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Tesis Doctoral
DOI
Documento
Autor
Nombre completo
Marco Antonio Souza Aguiar
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2000
Director
Tribunal
Gutz, Ivano Gebhardt Rolf (Presidente)
Bertotti, Mauro
Cantagallo, Maria Inês Costa
Nobrega, Armi Wanderley da
Pedrotti, Jairo Jose
Título en portugués
Desenvolvimento de métodos eletroanalíticos envolvendo processos catalíticos e sua extensão à análise por injeção em fluxo
Palabras clave en portugués
Amperometria
FIA
Método eletroquímico
Química analítica
Química analítica instrumental
Urânio
Resumen en portugués
Com o objetivo de implementar um procedimento eletroquímico rápido para determinar urânio em diferentes matrizes, desenvolveu-se um método eletroanalítico simples e de baixo custo operacional, mas com características analíticas desejáveis tais como: rapidez de análise, boa exatidão, reprodutível e suficientemente sensível. Recorreu-se para isto, à bem conhecida redução catalítica do íon nitrato (em excesso), por U(III) que é gerado eletroquimicamente no eletrodo de gota pendente de mercúrio (EGPM), após a redução de U(IV) em meio ácido (pH ≈ 2,5). A reação catalítica entre urânio/nitrato, é capaz de aumentar a sensibilidade de um método voltamétrico quando comparado ao obtido com uma reação de caráter meramente difusional. A Amperometria, cuja potencialidade analítica parecia estar estagnada voltou a ressurgir nas últimas décadas devido ao rápido desenvolvimento de sistemas analíticos automáticos. Esta técnica mostrou-se adequada ao desenvolvimento de um método analítico baseado no processo catalítico entre urânio/nitrato no EGPM sob condições de fluxo. Diante disso, diversos parâmetros experimentais foram investigados visando melhores condições de análise. A melhor combinação de ácido e eletrólito (gerador de nitrato) necessários ao processo catalítico foi conseguida com a mistura de 10 mM de HNO3 e 10 mM de LiNO3 ou 10 mM de NaNO3. A disponibilidade de um eficiente método de desgaseificação em fluxo permitiu a adaptação do método amperométrico para medidas em fluxo. Entretanto, esta adaptação só foi conseguida após a modificação na célula voltamétrica convencional desenhada para sistemas em batelada (batch). Desta maneira, construiu-se um dispositivo para tornar a célula voltamétrica apta a realizar medidas em fluxo a partir de um pequeno bloco de acrílico usinado e adaptado na ponta do EGPM. O limite de detecção determinado para este método foi de 3 x 10-9 M, porém a possibilidade de expandir este limite uma unidade de grandeza é perfeitamente viável recorrendo a uma nova combinação de parâmetros experimentais principalmente no que diz respeito ao sincronismo no descarte e geração da gota de mercúrio e a redução ou minimização da corrente residual. O método amperométrico em fluxo desenvolvido foi aplicado a soluções padrão, amostras reais e amostras certificadas. Para determinar urânio em matrizes complexas, foram efetuados procedimentos usuais de separação química por extração líquido-líquido. As amostras sólidas foram mineralizadas por incidência de radiação de microondas associado ao ataque ácido. Utilizou-se para isso, um forno de microondas apropriado para digestão em vasos de PTFE, devidamente selados e sob controle de temperatura e pressão. Procedimentos de decomposição "on line" da matéria orgânica dissolvida em águas naturais (MOD), foram efetuados com um sistema de radiação ultravioleta. Além disso, procedimentos de extração líquido-líquido também foram testadas para amostras de água do mar. Os resultados para amostras reais e certificadas de rochas e solos apresentaram resultados concordantes com os conseguidos por outras técnicas analíticas. Os resultados para amostras de água do mar e água mineral também foram concordantes com os resultados esperados.
Título en inglés
Development of electroanalytics methods involving catalytic processes and their extension to flow injection analysis
Palabras clave en inglés
Amperometry
Analytical chemistry
Electrochemical method
FIA
Instrumental analytical chemistry
Uranium
Resumen en inglés
With the aim of implementing an electrochemical method for determination of uranium in different matrices, a simple electroanalytical method was developed with low operational cost, but with such desirable analytic characteristics: fast analysis, good accuracy, reproducibility and sufficiently sensitivity. The method was based on the catalytic reduction of the nitrate ion (in excess) by U(III) (electrochemically generated on the hanging mercury drop electrode, HMDE), after reduction of U(IV) in acid solutions (pH ≈ 2,5). The catalytic reaction between uranium/nitrate allows the increase of the sensibility of the voltammetric method when compared to the obtained from a reaction of a merely diffusional process. Amperommetry, of which analytic potentiality seemed to have been stagnated, carne back again in the last decades due to the fast development of automatic analytic systems. This technique seemed to be appropriate to the development of an analytic method based on the catalytic process among uranium/nitrate on HMDE under flow conditions. Therefore, some experimental parameters were investigated in order to provide better conditions of analysis. The best combination of acid and electrolyte (generator of nitrate) needed to the catalytic process was obtained with the mixture of 10 mM of HNO3 and 10 mM of LiNO3 or 10 mM NaNO3. The availability of an efficient degassing method in flow allowed the adaptation of the amperometric method for measures in flow. However, this adaptation was gotten only after modification was made in the conventional voltammetric batch cell designed for systems on batches. This way, a cell for measures in flow was built, from a little block of acrylic and adapted to the tip of HMDE. The detection limit determined for this method was of 3 nM, but the possibility of that limit expansion is perfectly viable, falling back upon a new combination of experimental parameters, mainly on the subject of synchronism on mercury drop discarding and generation, and also the reduction of residual current. The amperometric method on flowing was applied to standard solutions, real samples and certified samples. To determine uranium in complex matrices, usual procedures of chemical separation were taken by liquid-liquid extraction. The solid samples were mineralized by incidence of microwaves radiation combined with acid digestion. An appropriate microwaves oven (with controlled temperature and pressure) was used for digestion samples in PTFE vessels properly closed e duly sealed. Procedures of "on line" decomposition of the dissolved organic matter (DOM), in natural waters were home made by ultraviolet radiation system. Besides, liquid-liquid extraction procedures were tested for seawater samples as well. The results for real and certified rocks and soils samples, showed agreement when compared by other analytic techniques. The results for seawater and fresh water samples were also in agreement with the expected result.
 
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Fecha de Publicación
2019-05-08
 
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