Otimização da metodologia de determinação de boro empregando voltametria de pulso diferencial

Abstract

O propósito deste trabalho foi otimizar, por meio de planejamentos experimentais, a técnica de voltametria de pulso diferencial empregando eletrodo de mercúrio de gota pendente (HMDE) na determinação de boro a nível de traço. Por ser eletroquimicamente inativo, o boro não pode ser determinado diretamente por técnicas voltamétricas. Entretanto, após a reação de complexação entre o ácido bórico e o vermelho de alizarina S (VAS), um pico voltamétrico anódico é obtido correspondente à oxidação do grupamento antraquinônico em -0,473 V (vs Ag/AgCl) empregando o eletrólito de suporte ácido acético / hidróxido de amônio 0,1 mol L-1. Fatores instrumentais e pH foram estudados utilizando o planejamento exploratório de Plackett-Burman para triagem dos fatores relevantes e, em seguida, para otimização dos níveis dos fatores um planejamento composto central (CCD) foi realizado. As melhores respostas voltamétricas foram obtidas, quando utilizados pH 7,2, tempo de pulso de 10 ms, amplitude de pulso de 50 mV e velocidade de varredura de 6,2 mV s-1. Os parâmetros potencial de acumulação, tempo de acumulação foram fixados em -800 mV s-1 e 0 s, respectivamente. Com os parâmetros otimizados, o sinal voltamétrico do complexo mostrou-se linearmente dependente da concentração de boro em uma faixa de 0,05 a 1,47 mg L-1 (n = 10). Os limites de detecção e de quantificação foram 9,72 e 32,4 μg L-1, respectivamente. O desvio padrão relativo (RSD) foi de 3,21% para 5 leituras independentes de uma solução padrão de boro de 40 μg L-1.

The purpose of this study was to optimize, by means of experimental design, the technique of differential pulse voltammetry using electrode mercury drop (HMDE) in the determination of boron at trace level. Because it is electrochemically inactive, boron cannot be determined by voltammetric techniques. However, after the complexation reaction of boric acid and alizarin red S (VAS), an anodic voltammetric peak is obtained corresponding to oxidation of the group of anthraquinone at -0.473 V (vs. Ag/AgCl) using the supporting electrolyte acetic acid / ammonium hydroxide 0.1 mol L-1. Instrumental factors and pH were studied using the Plackett-Burman exploratory planning for screening of the relevant factors and then to analyze these factors a central composite design (CCD) was performed. The best voltammetric response was obtained when used pH 7.2, pulse time 10 ms, pulse amplitude of 50 mV and scan rate of 6.2 mV s-1. The accumulation potential and accumulation time parameters were set at -800 mV s-1 and 0 s, respectively. With optimized parameters, the voltammetric signal of the complex was linearly dependent on the concentration of boron in the range 0.05 -1.47 mg L-1 (n = 10). The detection and quantification limits were 9.72 and 32.4 μg L-1, respectively. The relative standard deviation (RSD) was 3.21% for five independent readings of a standard solution of boron of 40 μg L-1.