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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.46.2022.tde-06092022-124836
Documento
Autor
Nome completo
Eleilton da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Lago, Claudimir Lúcio do (Presidente)
Coltro, Wendell Karlos Tomazelli
Silva, José Alberto Fracassi da
Título em português
Determinação de pKa utilizando CE-C4D
Palavras-chave em português
CE-C4D
espécie de referência
fator de correção.
padrão interno
pKa
Resumo em português
O C4D é uma forma de detecção inédita para a caracterização de pKa, e o trabalho apresenta duas novidades: a primeira é ser pioneiro na quantificação de pKa utilizando um C4D, e a segunda é aplicar o fator de correção para correções de mobilidade efetiva, temperatura e a força iônica do meio, também inédito. Assim, o C4D foi utilizado conjuntamente com um equipamento de eletroforese capilar nomeado por BeerBox, ambos sendo manufaturados pelo laboratório onde este trabalho foi realizado. Os dados de mobilidade nessa configuração em função do pH se correlacionaram em (99,4 ± 0,2)% para a determinação de pKa, mas o BeerBox apresentou um problema no sistema de injeção de modo a tornar a quantificação do valor de pKa em 0,15 ± 0,05 inferior daquele encontrado na literatura para as espécies caracterizadas, isto é, acetato, benzoato, cloroacetato, fumarato, galato, aspartato, aspirina e HIBA. Em contrapartida, na utilização do equipamento comercial (Agilent Technologies modelo 7100) com um C4D manufaturado no laboratório onde este trabalho foi realizado, constatou-se a correlação entre a caracterização de valores de pKa por este trabalho (utilizando um eletrólito de corrida de β-alanina: Cl-) em 99,70% com os dados que podem ser obtidos na literatura, e com eficiência de (97 ± 3)%. Apesar disso algumas considerações devem ser tomadas, e uma delas é que o coeficiente de atrito é uma variável importante na quantificação de pKa utilizando a eletroforese capilar. Por exemplo, a elevação da concentração de β-alanina implica na redução da mobilidade efetiva das espécies em análise (inclusive daquelas totalmente ionizadas que deveriam permanecer inalteradas, neste trabalho nomeada por espécie de referência). Isso porque, a β-alanina eleva a viscosidade do eletrólito de corrida significativamente, consequentemente limitando a mobilidade efetiva das espécies, tanto do analito como das espécies de referência, em até 72% do valor máximo que elas poderiam assumir em diluição infinita. Assim, essas divergências de mobilidade impactam na exatidão da técnica frente a quantificação de pKa. Em outras palavras, quando realizado a aplicação do fator de correção por uma espécie de referência o valor quantificado é o pKa termodinâmico, e não o pKa aparente porque foi utilizado como referencial uma espécie de referência com os seus dados expressos já em diluição infinita. Destaca-se que o fator de correção, teoricamente, corrige aspectos de temperatura porque tanto a espessura efetiva da atmosfera iônica, a viscosidade e o raiohidrodinâmico dependem da temperatura. Basta quantificar o intervalo de temperatura onde a correção pode ser aplicada satisfatoriamente. Por fim, a combinação do método utilizando o padrão interno com a espécie de referência tornou a técnica utilizando a CE-C4D poderosa para a caracterização de pKa, e com uma exatidão centesimal.
Título em inglês
Determination of pKa using CE-C4D
Palavras-chave em inglês
CE-C4D
correction factor
internal standard
pKa
reference species
Resumo em inglês
C4D is an unprecedented detection method for the characterization of pKa, and the work presents two novelties: the first is to be a pioneer in the quantification of pKa using a C4D, and the second is to apply the correction factor for effective mobility corrections, temperature and the ionic strength of the medium, also unprecedented. Thus, the C4D was used together with a capillary electrophoresis equipment named by BeerBox, both being manufactured by the laboratory where this work was carried out. The mobility data in this configuration as a function of pH correlated in (99.4 ± 0.2)% for the determination of pKa, but the BeerBox had a problem in the injection system in order to make the quantification of the pKa value in 0.15 ± 0.05 lower than that found in the literature for the characterized species, ie acetate, benzoate, chloroacetate, fumarate, gallate, aspartate, aspirin and HIBA. On the other hand, when using commercial equipment (Agilent Technologies model 7100) with a C4D manufactured in the laboratory where this work was carried out, a correlation between the characterization of pKa values by this work (using a - alanine: Cl-) in 99.70% with the data that can be obtained in the literature, and with an efficiency of (97 ± 3)%. Nevertheless, some considerations must be taken, and one of them is that the coefficient of friction is an important variable in the quantification of pKa using capillary electrophoresis. For example, the increase in the concentration of β-alanine implies in the reduction of the effective mobility of the species under analysis (including those fully ionized that should remain unchanged, in this work named by reference species). This is because β-alanine significantly increases the running electrolyte viscosity, consequently limiting the effective mobility of the species, both the analyte and the reference species, to up to 72% of the maximum value they could assume in infinite dilution. Thus, these mobility divergences impact the accuracy of the technique in terms of pKa quantification. In other words, when applying the correction factor by a reference species, the quantified value is the thermodynamic pKa, and not the apparent pKa because a reference species was used as a reference with its data already expressed in infinite dilution. It is noteworthy that the correction factor, theoretically, corrects temperature aspects because both the effective thickness of the ionic atmosphere, the viscosity and the hydrodynamic radius depend on the temperature. Just quantify the temperature range where the correction can be satisfactorily applied. Finally, the combination of the method using the internal standard with the reference species made thetechnique using CE-C4D powerful for the characterization of pKa, and with centesimal accuracy.
 
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Data de Publicação
2022-09-16
 
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