EFEITO DE ÍONS METÁLICOS NA ANÁLISE DE RADICAIS LIVRES EM SUBSTÂNCIAS HÚMICAS POR RPE.

Novotny, E.H.^1,2 (PG); Martin-Neto, L.^{1, 2} (PQ)

1- Instituto de Química de São Carlos, USP, Av. Dr. Carlos Botelho, 1465, São Carlos -SP, 13560-970, e-mail: enovotny@cnpdia.embrapa.br;

2- Embrapa Instrumentação Agropecuária, Cx. P.741, São Carlos-SP, 13560-970.

Palavras-chave: Substâncias húmicas, RPE, Radicais livres.

INTRODUÇÃO

A concentração de elétrons desemparelhados (radicais livres), detectados em substâncias húmicas, é um importante dado que pode ser obtida por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica RPE [1]. No entanto, espécies paramagnéticas afetam os processos de relaxação dos radicais livres [2] podendo interferir neste tipo de análise. Uma técnica que pode ser utilizada na avaliação da taxa de relaxação assim como diferenciar entre interações de troca e dipolar é o método da saturação progressiva por potência de microondas [3].

OBJETIVOS

Visto que as substâncias húmicas freqüentemente apresentam íons paramagnéticos complexados ou adsorvidos [1, 4], o objetivo deste artigo é mostrar que a presença destes íons pode estar afetando a determinação da concentração de radicais livres.

MÉTODOS

Amostras de húmus comercial foram tratadas com soluções, ajustadas a pH 2, contendo sulfato de Na⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Mn²⁺ ou Cu²⁺. As concentrações de íons utilizadas foram: 0; 0,001; 0,01; 0,1; 0,5; 1; 2; 4 e 8% (massa/massa). Adicionou-se 200 mg de húmus em 100 mL das soluções de íons ou água. As suspensões obtidas eram mantidas em agitação durante a noite e então liofilizadas, moídas em moinho vibratório e armazenadas em dessecadores a vácuo sobre P₂O₅.

As medidas de RPE foram feitas em um espectrômetro Bruker EMX (Banda X) a temperatura ambiente sob fluxo de N₂. Os radicais livres foram quantificados utilizando-se o método do padrão secundário proposto por Singer [4]. A área do sinal de RPE foi obtida integrando-se duas vezes o sinal obtido em primeira derivada. As curvas de saturação progressiva por potência de microondas foram obtidas variando-se a potência das microondas entre 200 nW e 200 mW (60-0 dB). A expressão empírica utilizada para o ajuste dos dados de saturação progressiva foi [3]:

(1)

onde Y' é a amplitude pico a pico do sinal de RPE em primeira derivada, K é uma constante, P é a potência das microondas, P_1/2 é a potência das microondas a meia saturação, e b é o parâmetro de não homogeneidade. P_1/2 têm uma relação inversa com T₁T₂ e para o espectro em primeira derivada, b = 1 no limite de saturação não homogênea e b = 3 no limite homogênea, valores de b menores do que 1 não tem significado físico porém pode ser utilizado para se calcular a magnitude do aumento da taxa de relaxação por interação dipolar [3].

RESULTADOS

Íons diamagnéticos não afetaram a concentração de radicais livres e DH_pp, sendo que, com a adição de íons paramagnéticos observou-se uma diminuição exponencial (de até 85%) na concentração de radicais livres e aumento da DH_pp do sinal remanescente. Para as amostras tratadas com Mn²⁺ a concentração de radicais livres teve uma alta correlação linear (R = -0,99) com a amplitude do sinal de ressonância em campo alto (M_I = -5/2) do Mn²⁺ octaédrico em esfera externa, isto corrobora o efeito de íons paramagnéticos complexados na detecção de radicais livres. Este efeito pode ser atribuído a processos de relaxação, sendo interação de troca (relaxação por contato) a concentrações de íons paramagnéticos abaixo de 0,01%, visto que, nestas concentrações, não houve variações nos parâmetros b e P_1/2, e interação dipolar acima desta concentração, pois neste caso o parâmetro b diminui para valores abaixo de 1. Nesta situação a concentração de radicais livres teve uma alta correlação com o parâmetro b (R = 0,95) obtido com os dados de saturação de todos os tratamentos com íons paramagnéticos, indicando que, embora a magnitude do efeito dos íons seja diferente, a causa provavelmente seja a mesma, variações das taxas de relaxação por interação dipolar. A DH_pp teve uma alta correlação com o parâmetro P_1/2 (R = 0,98), sugerindo que ocorra variações também em T₂ em função da presença de íons paramagnéticos.

CONCLUSÕES

Os dados aqui apresentados indicam que a presença de íons paramagnéticos afetam as áreas sob a linha de absorção de RPE, provavelmente por mecanismos de relaxação, assim dados quantitativos de RPE devem ser analisados criteriosamente. Por outro lado, estes resultados abrem novas perspectivas nos estudos da interação de íons metálicos com substâncias húmicas.

BIBLIOGRAFIA

[1] Senesi N.: Application of Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopy in Soil Chemistry. Advances in soil science, V.14. New York: Springer-Verlag 1990

[2] Poole C.P.Jr.: Electron Spin Resonance: A Comprehensive Treatise on Experimental Techniques. 2^nd edition. New York: J. Wiley & Sons 1983

[3] Galli C., Innes J.B., Hirsh D.J., Brudvig G.W.: J. Magn. Reson. 110, 284-287 (1996)

[4] Martin-Neto L., Nascimento O.R., Talamoni J., Poppi N.R.: Soil Sci. 151, 369-376 (1991).

(FAPESP, Embrapa)