PREPARO DE AMOSTRAS

PREPARO DE AMOSTRAS
Ana Rita de Araujo Nogueira
Grupo de Análise Instrumental Aplicada - Embrapa Pecuária
Sudeste, São Carlos, SP [email protected]
Resumo
Este texto é um resumo do mini-curso apresentado durante o VIII Encontro
sobre Metodologias da Embrapa, organizado pela Embrapa Meio Ambiente.
A apresentação teve como objetivo uma introdução aos principais aspectos
voltados
aos
cuidados
que
devem
ser
tomados
para
uma
boa
representatividade da amostra, envolvendo a coleta, a moagem, o
armazenamento e a amostragem. Também foram abordadas a lavagem e a
desmineralização dos frascos e material que entra em contato com as
amostras e as alternativas existentes para a escolha de reagentes, extrações
e formas de digestão da matéria orgânica.
Palavras-chave - preparo de amostras, digestão, decomposição, microondas
Preparo de Amostras
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Introdução
Como
na
maioria
das
áreas
aplicadas,
a
química
apresenta-se
fundamental para o fornecimento de informações para a tomada de decisões
na agronomia. É com o uso de resultados químicos que é possível se
conhecer o grau de carência ou excesso de nutrientes em um solo e a
necessidade de adubação e calagem (para a correção do pH do solo). A
quantidade e o tipo de fertilizante necessário variam segundo o cultivo, a
época e a evolução deste. A escolha, a quantidade e a freqüência de
aplicação
do
fertilizante
dependem
principalmente
de
parâmetros
decorrentes da observação direta do cultivo, da análise do solo e da análise
foliar. A determinação dos elementos essenciais, do pH e da condutividade,
por exemplo, fornecem informações sobre as carências inerentes ao cultivo
e ajudam a decidir, sobretudo, o tipo e a composição dos corretivos a serem
aplicados.
Os dados relacionando os teores de minerais ou dos constituintes
proteicos nas plantas, solos e alimentos são cada vez mais requisitados e um
correto procedimento de coleta e preparo dessas amostras permitem uma
avaliação eficiente, que irá direcionar os recursos financeiros e ambientais
com segurança.
Este curso abordou as etapas de coleta e preparo das amostras, que se
apresentam como as mais demoradas, onde são gastos os maiores recursos
e onde também se cometem os maiores erros. Foi preparado com base em
texto publicado pela Embrapa sobre coleta e preparo de amostras, em
material produzido pelos Profs. Francisco Krug, Gunter Knapp e Harold
Barnes para o III Workshop sobre preparo de amostras, realizado em São
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Carlos, SP em 10/2000, em palestras apresentadas pelo Grupo de Análise
Instrumental Aplicada - GAIA durante “Encontro sobre preparo de
amostras”, realizado em São Carlos, SP em 04/2003 e em livro publicado
pelos Prof. Kingston & Haswell, de 1997, sobre decomposições assistidas por
microondas, além da descrição de discussões surgidas nas reuniões de
grupo (GAIA- http://www.dq.ufscar.br/Labs/gaia) e em algumas experiências
pessoais e resultados recentes da literatura.
Aproveito para agradecer aos organizadores do VIII Encontro Sobre
Métodos de Análise da Embrapa pelo convite, parabenizando-os pela
organização e empenho e desejando que todos tenham tido uma semana
bastante produtiva, com o aumento dos horizontes profissionais e pessoais.
Coleta de amostras de solo, água e tecidos vegetais
Além da escolha conveniente do método analítico e estudo dos
possíveis interferentes, torna-se essencial boa amostragem, preparação e
solubilização da amostra para análise. Qualquer que seja o tipo de amostra,
erros significativos poderão ser introduzidos se a etapa de preparação não
for satisfatoriamente conduzida.
A amostragem é a primeira fase da análise. É preciso haver integração
entre os responsáveis pela coleta e o laboratório, buscando-se sincronismo
entre a remessa de amostras e a capacidade do laboratório em executar as
determinações.
Em alguns casos é necessário reduzir consideravelmente a dimensão
da amostra antes que ela seja introduzida no sistema analítico e possa ser
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tratada convenientemente. O método de preparação utilizado dependerá do
tipo de amostra. O material coletado deve ser preparado em local apropriado
e equipado para esta finalidade. Normalmente a atividade de preparação
inclui o recebimento, o registro, o pré-acondicionamento, a secagem, a
moagem, o acondicionamento e a rotulagem das amostras.
Aspectos importantes relacionados à coleta de amostras
Alguns cuidados devem ser observados, para garantir a integridade
física e química do material coletado (NOGUEIRA et al., 1996):
x evitar coletar amostras sujas de terra ou com excesso de água;
x identificar devidamente, com letras legíveis, o recipiente (saco de papel ou
de plástico, potes plásticos, frascos, etc.) que receberá a amostra. Cuidado
especial deve ser tomado com as amostras que serão armazenadas a
baixa temperatura. Em muitos casos, a identificação feita inicialmente
torna-se ilegível durante o processo de descongelamento;
x garantir que os utensílios, embalagens e ferramentas empregados na
coleta e no transporte não contaminem a amostra, principalmente em
função das determinações que serão realizadas. Como exemplo, se de
uma planta pretende-se determinar o teor de ferro, um facão utilizado para
retirar a amostra não pode ter sido confeccionado com esse elemento. Em
amostras
provenientes
de
experimentos
conduzidos
em casa de
vegetação esse tipo de cuidado deve ser redobrado;
x documentar cada etapa da coleta, incluindo eventos não esperados (p.ex.,
chuvas). Especificar todas as características relevantes da área, condições
climáticas e população amostrada, condições de transporte e secagem;
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x a amostra deve ser encaminhada o mais rapidamente possível ao
laboratório, para que possa ser devidamente processada e armazenada;
x a amostra que chegar ao laboratório sem as informações necessárias ao
processamento e análise deve ser recusada. É necessário conhecer o tipo
da amostra, o que deve ser determinado e quem é o seu responsável.
Cuidados que devem ser tomados para evitar contaminações
O maior problema no preparo de uma amostra para análises na faixa de
Pg L-1 é o risco de contaminação, devido a diferentes causas, como o grau do
reagente empregado, os frascos empregados para estocagem, digestão ou
diluição das amostras ou aos erros relacionados à coleta e manipulação da
amostra. Uma adequada técnica de decomposição deverá, de uma maneira
geral,
ser
eficiente,
evitando
erros
sistemáticos
provenientes
de
contaminação, sendo importante o uso de reagentes de alta pureza
(incluindo a água utilizada nas diluições), perdas por volatilização ou
digestão incompleta; ser reproduzível, apresentar baixos limites de detecção
(baixos valores do branco), ser seguro (quanto aos reagentes usados,
manuseio, equipamento) e, sempre que possível, ser simples e rápido, com
mínima manipulação. O uso de uma amostra como “branco” que sofra todos
os tratamentos dados a amostra é essencial em todos os procedimentos para
identificar qualquer problema com o analito. A natureza dos frascos
empregados durante as análises e para estocagem das soluções também
deve ser observada. Recomenda-se que toda vidraria seja previamente
deixada em banho ácido (10% HNO3) por no mínimo 24 horas antes de ser
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utilizada.
Os métodos de decomposição para análises de elementos na faixa de
Pg L-1 requerem o uso de ácidos com valores de branco negligenciáveis. Com
o objetivo de se evitar contaminação dos ácidos devido à longa estocagem,
recomenda-se o preparo de quantidades de ácido livre de interferentes
imediatamente antes do uso. Isso é possível com o emprego de frascos de
subdestilação, construídos em quartzo ou PTFE. Os ácidos são destilados a
temperaturas abaixo do ponto de ebulição, o que evita o arraste das
substâncias interferentes. Esse procedimento é bastante indicado, pois
resulta em soluções com pureza superior aos ácidos ultra-puros, além de
permitir o emprego de ácidos comerciais, diminuindo os custos da análise
(KRUG et al., 2000).
Métodos de preparo de amostras
Amostras agronômicas normalmente apresentam-se na forma líquida ou
sólida. A maneira mais fácil de se manusear a amostra é quando esta se
encontra na forma líquida, quando muitas vezes uma simples filtração é
suficiente. No entanto, mesmo nesses casos, a necessidade de serem
determinados teores cada vez menores, em função de proteção ambiental,
impurezas dos compostos, dentre outros, e aos problemas de sensibilidade
das
técnicas
espectroscópicas,
para
uma
determinação
adequada
invariavelmente é necessário o emprego de técnicas de pré-concentração.
Quando a amostra se encontra na forma aquosa, a maneira mais simples de
se obter essa pré-concentração é a evaporação da água por aquecimento.
Nesse caso, devem ser tomados cuidados quanto a volatilidade dos
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compostos a serem determinados. Outras alternativas para a préconcentração dos elementos são a troca iônica e a extração por solventes.
Se, por outro lado, a amostra se encontra na forma sólida, existem
alguns procedimentos e equipamentos que permitem a análise direta de
sólidos e suspensões. No entanto, o requerimento normal é a conversão do
material sólido em uma forma líquida, devendo ser observada:
-
a solubilização de todos os analitos de interesse
-
a remoção da matriz orgânica
Dentre as estratégias empregadas para o preparo de amostras sólidas
podem ser citados:
- a dissolução direta em água ou solução aquosa sem mudança química;
a dissolução em ácido, ou mistura de ácidos, com mudança química
(mudança no estado de oxidação do elemento a ser determinado), que
pode ser dividido em:
a) Decomposição por via úmida
a.1 em sistemas abertos
a.2 em sistemas fechados
x Com aquecimento convencional
x Com aquecimento por microondas
b) Combustão
b.1 em sistemas abertos
x Via seca
x Via seca a baixas temperaturas
b.2 em sistemas fechados
x Frascos de combustão
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b.3 em um sistema dinâmico
c) Fusão
Dissolução após fusão da amostra com fundente apropriado (envolvendo
mudanças químicas)
O desenvolvimento de uma técnica de preparo de amostras que resulte
em uma completa solubilização, na retenção de elementos voláteis, redução
das contaminações do frasco e da atmosfera, baixos valores de branco dos
reagentes e rapidez é um dos pontos mais fracos de uma análise química.
Atualmente, uma técnica de preparo de amostra que seja universal não
existe. Devem ser observados, prioritariamente, os requerimentos do
elemento a ser determinado e da amostra (HOENIG, 2001).
Via Seca
A decomposição por via seca é provavelmente o mais simples de todos
os tipos de decomposição. Envolve o aquecimento da amostra em um forno
o
tipo mufla na presença de ar a 400-800 C, permitindo a destruição da matéria
orgânica. Após a decomposição, o resíduo é dissolvido em ácido e
transferido para um frasco volumétrico antes da análise. Esta técnica é
interessante em função da possibilidade de ser empregado um grande
volume de amostra, para posteriormente ser dissolvido em pequeno volume
de ácido antes da determinação, o que diminui a diluição e permite
determinação de elementos presentes em baixas concentrações. Outras
vantagens são a não necessidade de emprego de reagentes e o baixo tempo
de atenção exigido do operador. No entanto, o método pode também levar a
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perdas de elementos voláteis, como Hg, B, Pb, Zn, Cd, Ca, In, Te, As, Sb, Fe,
Cr e Cu. Apesar de haver a possibilidade de adição de compostos que visem
retardar as perdas desses elementos, existem outros inconvenientes para
essa técnica, que por isso não vem sendo utilizada com muita freqüência:
-
necessidade de muito tempo para a queima de alguns materiais
-
alto gasto de energia
-
dificuldade na dissolução dos materiais após a queima
-
contaminação.
Fusão
Algumas
substâncias,
tais
como
silicatos
ou
óxidos,
não
são
normalmente destruídas pela ação de um ácido. Nessa situação, técnica
alternativa é exigida. A fusão envolve a adição de um excesso de reagente
(variando de 1:2 a 1:50) sobre a amostra finamente moída, colocada em um
cadinho de platina ou grafite (em alguns casos de níquel ou zircônio),
o
seguindo-se por aquecimento em forno mufla (300 – 1200 C). Após
aquecimento por um dado período de tempo (de alguns minutos a várias
horas), um mineral original ou fases refratárias são convertidas em formas
sólidas diferentes que são facilmente dissolvidas em ácidos, bases ou em
água. Os reagentes normalmente empregados incluem carbonato de sódio
o
(800 C, dissolvido com HCl), meta ou tetraborato de Li (aquecimento a 9001000 oC, dissolvido com HF), e pirossulfato de K (aquecimento a 900 oC,
dissolvido em H2SO4). A adição do excesso de reagentes leva a um alto risco
de contaminação. Além disso, as altas temperaturas empregadas aumentam
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o perigo de perdas por volatilização e os altos teores salinos da solução final
podem apresentar problemas na nebulização das amostras durante as
análises. Cuidados devem ser tomados quando se utilizam técnicas tais
como espectrometria ótica de emissão com plasma acoplado (ICP-OES).
Dependendo do material do cadinho, podem ocorrer interferências
espectrais (cadinho de Ni – As, Cr, La, Pb e Zr; cadinho de Zr – As, Ba, Ca, Cr,
La, Pb e V; fusão com LiBO2 em cadinho de Pt – Cr). Essas desvantagens
restringem o emprego da fusão para a determinação de elementos em faixas
extremamente baixas, no entanto para a determinação de maiores, menores
e mesmo alguns elementos traço em alguns tipos de matrizes, tais como
algumas ligas metálicas, minérios, cerâmica, silicatos e cimentos, resultados
satisfatórios podem ser obtidos, pois os eletrólitos inorgânicos fundidos são
solventes muito poderosos, que, em altas temperaturas, agem como um
ácido ou base de Lewis (KRUG et al., 2000).
Via Úmida
Os ácidos mais comumentemente empregados são (KINGSTON &
JASSIE, 1988, KRUG et al., 2000):
a) Nítrico (HNO3), ponto de ebulição – 122 °C – agente oxidante mais
utilizado na digestão de amostras orgânicas, libera os elementos na
forma de nitratos solúveis e é normalmente comercializado em forma
bastante pura, a 65 – 69% (> 69 %, HNO3 “fumegante”). Em concentrações
inferiores a 2,0 mol l-1 apresenta-se como pobre oxidante. No entanto,
quando combinado com ácidos complexantes, principalmente HCl, com
H2O2, ou pelo aumento da pressão e da temperatura, ocorre um grande
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aumento do poder oxidante. Bastante empregado na dissolução de
metais, ligas e materiais biológicos. Não dissolve Au e Pt, e
alguns
metais são passivados, sendo no entanto facilmente dissolvidos em HNO3
diluído e quando combinado com outros ácidos. É compatível com as
técnicas por ICP.
b) Clorídrico (HCl), ponto de ebulição, 110 ºC, comercializado com alto grau
-1
de pureza a 36 – 38% (11,6 a 12,4 mol l ). Apesar de ser um ácido forte,
não possui propriedades oxidantes e reage com a maioria dos cátions
metálicos de transição, formando complexos bastante fortes com Au, Tl e
Hg e mais fracos com Fe, Ga, In e Sn. Os cloretos metálicos são solúveis
em água, exceto Hg2CL2 e AgCl. É empregado na dissolução de metais e
ligas, sais de carbonatos, fosfatos, alguns óxidos e alguns sulfatos.
Quando em misturas com HNO3 (água régia), empregado na dissolução
de materiais geológicos e amostras ambientais. Não é normalmente
empregado
para
dissolução
de
matéria
orgânica.
Quando
em
concentrações baixas de HCl, adequado para uso com ICP-OES, mas
inadequado para ICP-MS (Cl).
c) Sulfúrico (H2SO4), ponto de ebulição 338 ºC, comercializado como 98%,
apresenta o ponto de ebulição mais alto entre os ácidos minerais
concentrados mais comuns. Útil para o desprendimento de produtos
voláteis, apresenta boas propriedades desidratantes (reduz-se para SO2,
0
S e H2S) e oxidantes para ligas, metais, óxidos, hidróxidos e sulfatos
insolúveis, e é freqüentemente empregado combinado com HNO3,
elevando o ponto de ebulição da mistura, além de agilizar o processo de
oxidação, agindo como oxidante inicial das misturas ácidas. Também
usado para remoção de HF e/ou solubilização dos fluorcomplexos Metais
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em estado de oxidação mais elevado, como Cr3+, Al3+ e terras raras,
podem formar sulfatos duplos com sulfato de potássio, de difícil
solubilização. Por outro lado, os sulfatos de metais apresentam baixa
volatilidade, o que impede perdas por volatilização Cuidado: H2SO4 não
deve nunca ser empregado em frascos de PTFE (ponto de fusão desses
frascos = 327 ºC, se deformando a partir de 260 ºC), além de apresentar
problemas de transporte em ICP durante a nebulização devido à alta
viscosidade.
d) Perclórico (HClO4), ponto de ebulição 203 ºC, comercializado a 60 - 72%
(nuca
se
deve
utilizar
em
concentrações
superiores)
–
a
altas
temperaturas, é um forte agente oxidante para matéria orgânica,
apresenta baixo poder complexante. Quando utilizado isoladamente,
torna-se perigoso devido ao risco iminente de explosão, pela formação de
percloratos instáveis. Cuidado: quando se trabalha com esse tipo de
ácido, as amostras contendo hidroxilas são normalmente pré-tratadas
com HNO3 antes da adição de HClO4.
e) Fluorídrico – HF, ponto de ebulição 112 oC, ácido fraco, não oxidante,
comercializado entre 38 – 48%, é empregado para a dissolução de
-
silicatos, pois o F é um poderoso ânion complexante, reage com os
elementos que forma óxidos refratários difíceis de serem dissolvidos.
Necessidade da adição de ácido bórico para mascarar o HF e dissolver os
fluoretos precipitados. Há perdas de Si como SiF6 após aquecimento e
requer a complexação do F livre com H3BO3. Também não se deve usar
vidraria (borossilicatos, atacados pelo HF) e tomar bastante cuidado com
o contato com a pele (em caso de queimadura, como primeiro socorro
deve-se usar gel de gluconato de cálcio).
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Na prática, a maioria dos métodos de dissolução de amostras inorgânicas
é realizada com o emprego de 2 ou 3 ácidos, pois diferentes propriedades
úteis podem ser combinadas (ex.: 1 ácido oxidante e 1 ácido complexante); 2
ácidos podem reagir, formando produtos com maior reatividade do que
qualquer um deles separadamente; uma propriedade indesejável de um
determinado ácido pode ser moderada pela presença de outro ácido e a
amostra pode ser dissolvida com um ácido que a seguir pode ser separado
da mistura por um outro ácido (HF + H2SO4)
Ex:
Nítrico/clorídrico – uma mistura 1:3 de HNO3:HCl, conhecida como “água
régia”, forma um intermediário reativo, NOCl. Esta mistura é bastante
empregada para dissolução de ligas metálicas e silicatos, sendo bastante
conhecida devido a sua habilidade em dissolver Au, Pt e Pd.
Alternativas para aquecimento empregando via úmida
Dentre os métodos a altas temperaturas empregados em via úmida
destacam-se o aquecimento por convecção (blocos digestores, chama ou
fornos convencionais) e por microondas, normalmente empregando ácidos
minerais oxidantes e peróxido de hidrogênio. Métodos em via úmida a
baixas temperaturas também são empregados, como método de Fenton
(formação de radical a partir da reação entre Fe
2+
e H2O2), métodos
enzimáticos, decomposição com surfactantes e irradiação por ultravioleta.
As microondas são ondas eletromagnéticas que cobrem uma faixa de
freqüência do espectro eletromagnético que varia de 300 a 300.000 MHz.
Quando um material não transparente às microondas absorve este tipo de
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radiação, o material pode sofrer um aumento considerável na sua
temperatura,
devido,
principalmente,
à
interação
da
radiação
eletromagnética com os íons dissolvidos e com o solvente, provocando
migração iônica e rotação de dipolos. A ocorrência deste dois processos, que
ocorrem quando as microondas interagem com a solução de um ácido (ou
mistura de ácidos) usado para a digestão da amostra de interesse, resulta
em um movimento molecular no material, que também contribui para o
aquecimento do mesmo KINGSTON & JASSIE, 1988).
Os fornos microondas são constituídos basicamente de um gerador de
microondas, um guia de ondas, uma cavidade ressonante, uma fonte, um
sensor e um controlador. Atualmente existem no mercado sistemas
fechados, os chamados sistemas de digestão tipo cavidade e o sistema com
microondas focalizadas, que trabalha com frascos abertos a pressões
próximas à ambiente.
A escolha do melhor forno de microondas deve levar em consideração
os frascos de digestão oferecidos (desenho, capacidade, durabilidade e
custo), os sensores de temperatura e de pressão (custo, durabilidade e
tempo de resposta), os programas para o controle e aquisição de dados, a
opção para secagem dos digeridos e os dispositivos de segurança.
Os fornos de microondas com cavidade, por operarem com recipientes
fechados apresentam como potencialidades (KINGSTON & HASWELL, 1997):
-
maior eficiência na dissolução em altas temperaturas
-
possibilidade de utilização de somente ácido nítrico para a decomposição
da amostra
-
reduzido risco de perdas de analitos por volatilização
-
risco reduzido de contaminações devidas ao ambiente de trabalho
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-
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menor consumo de reagentes de alta pureza
Porém, devem ser observadas as seguintes limitações:
-
as massas de amostras devem ser reduzidas (< 1 g inorg. e < 0,5 g org),
devido à possibilidade de aumento da pressão interna gerada pelos
produtos
gasosos
nas
reações
de
decomposição
(principalmente
amostras cujos produtos gasosos são COx e NOx)
-
atenção deve ser dada quanto à homogeneidade das amostras, para
evitar diferenças entre os frascos durante a decomposição.
-
a decomposição de ligas metálicas e metais pode gerar H2, o que
aumenta o risco de explosão
-
necessidade de resfriamento e despressurização dos frascos para adição
de reagentes durante o ciclo de aquecimento.
Aplicações típicas de um forno de microondas com radiação focalizada
O emprego de microondas com radiação focalizada é interessante do
ponto de vista de segurança, pois opera a pressão ambiente, permite a
adição seqüencial de reagentes, podem ser usados frascos de PTFE, vidro ou
quartzo, possibilidade de uso de H2SO4, devido às altas temperaturas,
permite o emprego de massas de até 10 g de amostra. Porém, podem
ocorrer perdas por volatilização de alguns elementos (NÓBREGA et al.,
2002).
Frascos utilizados em microondas
Em sistemas abertos, podem ser empregados frascos de vidro tipo
Preparo de Amostras
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“pyrex”. Em sistemas fechados, deve-se observar que as temperaturas a
serem atingidas durante a digestão estarão limitadas pelo tipo de frasco
utilizado,
além
da
resistência
química,
capacidade
para
extrusão
(termoplasticidade), capacidade para usinagem, densidade e transparência
ás microondas (no aquecimento por microondas). Frascos construídos em
PTFE (politetrafluoretileno – Teflon®) podem apresentar problemas de
contaminação (efeito de memória) e PFA (perfluoralkoxi) – fluorplástico
processável, apresentam limitação da temperatura (máximo 260ºC). No
entanto, apresentam diversas vantagens na dissolução da amostra, como
aceleração da digestão, possibilidade de uso de HF ou água régia sem
problemas,
dissolução
diminuição
dos
das
valores
amostras
do
branco,
sem
perdas
devido
às
por
volatilização,
diminuições
das
contaminações. Frascos de quartzo são utilizados quando altas temperatura
são necessárias (KINGSTON & HASWELL, 1997).
Diferenças básicas entre fornos de microondas de uso doméstico e de uso
laboratorial
A principal característica são os aspectos relacionados à segurança, de
forma a que não haja possibilidade de vazamento de radiação. Se uma
possível explosão ocorrer, a porta é fabricada de maneira a amortecer essa
explosão e resistir ao impacto.
Preparo de Amostras
17
Preparo de Amostras Agronômicas
Normalmente uma grande variabilidade de amostras orgânicas, como
plantas, frutos e solos, além dos adubos e fertilizantes são considerados
como
materiais
agronômicos.
O
desenvolvimento
de
técnicas
de
preservação também vêm promovendo a necessidade de um aumento do
controle das amostras de silagem, envolvendo técnicas de fermentação,
desaeração etc. Os subprodutos de origem animal, como leite e tecidos
animais também devem aqui ser considerados.
Nas amostras de tecido vegetal, dentre as análises referentes à qualidade
nutricional, como proteína, fibra, digestibilidade e gordura, normalmente são
determinados os macro constituintes, como N, Ca, Mg, P, S e K e os micro
constituintes, como Cu, Fe, Mn, Zn e Co. Outros metais que podem vir a ser
tóxicos, como Cd e Pb também são freqüentemente solicitados.
Amostras de Solos
Para fins de fertilidade, normalmente são feitas extrações com soluções
-1
salinas (e.g. 1,0 mol l KCl), quelatos orgânicos (e.g. DTPA), ácidos diluídos
(e.g. solução de Melich - 0,01 mol l-1 HCl + H2SO4), água (e.g. extração de B
com água quente) ou resinas trocadoras de íons (e.g. Amberlite). Em todos
os métodos, o propósito final é uma simulação do que ocorre no solo, na
tentativa de serem determinados os elementos realmente disponíveis às
plantas, que estariam presentes na dupla camada externa do solo. Para a
obtenção de resultados que possam ser comparados, uma homogeneidade
dos resultados é obtida com a padronização dos procedimentos a partir de
Preparo de Amostras
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protocolos bastante específicos. No Brasil existem diversos programas
colaborativos que se dedicam ao estabelecimento e avaliação desses
protocolos, sendo que no estado de São Paulo o Instituto Agronômico de
Campinas coordena programa que reúne cerca de 150 laboratórios. Outros
programa importantes são os coordenados pela Embrapa Solos (Rio de
Janeiro) e ROLAS (Rio Grande do Sul).
Por outro lado, para a obtenção de teores totais de analitos em amostras
de solo, necessário quando se deseja conhecer as características minerais,
digestões empregando HF são necessárias, para a quebra dos compostos
silicatados. Nesse caso, ocorrem perdas do Si como SiF6 e o uso de HF
durante o preparo deve ser precedido dos cuidados no manuseio desse
ácido. Durante as determinações, deve-se atentar para a não existência de
resíduos de HF, pois dependendo da técnica de determinação utilizada
cuidados especiais deverão ser tomados para se evitar ataques a materiais
que contenham silício (vidro ou quartzo). A complexação do F livre deve ser
feita com a adição de H3BO3. Alternativa para determinações totais dos
elementos em solos, para fins ambientais, é o uso de extração empregando
água régia (HOENIG & KERSABIEC, 1996; HOENIG, 2001).
Independente da técnica de extração, a técnica de detecção utilizada
depende das condições do laboratório, não havendo restrições, desde que
esteja sendo empregada de maneira correta. Quando as determinações são
feitas em ICP, deve-se sempre observar os limites de detecção e
quantificação, os possíveis problemas de nebulização devido às diferenças
de viscosidade e tensão superficial entre as amostras e as soluções
analíticas, além de possíveis interferências espectrais e de ionização,
recomendando-se o uso de padrão interno.
Preparo de Amostras
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Plantas
Ao contrário das amostras de solo, normalmente nas amostras de plantas
são determinados os teores totais dos elementos, sendo os procedimentos
por via úmida os mais utilizados para decomposição de material vegetal. As
amostras são solubilizadas com ácidos oxidantes concentrados ou mistura
desses com peróxido de hidrogênio. Os ácidos ou misturas mais utilizados
são:
HNO3,
H2SO4,
HCl,
HClO4,
HNO3+HCl,
HNO3+HclO4,
HNO3+H2O2,
HNO3+HCl04+H2SO4, HclO4+H2SO4, H2SO4+H2O2. A maioria das amostras é
totalmente oxidada, deixando os elementos a serem determinados na
solução ácida em formas inorgânicas simples e apropriadas para análise. A
utilização individual do ácido ou da mistura depende da natureza da amostra
e do elemento a ser determinado, sendo a mistura HNO3+H2O2 a mais
recomendada para determinações empregando ICP's. Esse método é
recomendado para determinação dentre outros, dos elementos K, Ca, Mg,
Cu, Fe, Mn, Zn, Al, Na, Cr, Ni, V, Pb, Cd, Co, Mo. Pode também ser usado
para a determinação de P e S, entre os não metais. Alguns elementos podem
ser perdidos completa ou parcialmente por volatilização, aqui podendo ser
incluídos os halogênios, além de Sb, As, B, Hg e Se, se for empregado
sistemas abertos de decomposição (bloco digestor, sistema por microondas
focalizadas), sendo nesses casos recomendado o uso de fornos com
microondas fechado. Após secagem e moagem das amostras, são realizadas
as digestões, resultando em soluções ácidas diluídas. Deve-se atentar para
as concentrações finais dessas soluções, para se evitar interferências físicas
e químicas nas determinações.
Preparo de Amostras
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Referências Bibliográficas
HOENIG, M., Preparation steps in environmental trace element analysis facts and traps. Talanta, Amsterdam, v.54, p.1021-1038, 2001.
HOENIG, M.; KERSABIEC, A.M.. Sample preparation steps for analysis by
atomic spectroscopy methods: present satus. Spectrochimica Acta, Part
B Amsterdam, v.51. p.1297-1307. 1996
KINGSTON, H.M.; HASWELL S.J., editors. Microwave-Enhanced Chemistry –
Fundamentals, Sample Preparation and Applications. ACS Professional
Reference Book, Washington, 1997. 772p.
KINGSTON, H.M., JASSIE, L.B., editors. Introduction to Microwave Sample
Preparation – Theory and Practice. ACS Professional Reference Book.
Washington, 1988. 263p.
KRUG, F. J., ed., III Workshop sobre preparo de Amostras - Métodos de
Decomposição de Amostras, São Carlos, 23-27/10/2000. 149 pg.
NÓBREGA, J.A., NOGUEIRA, A.R.A., TREVIZAN, L.C., ARAÚJO, G.C.L.,
Focused-microwave-assisted
strategies
for
sample
preparation.
Spectrochymica Acta B, Amsterdam, v. 57(12) p. 1855-1876, 2002.
NOGUEIRA, A.R.A., MACHADO, P.L.O.A., SANTANA DO CARMO, C.A.F.,
FERREIRA, J.R., ed., Manual de Laboratório: Solo, água, nutrição vegetal,
nutrição animal e alimentos. EMBRAPA - CPPSE, São Carlos, 1998. 72p.