INTERAÇÃO ENTRE ZINCO E MATÉRIA ORGÂNICA DISSOLVIDA EM UM SISTEMA LACUSTRE – UM CASO DE ESTUDO

Rodrigo Nogueira Guimarães (IC), Andresa Fabiana Garcia (IC) e Maria do Carmo Ezequiel Rollemberg (PQ)

Departamento de Química – Universidade Estadual de Maringá

Av. Colombo, 5790 - CEP 87020-900 - Maringá, Paraná, Brasil

Palavras-chaves: águas naturais, complexos íons metálicos– ligantes naturais, titulação voltamétrica

Os sistemas aquáticos apresentam uma composição de grande complexidade com espécies de natureza orgânica e inorgânica. Os constituintes menores – e, em especial, os íons metálicos, micronutrientes ou tóxicos – são capazes de formar diferentes complexos com essas espécies, e essa capacidade de complexação afeta diretamente a participação dos metais nos processos que ocorrem nos ecossistemas¹. A compreensão das reações entre os elementos traços e compostos naturais como macromoléculas orgânicas, superfícies minerais e exopolímeros dos organismos é uma exigência para a determinação do seu comportamento nos sistemas aquáticos, desde rios, lagos e oceanos até soluções do solo e dos sedimentos². As interações entre os elementos químicos e os ligantes orgânicos em um sistema aquático podem ser avaliadas de diversas maneiras sendo os métodos eletroanalíticos particularmente adequados por exigirem um tratamento mínimo das amostras e apresentarem elevada sensibilidade. As técnicas de redissolução são especialmente indicadas por permitirem avaliar, também, a labilidade dos complexos formados³ , embora não sejam totalmente livres de problemas, principalmente por estarem fundamentadas na determinação inequívoca da fração lábil do íon metálico. Um método freqüentemente utilizado para estimar a estabilidade dos complexos metálicos nos sistemas aquáticos envolve a titulação de uma amostra pela adição do íon metálico, sendo avaliada a fração “não complexada”; esse procedimento simples é atraente pois pode ser usado nos níveis de pH e de concentração usuais nos sistemas aquáticos.

Apresentando características distintas de reatividade química, pouco ou nada é conhecido sobre a complexação em águas não oceânicas de alguns elementos traços incluídos entre as espécies de maior prioridade em ecotoxicologia ou entre aqueles considerados essenciais ou tóxicos, em função da sua concentração. O lago do Parque do Ingá, Maringá, na região central do perímetro urbano, apresenta características como localização, profundidade, caráter mesotrófico, diversidade da fauna presente (há várias espécies de peixes neste reservatório, mas a pesca não é permitida), além de parâmetros físico-químicos, que tornam este sistema adequado para estudos da complexação nos sistemas aquáticos. Esse trabalho está inserido no estudo das interações entre ligantes naturais e alguns íons de elementos traços em um sistema lacustre; por sua maior facilidade analítica e por ser um elemento amplamente investigado no ambiente, o Zinco foi o metal primeiramente estudado. O reservatório está também sendo caracterizado pela determinação de pH, nível de nitrato, fosfato, cloreto, cálcio e magnésio. Alguns outros aspectos estão também sendo avaliados quanto ao efeito sobre a complexação dos íons metálicos (temperatura, pluviosidade e nível de iluminação).

Titulações potenciométricas, visando determinar a concentração e a natureza dos ligantes naturais presentes, foram realizadas imediatamente após filtração (0.45 mm); alíquotas das amostras foram primeiramente acidificadas a pH 3 com ácido nítrico e tituladas pela adição de hidróxido de sódio. Os valores medidos de pH foram tratados (método de linearização de Hofstee) de modo a obter os pKa’s dos ligantes presentes, bem como as concentrações dos principais grupos ligantes. A concentração total de grupos ligantes foi estimada em 5x10^-4 mol/L, estando os valores dos pK’s entre 7 e 10.

A capacidade de complexação do sistema aquático foi avaliada através de curvas de titulação conduzidas pela técnica da voltametria de redissolução anódica com pulso diferencial; essas curvas foram determinadas em meio tamponado (tampão ácido bórico, pH 8.0), sendo medida a corrente anódica. As curvas de titulação, as quais mostraram um aumento na corrente do pico a cada adição do íon metálico, mas sem deslocamento do potencial do pico do Zn²⁺, foram conduzidas até que uma reta fosse obtida após quatro adições sucessivas. O método de linearização de Ruzic foi utilizado para estimar a concentração total de grupos ligantes com afinidade pelo Zn²⁺ mas, devido à grande heterogeneidade, não resultou em uma função linear por todo o intervalo de concentração estudado, o que causa incertezas nos valores derivados. Ainda assim, foi determinada uma concentração média dos grupos ligantes de 2,2x10^-8 mol/L. Comparando esse valor aquele determinado na potenciometria – e não sendo provável cerca de 10^-8 mol/L de grupos com grande afinidade pelo Zn²⁺ e grupos com características ácido-base com concentração da ordem de 10^-4 mol/L - é possível supor uma elevada concentração de grupos com baixa afinidade pelo metal (não causando efeito na medida voltamétrica) e ligantes com elevada afinidade detectáveis pela técnica voltamétrica. Portanto, nos cálculos realizados a partir das correntes medidas foi utilizado para a concentração de grupos ligantes o valor determinado na titulação potenciométrica⁴; considerando os complexos inertes nas condições experimentais, as constantes de estabilidade dos complexos de Zn²⁺ com os ligantes naturais presentes na água do lago apresentaram valores (log K) entre 3 e 5. Amostras irradiadas com luz ultravioleta foram, também, tituladas pela técnica voltamétrica; nesse caso, a curva de titulação resultante mostrou-se linear, com uma inclinação bastante semelhante aquela determinada para o Zn²⁺ em meio nitrato de sódio.

1. van den Berg, C.M.G. (1984) Marine Chemistry 14, 201-212.

2. Gledhill, M e van den Berg, C.M.G. (1994) Marine Chemistry 47, 41-54.

3. van den Hoop, M. ªG.T. et al. (1995) Colloids and Surfaces 95, 305-313.

4. Rollemberg, M.C.E. et al. (1999) Analytica Chimica Acta 384, 17-26.

(CNPq)