Estudo analítico do Ácido Ascórbico como agente Modificador da luminescência da Reação de Luminol com H₂O₂ em meio alcalino na presença de Cu²⁺

Ernesto Correa Ferreira (PG), Adriana Vitorino Rossi (PQ)

Departamento de Química Analítica, Instituto de Química - UNICAMP

palavras-chave: quimiluminescência, ácido ascórbico, luminol

O sistema reacional e a metodologia são fatores decisivos para a precisão e sensibilidade de uma análise. Sistemas químicos luminescentes apresentam características muito adequadas para o desenvolvimento de métodos analíticos com excelentes limites de detecção associados com simplicidade instrumental, o que reflete em baixo custo de análise ^a. No caso de reações bioluminescentes, vale comentar que sua alta especificidade viabiliza desenvolvimento de métodos com elevada seletividade. Limites de detecção na ordem de fento moles (10^-15) não são incomuns nas técnicas de quimiluminescência ^a. Como a intensidade de emissão depende da velocidade da reação, seu monitoramento fornece dados que podem servir para quantificar qualquer espécie cuja concentração influencie, direta ou indiretamente, a velocidade da reação luminescente. Em solução, a quimiluminescência pode ser empregada em várias aplicações analíticas para determinação de íons metálicos, ânions inorgânicos, biomoléculas, substâncias carcinogênicas e drogas em diferentes matrizes ambientais e clínicas ^b.

Uma das reações quimiluminescentes mais utilizadas em análises para a determinação de metais de transição é a oxidação do luminol em meio alcalino, que é catalisada por cátions metálicos.

Muitos íons metálicos, como Al³⁺, Sn²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Os³⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pd²⁺, Ag⁺, Au³⁺, Hg²⁺, Ce⁴⁺, U(VI), Sb (III), Zr (IV), V³⁺, Mn²⁺, e Cd²⁺, inibem ou catalisam a reação do luminol, permitindo o desenvolvimento de métodos analíticos com limite de detecção que atingem, em alguns casos, 10^-11 moles ^b. Mas esta reação também serve para a determinação indireta de agentes redutores que funcionam como agentes modificadores da velocidade da reação, como, por exemplo, glicose, ácido láctico, creatinina, cortisona e ácido ascórbico ^c.

Neste trabalho, foi investigada a perspectiva de aplicação analítica do efeito modificador do ácido ascórbico na reação luminescente do luminol com peróxido de hidrogênio, em meio alcalino para determinação de ácido ascórbico em solução. Portanto, a reação foi estudada na tentativa de otimizar condições físicas e químicas (temperatura, forma de mistura reacional, pH, formas de detecção e composição e concentrações das soluções reagentes), visando o desenvolvimento de um método analítico, correlacionando-se a luminescência com a concentração de ácido ascórbico, [AA], para a construção de curvas analíticas.

Foram realizados experimentos para investigação do efeito modificador do ácido ascórbico, monitorando-se a reação da mistura de solução aquosa de luminol (5,6x10^-4 mol L^-1) em tampão de carbonatos (pH ~ 10), na presença de Cu²⁺ (8,0x10 ⁴ mol L^-1) com soluções de H₂O₂ (0,089 a 0,222 mol L^-1) na presença de ácido ascórbico (6,4x10^-5 a 7,9x10^-4 mol L^-1). Utilizou-se o sistema de detecção de um espectrofotômetro Pharmacia Biotec Ultrospec 2000, com a saída de radiação devidamente bloqueada por um anteparo negro e um sistema de injeção de reagentes ^d. Os experimentos foram realizados sob termostatização a 25,0±0,1 °C (banho Techne ESBR-11 Tempette TE 8D). Foram utilizadas celas abertas de acrílico de 1,0 cm de caminho ótico. Na cela de acrílico colocada no espectrofotômetro eram adicionados 2,00 mL de solução de luminol. Posteriormente, fechava-se o espectrofotômetro e pelos orifícios das entradas para termostatização, introduzia-se um tubo de polietileno ligado ao sistema de injeção de reagentes com a solução de H₂O₂. Antes da adição de H₂O₂, iniciava-se o registro dos dados, com intervalo de 1 s entre cada medida durante períodos de até 3 min, dependendo da duração da luminescência, o que variava de acordo com a composição da solução de H₂O₂ contendo ácido ascórbico. Todos os experimentos foram realizados em triplicatas.

Os resultados revelaram que a presença de ácido ascórbico, nas condições estudadas, aumenta a duração da luminescência e diminui sua intensidade máxima. Estes parâmetros e os resultados obtidos pelo tratamento dos dados por alguns métodos cinéticos apresentaram correlações polinomiais com [AA]. O  efeito modificador permitiu o estabelecimento de método de análise para ácido ascórbico, tendo sido obtidas curvas analíticas para [AA], na faixa de 6,4x10^-5 a 7,9x10^-4 mol L^-1 com os dados de variação da intensidade de emissão (Y) em função do tempo, pelo método do tempo fixo e da velocidade inicial. Obteve-se a correlação linear de Y em 10 s descrita pela equação Y = 0,829 + 0,0021 [AA], com coeficiente de correlação (r) = 0,9985. Já a velocidade inicial (Vi) foi correlacionada pela seguinte equação: Vi = 0,0326 - 1,44x10^-4 [AA], sendo r = 0,9987. Em ambos os casos, a estimativa de desvio é da ordem de 1%.

Isto indica que, nas condições estudadas, o efeito modificador da velocidade da reação quimiluminescente exercido pelo ácido ascórbico é adequado para desenvolvimento de metodologia analítica sensível e de baixo custo para determinação desse agente redutor em solução aquosa.

a) K. Robards, P. J. Worsfold; Anal. Chim. Acta, 266, 147-173 (1992)

b) H. A. Mottola.; “Kinetics Aspects of Analytical Chemistry”, Wiley-Interscience Publication, New York (1988)

c) H. Kubo, A. Toriba; Anal. Chim. Acta, 353, 345-349 (1997)

d) A. V. Rossi, E. C. Ferreira; "Livro de Resumos da 20^a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química", volume 3, ED-47 (1997)

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