Espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado

A espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) é uma técnica analítica bastante sensível para análise multielementar e isotópica. O instrumento de ICP-MS emprega o plasma indutivamente acoplado (ICP) como fonte de ionização e um analisador do espectrômetro de massa para detectar os íons produzidos [129].

O gás usado no plasma é o argônio, devido a sua capacidade simultânea de excitar e ionizar a maioria dos elementos da tabela periódica, o qual produz a análise multielementar possível. A formação do plasma está condicionada a entradas independentes para cada seção anular do gás em uma série de tubos concêntricos de quartzo que dão forma ao ICP. No processo indutivo, a tocha fica situada no centro de uma bobina de rádiofrequência (RF), através do campo intenso produzido por ela, causando colisões entre os átomos de argônio,

O aerosol da amostra é aspirado no plasma (aproximadamente 7000K) para formar os átomos dos analitos que são ionizados simultaneamente. Os íons produzidos são extraídos do plasma por um par de orifícios, situado nos cones de amostragem e o skimmer, sendo transportados para uma região de vácuo elevado (tipicamente 10-3 Pa) na região do espectrômetro de massa. Os íons do analito são focalizados então por uma série de lentes de íons seguindo então para um analisador de massa quadrupolo, que separa os íons baseados na sua relação massa-carga, m/z. Finalmente, os íons são medidos usando um multiplicador de elétron, que gera um sinal através de efeito cascata para cada íon que se choca contra sua superfície [130].

Existem diversos acessórios para a introdução de amostras sólidas, líquidas ou gasosas. Entretanto, a grande maioria das amostras analisadas por ICP-MS é convertida antes para a forma de soluções. Os nebulizadores pneumáticos, os ultra-sônicos ou os vaporizadores eletrotérmicos constituem-se os dispositivos de introdução de amostras mais amplamente empregados [131, 132].

Apesar de suas limitações intrínsecas, os nebulizadores pneumáticos ainda são os acessórios de introdução de amostras mais empregados em análises químicas de rotina por ICP-MS. Isto se deve à simplicidade operacional, rapidez, boa estabilidade na formação do aerossol, baixo custo relativo, baixo efeito de memória, além da compatibilidade com o fluxo de argônio que sustenta o plasma [131].

Em determinações multielementares, os analitos encontram-se distribuídos em um espectro largo de concentrações. Consequentemente, os intervalos de concentrações dos elementos nas soluções analíticas multielementares também são amplos, tornando o preparo de soluções uma etapa laboriosa. Esta pode ser substituída por diluidores ou dispensadores automatizados, disponíveis comercialmente.

Entretanto, uma aplicação mais ampla da técnica em rotina analítica de larga escala tem sido limitada por efeitos de matriz. Os sólidos totais dissolvidos

sensibilidade, levando ainda a efeitos imprevisíveis nas taxas de contagens dos elementos. Quando as análises químicas de matrizes complexas apresentam-se bastante complicadas, recomenda-se o uso da padronização interna, de ajustes das condições operacionais, de recalibrações freqüentes, de técnicas de diluição isotópica ou de adições de analito. Além das interferências não espectrais, devem ser consideradas as interferências espectrais, como as provocadas por espécies poliatômicas (40Ar2+, 40ArH+, 16O2+, 16OH+, 14N+, e outros). Este tipo de interferência pode ser reduzida pela substituição do argônio na formação do plasma por mistura de gases ou mesmo através de correções matemáticas [133] . A técnica de ICP-MS oferece uma ampla detecção dos elementos na tabela periódica, ou seja, grande número dos elementos em níveis de traço e ultratraço podem ser medidos em uma única análise. Pode executar análises qualitativamente, semi-quantitativamente e quantitativamente através da relação m/z. Além de medir razões isotópicas, empregando o analisador de massa. A Versátilidade, dessa técnica pode torna-la uma ferramenta poderosa na sua potencialidade analítica [129,131].

Os Elementos micronutrientes e elementos traço podem ser determinados em alimentos por diferentes técnicas analíticas usuais, tais com FAAS [113], GF AAS [80], espectromerias de abosrção atômica com geração de hidreto (HG AAS) [134] e com vapor a frio (CV AAS) [135], ICP OES [162, 166], ativação neutrônica térmica (TNAA) [136] e a análise de ativação neutrônica instrumental (INAA) [137].

No entanto, a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado apresenta a capacidade multielementar de análise e com baixos limites de deteção na ordem de nanograma por grama para diversos elementos.

Autores avaliaram a ingestão de elementos traço diário relacionado ao consumo de gêneros alimentícios de habitantes adultos da cidade do Rio de Janeiro usando esta técnica. Concentrações de Al, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, U e Zn foram determinados em vegetais, derivados e amostras de carnes freqüentemente consumidas na referida cidade. O total de 90 amostras foi analisado por ICP–MS [138].

a sua autenticidade através pela análise multivariada de dados. O total de 112 vinhos foi analisado com observação de 48 elementos traço [139].

Sperková e Suchanek analisaram 43 amostras de vinhos, classificando- as de acordo com a sua região da Bohemia na República Czech, Europa Central, usando PCA e DA. A determinação dos elementos foi por ICP-MS e ICP OES para os 27 elementos. A identificação original das amostras foi avaliadas pelas concentrações de Al, Ba, Ca, Co., K, Li, Mg, Mo, Rb, Sr, V e a razão entre Sr/Ba, Sr/Ca e Sr/Mg [162].

6.2. Quimiometria

O avanço da instrumentação e automação dentro dos laboratórios de análises trouxe consigo a possibilidade de geração de forma rápida de uma enorme quantidade de dados. A classificação e interpretação dessa gama de dados podem ser fatores limitantes nas análises, principalmente sem a utilização de um tratamento adequado. Para descrever as técnicas e operações associadas aos tratamentos matemáticos, estatísticos e à interpretação dos dados químicos foi proposto no final da década de 1970 o uso do termo Quimiometria.

Desenvolve-se assim a Quimiometria, segundo Massart, como “uma disciplina Química que utiliza a Matemática, a Estatística e a lógica formal para traçar ou selecionar procedimentos experimentais ótimos, proporcionar a máxima informação química relevante a partir da análise dos dados químicos, e conseguir conhecimento a partir dos sistemas químicos”. Dessa forma, ela permite realizar a investigação de uma análise química, com dados confiáveis em um número reduzido de experimentos.

Desde a década de 1970, evoluindo até os dias de hoje, muitas técnicas quimiométricas se encontram incorporadas em programas computacionais diretos nas instrumentações químicas aplicadas às necessidades dos laboratórios químicos. Além de dispor de revistas especializadas na investigação Quimiométrica, como Chemometrics and Intellingent Laboratory Systems (1986)

Diferentes métodos são englobados pela quimiometria, tais como a otimização de experimentos; otimização e validação de métodos analíticos; planejamentos de experimentos; ajuste de curva, processamentos de sinais; análise de fatores e análise multivariada [142,143, 144,145].