, a modificao com membranas polimricas

permite a imobilizao de muitas monocamadas (1 a 2000) da espcie ativa na

superfcie modificada, o que resulta na ampliao da resposta eletroqumica.

Dependendo da aplicao pode ser escolhido um polmero eletroativo,

quimicamente ativo, ou inerte . Os filmes eletroativos se subdividem em duas

categorias principais, dependendo de como o centro redox imobilizado:

polmeros redox, se o centro redox parte do esqueleto polimrico; e

- 19 -

polmeros de troca inica, se o componente redoxiativo um contra-on de

um filme polinico como polivinilpiridina ou nfion.

A cobertura polimrica pode ser obtida a partir de solues de

polmeros pr-formados, ou atravs de polimerizao in situ a partir de

unidades monomricas. Neste ltimo caso, o recobrimento polimrico pode

ser obtido via eletropolimerizao ou por meio de mtodos no eletroqumicos

como por exemplo: polimerizao ativada por plasma, foto-induzida por UV

ou por polimerizao de organosilanos.

Eletrodo de carbono vtreo modificado pela eletropolimerizao de

tetraminoftalocianina de cobalto foi desenvolvido e estudado por Wu D. M. et

al. [51].

Eletrodo de ouro foi modificado pela copolimerizao de

vinilferroceno e 2(metiltio-etil) metacrilato e a superfcie resultante foi

investigada por voltametria cclica [52].

As melhorias da seletividade e sensibilidade em funo das

modificaes feitas nas superfcies de eletrodos foram investigadas por vrios

pesquisadores, inclusive muitos brasileiros. Delbem e outros [53] descreveram

a descoberta cataltica de NADH usando eletrodo de pasta de carbono

modificado por eletropolimerizao de 3,4-bis-hidroxibenzaldedo. Kominky e

Bertotti [54] desenvolveram um sensor de amperomtrico, pela deposio

eletroqumica de uma camada de xido de molibdnio, para a determinao de

alguns compostos inorgnicos. Sotomayor e outros [55] estudaram a

construo e aplicao de um sensor de amperomtrico para dopamina,

usando eletrodo de carbono vtreo modificado com membrana de Nafion e

dopado com cloreto de 2-2 bipiridil de cobre (II). Castro et al. [56]

apresentaram um eletrodo modificado combinando xerogel de pentxido de

vandio e um surfactante catinico para detectar nions, como

- 20 -

pentacianonitrosilferrato (II) e hexacianoferrato (III). Filmes finos de

materiais como prussiato formam superfcies coloridas e apresentam

propriedades interessantes. Mattos e Gorton mostraram que biosensores de

glicose podem ser construdos com filmes de prussiatos com superfcies

azuis e excelente desempenho [57].

2.3 Determinao e especiao de compostos sulfurados

A determinao de compostos que contenham enxofre nas suas

estruturas moleculares, presentes nos diversos ambientes como na gua, no

solo, na atmosfera, nos alimentos e outros materiais, se faz necessrio em

virtude do alto grau de toxidade de muitos compostos sulfurados.

O controle dos nveis residuais de herbicidas, dentre eles os

tiotriaznicos e tiolcarbmicos, nas mais variadas amostras, a fim de se evitar a

produo de efeitos txicos na populao exposta, pode ser realizado atravs

da execuo de anlises por diversos mtodos analticos. Dentre os mtodos

analticos conhecidos encontram larga aplicao os mtodos cromatogrficos,

voltamtricos e espectrofotomtricos. Um rpido avano nas metodologias

vem sendo observado nos ltimos anos em resposta s necessidades de

sensibilidade, especificidade, rapidez e eficincia, exigidas pelos rgos

regulamentadores legais e de pesquisa, que determinam os limites de

tolerncia para tais resduos [58].

Existem na literatura trabalhos de determinao de sulfetos e

alquiltiis, principalmente em gua. Como exemplo, podemos citar os

mtodos pticos de anlise [13, 59], os eletroqumicos [60-62] e os mtodos

que envolvem separaes cromatogrficas [59, 63, 64].

- 21 -

Com relao aos mtodos pticos de anlise, o chamado mtodo do

azul de metileno (MB) parece ser o mais utilizado na determinao de

sulfetos. A partir deste mtodo, detalhado por Gustafsson [65], os sulfetos em

meio cido so convertidos a cido sulfdrico que reage com uma amina

produzindo uma espcie estvel, conhecida como azul de metileno, que pode

ser determinada espectrofotometricamente na regio do visvel. Ainda,

alquiltiis foram determinados, atravs de medidas espectrofotomtricas, aps

derivatizao com o reagente Ellman (cido 5,5,ditiobis 2-nitrobenzico)

[13]. Com este reagente o alquiltiol forma um complexo derivatizado, de

colorao amarela, detectado espectrofotometricamente.

Dentre os mtodos mais comuns de anlise de pesticidas encontram-se

os mtodos espectrofotomtricos, na regio do UV-Visvel ou infravermelho,

que se caracterizam pela boa sensibilidade e razovel seletividade,

propriedades necessrias para determinaes de pequenas quantidades de

analitos [66].

Outros procedimentos incluem tambm a derivatizao de alquiltiis

com anlise por fluorescncia, utilizando reagentes como o-ftaldedo [67],

monobromobimana [68], maleimides [69], benzofuranas halogenadas [70, 71]

ou 7-fluorbenzo-2-oxa-1,3-diazol-4-sulfonato de amnio [72, 73]. A

derivatizao com este ltimo reagente foi tambm aplicada para a deteco

de cistina [74]. Todas estas reaes de derivatizao ocorrem com a formao

de um complexo fluorescente, entre alquiltiis e reagentes, permitindo a

deteco com um detector de fluorescncia.

Para determinaes de pequenas quantidades de resduos de

determinados pesticidas, tem-se tambm como alternativa o uso da

espectroscopia de fluorescncia [75-77], que uma tcnica de alta

sensibilidade. A fluorescncia usada como uma ferramenta analtica em

- 22 -

compostos fluorescentes ou que possam ser convertidos a compostos

fluorescentes.

Alquiltiis foram detectados e quantificados em amostras de sangue

de ratos atravs de mtodos cromatogrficos. Mardini et al. [63],

determinaram metanotiol, etanotiol e dimetilssulfeto, atravs de cromatografia

gasosa com detector especfico de enxofre e detector de ionizao de chama,

onde o uso de detector especfico apresentou maior sensibilidade e a vantagem

de no sofrer interferncias de outros compostos volteis presentes.

Cromatografia gasosa (GC) utilizada para determinar traos de alquiltiis

[63, 64]. Contudo, dificuldades considerveis so encontradas em analisar

amostras com alquiltiis em concentraes extremamente baixas devido a

reatividade e absoro em superfcies slidas. Traos de alquiltiis

frequentemente se dissipam durante as anlises por GC [59].

Inicialmente, a determinao de herbicidas tiotriaznicos e

tiolcarbmicos era realizada atravs de mtodos colorimtricos ou por

Cromatografia em Camada Delgada. No entanto, atualmente, a Cromatografia

Gasosa (CG) demonstra ser uma tcnica muito utilizada na quantificao

destas espcies, devido elevada sensibilidade obtida a partir de sistemas de

deteco do tipo nitrognio-fsforo (NPD) e captura de eltrons (ECD), bem

como da seletividade para a identificao e quantificao dos herbicidas

quando acoplado a um espectrmetro de massas (MS) [78].

Hernandez et al., [79], determinaram herbicidas em amostras de gua

e solo, dentre os quais, a atrazina, simazina, terbumeton, terbutilazina,

terbutrina e molinato, utilizando tcnicas analticas hifenadas, como a

cromatografia gasosa acoplada a espectrmetro de massas (CG/MS). A

metodologia descrita mostrou-se eficiente, com resposta linear para

concentraes entre 0,10 e 10,00 ng/mL, sendo utilizada para a determinao

- 23 -

dos herbicidas em guas de superfcie e solos com baixos teores de matria

orgnica. A mesma tcnica analtica foi utilizada por Zambonin e Palmisano

[80] para a determinao dos herbicidas s-triaznicos ametrina, prometrina,

terbutrina, propazina, terbutilazina e sebutilazina, em amostras de solo com

teor de matria orgnica entre 0,19 e 0,42%. A quantificao, aps separao

cromatogrfica, com limite de deteco de 1 ng/mL foi obtida utilizando-se

como fase estacionria uma coluna capilar do tipo Supelco SPB-5 e como fase

mvel uma fluxo de gs hlio.

Mendas e colaboradores [81] determinaram os herbicidas atrazina,

simazina, ametrina e prometrina em fluidos biolgicos, utilizando medidas

cromatogrficas. A quantificao, por Cromatografia Gasosa, foi realizada

aps etapa de clean up em coluna de poliestireno divinilbenzeno, com

separao em coluna capilar do tipo SPB-5 com detectores terminicos e de

captura de eltrons.

O tiolcarbamato trialato aplicado em doses bastante elevadas na

agricultura, sendo, deste modo, recomendado o controle do residual do

herbicida em solos. Assim, Bernall et al. [82] desenvolveram uma

metodologia para a quantificao do trialato residual em amostras de solo,

aps extrao por fluido supercrtico. A quantificao do trialato nos extratos

foi realizada por CG com detector de emisso atmica e coluna capilar HP-5,

com resposta linear em concentraes de 0,2 a 10 mg/L.

Uma metodologia para a determinao multiresduo de amostras de

solo para 21 herbicidas, contendo nitrognio em sua estrutura molecular, , foi

desenvolvida por Snchez-Brunete et al. [83]. Dentre as classes de herbicidas

avaliadas so citadas as triazinas, uracilas, tiolcarbamatos, nitroanilinas,

cloroacetamidas e axodiazonas. Segundo os autores, a extrao dos herbicidas

foi realizada por sonicao das amostras de solo colocadas em colunas

- 24 -

estreitas, usando um pequeno volume de acetato de etila. Aps, os resduos

foram determinados por Cromatografia Gasosa com detector de nitrognio-

fsforo, utilizando coluna capilar HP-1. A metodologia desenvolvida

apresentou limites de deteco diferenciados, permanecendo em uma faixa de

0,001 a 0,02 g/g. Medidas de alquiltiis em misturas e sangue, tambm foram realizadas

por eletroforese capilar com detectores ultravioleta e de fluorescncia. Ling &

Baeyens [84] determinaram alquiltiis baseados nas reaes estequiomtricas

destes com derivatizantes e, depois, devido s diferentes mobilidades dos

derivatizados com carga, foram separados e quantificados em um sistema de

eletroforese capilar.

A eletroforese capilar (EC), baseada na migrao diferenciada de ons

presentes em soluo sob influncia de um campo eltrico [85] , uma tcnica

analtica que tambm encontra aplicao na determinao de herbicidas

residuais em matrizes ambientais, entre eles os tiotriaznicos e tiolcarbmicos,

devido a sua simplicidade analtica e elevada eficincia de separao.

Entretanto, limites de deteco inadequados so fatores limitantes desta

tcnica [86].

Turner et al. [60], analisando solues de sulfeto, mostraram que para

baixas concentraes a reao no eletrodo pode ser tratada como um processo

reversvel, envolvendo a oxidao do mercrio com formao imediata de

sulfeto de mercrio insolvel, gerando uma onda polarogrfica cuja corrente

limite proporcional concentrao da espcie envolvida.

Nascimento et al. [87] observaram que amostras com baixos teores de

sulfeto (< 16 mg/L) apresentam um sinal polarogrfico bem definido, cuja

intensidade proporcional concentrao de ons sulfetos presentes na clula

polarogrfica. Em amostras com concentraes acima de 16 mg/L observa-se

- 25 -

o aparecimento de um segundo sinal, mais arredondado, sugerindo que com o

aumento da concentrao de sulfeto torna-se mais difcil a reversibilidade do

processo.

Canterford [61] investigou detalhadamente a aplicao da tcnica

polarogrfica na determinao direta do on sulfeto em solues aquosas. Em

seu trabalho observou a interferncia do nion cianeto (CN-) em medidas

polarogrficas e a inviabilidade de determinao do sulfeto em concentraes

abaixo de 1,5.10-3 mol/L, na presena de muitas espcies eletroativas que

podem originar ondas que se sobrepem.

Renard et al. [62] determinaram compostos sulfurados em amostras de

licores atravs de anlises polarogrficas. Os resultados obtidos se mostraram

satisfatrios quando comparados a outros mtodos potenciomtricos e

volumtricos, viabilizando o mtodo para a determinao de sulfetos,

polissulfetos, mercaptanas, tiossulfatos e sulfitos em licores.

A oxidao eletroqumica de uma srie de alquiltiis na superfcie de

um eletrodo de xido de nquel foi investigada com um sistema de injeo em

fluxo (FIA) [88]. Em princpio, esta determinao baseada em processos

eletroqumicos reversveis de trs eltrons, onde o on tiolato, inicialmente

formado em solues alcalinas, reage com a espcie de maior estado de

oxidao na superfcie hidratada do eletrodo para formar o radical tiol. A

rpida dimerizao dos radicais formados leva a dissulfetos. Este trabalho

descreve a amperometria andica em eletrodo de xido de nquel para

alquiltiis de dois, trs e quatro carbonos. Amostras tamponadas em pH 3,0

so usadas para proteger os alquiltiis da oxidao do ar e uma soluo de

hidrxido de sdio utilizada como eletrlito. Resultados referentes ao

etanotiol foram comparados com o etanol. Altura de pico cerca de seis vezes

maior que a do etanol indica que a oxidao dos alquiltiis mais intensa.

- 26 -

Nascimento [87] et al. determinaram sulfeto e metanotiol em solues

de nutrio parenteral atravs do uso da difuso gasosa associada a um sistema

em fluxo e determinao polarogrfica. O limite de deteco obtido para esta

tcnica desenvolvida foi de 100 g/L para sulfeto e 40 mg/L para metanotiol.

O controle do residual dos herbicidas tiotriaznicos ametrina,

desmetrina, prometrina e terbutrina, bem como dos herbicidas tiolcarbmicos,

como o molinato, dialato, trialato e butilato, vem sendo realizado por

metodologias que compreendem os mtodos espectrofotomtricos [89, 90], a

cromatografia gasosa [78, 80, 91,92] e a cromatografia lquida [93- 99].

Da mesma forma, medidas polarogrficas tambm so utilizadas na

quantificao de herbicidas tiotriaznicos e tiolcarbmicos, uma vez que

molculas contendo um ou mais grupos tilicos originam, em medidas

voltamtricas com o eletrodo de mercrio, ondas catdicas a partir da

formao de um composto pouco solvel com o eletrodo [20].

Outros procedimentos analticos largamente empregados incluem os

mtodos voltamtricos. Os herbicidas tiotriaznicos e tiolcarbmicos so

efetivamente utilizados no controle de ervas daninhas na agricultura, devido

ao de inibio na fotossntese das ervas, resultante das reaes de

transferncia de eltrons dos herbicidas. Esta propriedade de participao em

reaes redox pode ser usada para fins analticos [100]. Compostos orgnicos,

como as tiotriazinas, tm grupos eletrorredutveis em sua composio, o que

permite sua anlise por voltametria em potenciais em torno de -1000 mV

[100-103]. Os mtodos voltamtricos mais sensveis so a voltametria de

pulso diferencial (VPD) e a voltametria de onda quadrada (VOQ), capazes de

determinar concentraes na faixa de g/L. Para melhorar a sensibilidade pode-se combinar estas tcnicas com a pr-concentrao, na superfcie do

- 27 -

eletrodo, para o composto a ser determinado, como no caso da voltametria

adsortiva de redissoluo catdica (VARC).

Muitos trabalhos envolvendo os mtodos eletroqumicos so citados

na literatura, como por exemplo o desenvolvido por Szezepaniak et al. [104]

em que propuseram um mtodo para a determinao de prometrina em

amostras de solo e gua. As amostras foram analisadas em clula

polarogrfica com eletrodo de mercrio no modo HMDE, aps pr-

concentrao em potencial de 0,50 V. A resposta voltamtrica foi avaliada

na presena de vrios eletrlitos suporte como tampo acetato, KCl, HCl e

HClO4, onde o uso de soluo de HClO4 0,10 mol/L originou melhores

resultados em relao corrente residual, formao do sinal polarogrfico de

reduo e reprodutibilidade.

A determinao de trs herbicidas triaznicos, dentre eles a tiotriazina

ametrina, utilizando medidas polarogrficas obtidas a partir de um eletrodo de

mercrio gotejante (DME) com soluo de H3PO4 0,1 mol/L como eletrlito

suporte, foi estudada por Ignjatovic et al. [105]. Segundo os autores, em meio

fracamente cido (pH 5) observa-se a formao de um pico resultante da

reduo da ametrina em potencial de meia-onda de 1.170V e, em condies

mais extremas de pH (2,0), um decrscimo no sinal polarogrfico observado,

sendo, possivelmente, associado reao de hidrlise do herbicida nestas

condies.

Os imunoensaios (ELISA) vm encontrando aplicao no controle dos

residuais de herbicidas, uma vez que elevados nveis de especificidade so

obtidos e um grande nmero de amostras pode ser analisado em um curto

perodo de tempo. A anlise baseada na combinao especfica de anticorpos

e antgenos (analito) utilizada especificamente para a deteco de quantidades

muito pequenas de herbicidas [106]. Herbicidas tiotriaznicos, como ametrina,

- 28 -

prometrina e terbutrina, foram determinados atravs dos ensaios ELISA e

comparados com amostras analisadas por CG/MS [107]. A correlao

observada entre os mtodos ELISA e CG/MS foi de 0,99 e a reatividade

obtida para o imunoensaio foi suficiente para uma resposta semiquantitativa

dos herbicidas tiotriaznicos em concentraes na faixa de 0,2 a 2,0 g/L. Bruun et al. [108], utilizando procedimentos ELISA, desenvolveram

um mtodo de elevada sensibilidade para a quantificao dos herbicidas

ametrina, desmetrina, prometrina, terbutrina e seus subprodutos hidroxilados

de degradao, em guas de chuva e potvel, com limites de deteco

inferiores a 0,01 g/L. A resposta analtica foi obtida pela combinao dos herbicidas tiotriaznicos com o anticorpo monoclonal comercial HYB 283-2

com desenvolvimento de colorao, aps adio de 50 L de H2SO4 0,50 mol/L e subseqente leitura de absoro de radiao eletromagntica, em

comprimento de onda de 450 nm.

2.4 Herbicidas

Pesticidas ou praguicidas so substncias qumicas, orgnicas ou

inorgnicas, utilizadas no combate de pragas (animais ou vegetais),

indesejveis na agricultura, como insetos, caros, roedores, caracis, fungos,

plantas invasoras, entre outros, sendo tambm usados como agentes

desfoliantes, dessecantes, redutores de densidade e para evitar a queda e/ou

deteriorao de frutas [109, 110].

A toxicidade relativa dos pesticidas (DL50) tambm um fator

importante de classificao. denominada de DL50 a dose letal mdia, que

corresponde quantidade de pesticida capaz de causar a morte de 50% dos

- 29 -

indivduos que participam de um ensaio de toxicidade. Deste modo, os

pesticidas podem ser supertxicos (DL5015 g /kg) [111].

Os pesticidas so agrupados de acordo com a sua atividade biolgica

em inseticidas, fungicidas, herbicidas, nematicidas, acaricidas, desfoliantes,

miticidas, roenticidas e anticriptogmicos. Dentre estes, os que compem as

maiores categorias so os inseticidas, os fungicidas e os herbicidas [109, 111],

sendo os herbicidas amplamente utilizados no controle e combate s ervas

daninhas, representando uma opo bastante eficiente para o controle de

propagao das invasoras, principalmente em grandes plantaes, nas quais

outros mtodos, como a capina, so inviveis, devido grande extenso das

lavouras [112].

O uso crescente de compostos herbicidas tem razes econmicas,

tcnicas e sociais, uma vez que a mo-de-obra para o controle mecnico de

ervas daninhas tornou-se escassa e dispendiosa. Alm disso, mudanas

econmicas e tecnolgicas na produo agrcola, associadas necessidade de

produo de mais alimentos por unidade de terra cultivada, exigem prticas

mais eficientes, as quais somente os herbicidas podem fornecer [113].

A principal fonte humana de alimentos a vegetal. Os vegetais

competem com aproximadamente 30.000 espcies de ervas daninhas no

mundo todo, com cerca de 1.800 delas causando srias perdas econmicas

[114]. Esta competio contribui para uma reduo de cerca de 10% nas

colheitas mundiais, de um total de 35% de perdas, causadas por pragas em

geral [113]. As ervas daninhas privam as plantaes de umidade e nutrientes

do solo, impedem a incidncia direta de luz solar reduzindo assim seu

- 30 -

crescimento e contaminam gros das safras com sementes quase sempre

txicas ao homem e aos animais [114].

Segundo Spadotto [115], o consumo de herbicidas no Brasil bastante

expressivo, representado pela utilizao de cerca de 174 mil toneladas de

produtos formulados (comerciais) no ano de 2000. O consumo destes produtos

difere nas vrias regies do pas, onde se misturam atividades agrcolas

intensivas e tradicionais, sendo mais elevado nas regies Sul (cerca de 39%),

Centro-Oeste (em torno de 30%) e Sudeste (cerca de 23%). As culturas

responsveis por este elevado consumo so principalmente soja, cana-de-

acar, milho e arroz [116]. Ainda segundo levantamento realizado por

Spadotto [115], merecem destaque quanto utilizao de herbicidas os

estados do Paran (18,5%), Rio Grande do Sul (16,8%), So Paulo (14,1%),

Mato Grosso (12,7%), Gois (10,1%), Minas Gerais (7,4%) e Mato Grosso do

Sul (7,0%).

2.4.1 Herbicidas triaznicos

Os herbicidas triaznicos so compostos qumicos com a estrutura

fundamental da s-triazina, uma vez que dentre todas as formas possveis de

triazinas somente os derivados simtricos (posies 1, 3, 5 dos tomos de

nitrognio) tm alcanado uma grande extenso por suas propriedades

herbicidas [110, 117].

As s-triazinas so divididas em trs grupos perfeitamente

caractersticos: clorotriazinas, metoxitriazinas e metiltiotriazinas [118],

conforme est apresentado na Figura 01.

- 31 -

Clorotriazina

N

N N

NN

Cl

H2 H2 N

N N

NNH2 H2

OCH3

Metoxitriazina

N

N N

NNH2 H2

SCH3

Metiltiotriazina

Figura 01. Estrutura qumica dos grupos das s-triazinas.

As clorotriazinas, tambm denominadas de triazinas de 1 gerao,

representadas pela atrazina, simazina, cianazina, propazina, terbutilazina, entre

outras, so sintetizadas a partir da substituio de dois tomos de cloro do

cloreto cianrico (2,4,6-tricloro-1,3,5-triazina) por radicais alquilamino. Por

sua vez, as metoxitriazinas e as metiltiotriazinas, tambm denominadas de

triazinas de 2 gerao, so obtidas pela introduo dos radicais metoxila e

tiometila, respectivamente, como um terceiro substituinte. Prometrona,

terbumetona, simetona, atratona, ametrina, prometrina, desmetrina, simetrina e

terbutrina so alguns representantes das triazinas de 2 gerao.

Os herbicidas 1,3,5-triaznicos so absorvidos tanto pela via

respiratria, como pelo trato gastrintestinal e pela via drmica.

Por outro lado, os herbicidas triaznicos apresentam baixa toxicidade

aguda. O fgado constitui o rgo alvo na ao txica destes herbicidas

durante exposies elevadas. Nos estudos de toxicidade realizados com a

simazina, observou-se que em carneiros submetidos a doses dirias de 1,4 a 6

mg/kg ocorre o hipotiroidismo e, com doses mais elevadas (6 a 25 mg/kg), h

a ocorrncia de alteraes distrficas e necrticas no epitlio germinal, danos

hepticos e cerebrais [110].

- 32 -

A ao principal dos herbicidas s-triaznicos ocorre atravs das razes,

ou seja, como herbicidas residuais. No entanto, muitos destes herbicidas agem

tambm por contato e so absorvidos atravs da folhas. Seus efeitos se

traduzem em clorose, secamento das pontas, decaimento e morte da erva

daninha.

Estes herbicidas s-triaznicos so utilizados em aplicaes pr e ps-

emergncia, nas culturas de milho, sorgo, caf, soja, cana-de-acar, arroz,

entre outras. A atrazina tambm utilizada no controle de plantas daninhas em

lagos e a prometrina nas plantaes de alho, cebola, salso, cenoura e ervil