Espectroscopia de Absorção Molecular do Ácido Acetilsalicílico

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Mestrado Integrado em Engenharia Biológica
Laboratório de Análise Química
Determinação de cafeína numa lata de Coca-Cola por HPLC
Sílvia Antunes Nº54520
Gonçalo Santa Nº56370
Francisco Mendes Nº56364
(6ªfeira, 2ºturno, grupo 1)
Lisboa, 24 de Outubro de 2008
Índice
 Resumo
3
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
 Parte Experimental
4
 Resultados e Cálculos
6
 Discussão e Crítica
9
 Referências Bibliográficas
12
 Anexos
13
Resumo
Neste trabalho experimental pretendeu-se determinar a quantidade de ácido
acetilsalicílico existente num comprimido de Aspirina® de 500mg.
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Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
O método utilizado para a determinação deste componente foi o de espectroscopia
de absorção molecular (EAM), pelo facto do ácido acetilsalicílico apresentar absorção de
radiação
electromagnética
Ultra-Violeta
(UV),
recorrendo-se
naturalmente
a
um
espectrofotómetro de absorção molecular.
A concentração final obtida foi de 461,3 ± 8,2 mg de ácido acetilsalicílico por
comprimido.
3
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
Parte Experimental

Técnica experimental:
O procedimento experimental decorreu tal como descrito no guia de laboratório, sem
ocorrência de alterações relevantes.

Equipamento:
Para registo das medições em espectrofotómetro foi utilizado um cromatógrado HPLC
contendo, um reservatório de eluentes, uma bomba e unidade de desgaseificação (Jasco PI2089 Plus), uma válvula de injecção (Rheodyne-7725i), uma pré-coluna, uma coluna de 125
×4mm (Merck, Lichrosphere 100 RP-18, partículas de 5m), um detector UV (Jasco UV-2070
Plus). O cromatógrafo encontra-se ligado a um computador que contém um sistema de
aquisição de dados através de software adequado (Borwing Chromatography Software);
A cafeína foi pesada numa balança analítica Sartórius, modelo 1872, com uma gama
de utilização entre 0-150g e uma precisão de 0,1mg.
Para a preparação das soluções de trabalho utilizou-se material de vidro corrente de
laboratório;

Reagentes e Soluções:
Preparou-se uma solução mãe de cafeína 99,1 ppm’s num balão de 1000mL tendo-se
pesado para isso 99,1mg de cafeína disponível em laboratório (Não têm nenhuma
informação acerca da origem da cafeína...). A partir desta preparam-se 7 soluções padrão em
balões de 50 mL, adicionando diferentes volumes da solução mãe, calculando-se a respectiva
concentração a partir da relação:
4
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
C1V1  C2V2
(1)
Em que: C1 =99,1 ppm e V2 = 50mL ;
Tabela 1: Volumes de solução de trabalho medidos para cada solução padrão e respectiva concentração:
Padrão
V1 (mL)*
C2 ppm
1
5
9,91
2
10
19,82
3
15
29,73
4
20
39,54
5
25
49,55
6
30
59,46
7
35
69,37
* Os volumes retirados da solução mãe foram calculados assumindo C 1=100ppm’s [...]
A amostra a analisar é de Coca-Cola com cafeína (ingredientes: água, açucar, dióxido de
carbono, corante de caramelo E-150d; marca... ) Tendo sido preparada uma solução
contendo 25mL de Coca-cola num tubo de 50mL, sendo o restante volume preenchido por
água destilada.
Para a cromatografia utilizou-se Metanol e ácido perclórico (1:99) que são os constituintes
do eluente utilizado na cromatografia (40% MeOH e 60% ácido perclórico???)
Resultados e Cálculos

Recta de Calibração:
Após determinação do comprimento de onda do máximo de absorção (296nm),
leram-se as absorvâncias das soluções padrão a esse comprimento de onda, de maneira a
traçar uma recta de calibração Absorvância vs Concentração de ácido acetilsalicílico.
Tabela 2: Absorvância lida para cada concentração de padrão (padrão 0 corresponde ao acerto do zero no
espectrofotómetro com água desionizada):
Padrão
C (g/L)
A296nm
5
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
0
1
2
3
4
5
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
-0,08
0,1671
0,2653
0,3582
0,4577
0,5538
Recta de Calibração
0,6
Absorvância
0,5
0,4
0,3
y = 19,316x + 0,0707
R2 = 0,9999
0,2
0,1
0
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
Concentração de padrão (g/L)
Gráfico 1: Recta de Calibração absorvância em função da concentração de ácido acetilsalicílico;
A equação da recta de calibração obtida foi então:
Y  (19,3  0,3) X  (0,07  0,005)

Concentração das amostras:
Após a leitura das absorvâncias das soluções padrão, procedeu-se à leitura das
absorvâncias das amostras A e B e determinou-se a concentração das respectivas amostras
interpolando os valores na recta de calibração.
6
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
Os erros associados às concentrações foram calculados a partir de uma progressão de
erros do tipo:
 x t 
y x
( y  y médio ) 2
1 1
  2 0
t
n N a  ( xi  x médio ) 2
a
Em que:
a – declive da recta de calibração;
σy/x – erro-padrão na estatística de regressão (em anexo);
n – número de observações na recta de calibração = 5;
N – número de leituras da amostra = 1;
t – valor de observada da distribuição t de student para uma nível de
confiança de 95% e graus de liberdade = n – 2;
ymédio = 0,36042 ; xmédio = 0,015
Tabela 3: Absorvância lida para cada amostra, concentração estimada e erro associado:
Amostra
A296nm
C (g/L)
σx×t
A
0,3937
0,0167
± 0,0003
B
0,3755
0,0158
± 0,0003
Estimadas as concentrações para cada amostra, procedeu-se ao cálculo da massa de
ácido acetilsalicílico por comprimido, através da relação C 1V1=C2V2 e dos factores de diluição
das soluções inicial e de trabalho:
Tabela 4: Massa de ácido acetilsalicílico estimada para cada comprimido e média das mesmas:
Amostra A
495,4104694 mg/comp.
Amostra B
427,2465286 mg/comp.
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Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
Média
461,3285 mg/comp.
Para o erro associado foi feito o mesmo tipo de tratamento de resultados, sendo
usadas as mesmas relações. O erro relativo estimado foi de 7,7343 %.

Resultado final:
Quantidade de ácido acetilsalicílico por comprimido (mg):
m = 461,3 ± 8,2 mg / comp.
Discussão e Crítica
Neste trabalho experimental, pretendeu-se determinar o teor de cafeína presente
numa lata de coca-cola. De acordo com as análises efectuadas a uma amostra preparada em
laboratório, verificou-se que uma lata de coca-cola possui 31,6mg de cafeína sendo que um
litro de coca-cola possui 95,8mg de cafeína. Verificou-se que a coluna do cromatógrafo tem
2,36×103 pratos, sendo a altura equivalente dos pratos teóricos de 5,3×10-3 cm.
8
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
A técnica utilizada neste trabalho experimental para determinar a cafeína foi a técnica
de cromatografia líquida de alta eficiência, vulgarmente designada por HPLC. Este
procedimento experimental é uma aplicação da tradicional cromatografia líquida (LC).
Embora seja um excelente processo de separação em misturas de componentes, não permite
a identificação precisa dos produtos separados. Para resolver esse problema, incorporou-se à
cromatografia um detector, em concreto neste trabalho um espectofotómetro de UV/Vis com
uma célula de fluxo especialmente desenhada para permitir a medida da absorvância da
solução que nela passa sem que se dê alargamento significativo da zona de líquido onde está
cada um dos solutos.
As colunas de enchimento utilizadas em HPLC são vulgarmente de aço inoxidável
contendo um enchimento de partículas entre 3 a 20 l. Quanto mais pequenas as partículas
que percorrem a coluna, mais eficiente é o processo de separação que ocorre nas mesmas.
No entanto, associado ao reduzido tamanho das partículas está uma elevada perda de
pressão do líquido e por consequência há uma redução no caudal de eluente a ser
bombeado aplicando a mesma pressão na bomba. Existem muitas restrições à utilização de
altas pressões uma vez que pode provocar um aumento no desgaste da coluna. Uma
consequência do empacotamento de partículas na coluna obriga a um aumento de pressão
para forçar o eluente a percorrer a coluna. A bomba deve manter um caudal constante sem
oscilações e deve ser construída com material compatível com uma larga gama de solventes.
Os solventes utilizados em HPLC têm de ser muito puros para não afectar as leituras e
não podem conter resíduos sólidos de modo a evitar o entupimento da coluna. A amostra de
coca-cola foi desgaseificada previamente de modo a evitar a formação de bolhas no sistema
cromatográfico (estas podem levar a variações de pressão no interior do sistema e
perturbações no sinal do detector assim como desgaste nos componentes do cromatógrafo.
Sabendo que o enchimento da coluna cromatográfica são partículas de sílica esféricas
porosas (apolar), pela análise do cromatograma verificamos que a coca-cola apresenta uma
substância, que absorve no UV, em maior quantidade e mais polar que a cafeína já que a
banda correspondente aparece a um tempo de retenção inferior.
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Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
Concluí-se com base nos erros obtidos que a técnica de cromatografia é precisa, sendo
no entanto bastante sensível, necessitanto de uma preparação cuidada do eluente a utilizar
assim como a amostra a ler de modo a evitar o máximo de perturbações no sistema. Não se
verificaram erros relevantes durante as leituras no cromatógrafo, sendo que a pressão se
manteve constante durante todo o processo.
Referências Bibliográficas

Análise Química - Guia de Laboratório, 2008/2009;

Principles of Instrumental Analysis , Skoog, D.A., Holler, F.J., Nieman, T.A., 1998, 5th Ed.
Saunders College Publishing, 1998.
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Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
Anexos

Espectro de absorção do ácido salicílico:
Espectro de absorção do ácido salicílico
1
Absorvância
0,8
0,6
0,4
0,2
0
230
250
270
290
310
330
350
comprimento de onda - l (nm)
O comprimento de onda obtido para o máximo de absorção na gama 230-340 nm,
foi de λ = 296nm, correspondendo a uma absorvância de Aλ=296nm = 0,4696.
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Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular

Tratamento de Erros – Recta de Calibração:
SUMÁRIO DOS
RESULTADOS
Estatística de regressão
R múltiplo
0,999959135
Quadrado de R
0,999918272
Quadrado de R ajustado
0,999891029
Erro-padrão
0,001594156
Observações
5
ANOVA
gl
SQ
MQ
F
F de
significância
36703,94701
3,13588E-07
Regressão
1
0,093276964
0,093276964
Residual
3
7,624E-06
2,54133E-06
Total
4
0,093284588
Coeficientes
Erro-padrão
Stat t
valor P
95% inferior
95% superior
Interceptar
0,07068
0,001671965
42,27361441
2,91332E-05
0,065359061
0,076000939
Variável X 1
19,316
0,100823278
191,5827419
3,13588E-07
18,99513533
19,63686467
12
Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular
Erro associado à ordenada na origem: (95% superior – 95% inferior) / 2 = 0,005320939
Erro associado ao declive: (95% superior – 95% inferior) / 2 = 0,320864668
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