3.1. Reagentes
Para o desenvolvimento do presente trabalho foram utilizados os seguintes reagentes:
Dióxido de titâno na fase rutilo com tamanho de partícula < 5 μm, denominado micrométrico (Sigma-Aldrich);
Dióxido de titâno na faseanatase com tamanho de partícula < 5 μm, denominado micrométrico (Sigma-Aldrich);
Dióxido de titâno na fase rutilo com tamanho de partícula < 100 nm, denominado nanométrico (Sigma-Aldrich);
Dióxido de titâno anatase com tamanho de partícula < 25 nm, denominado nanométrico (Sigma-Aldrich);
Poli(tetrafluoretileno) (PTFE) com tamanho de partícula de 1 μm (Sigma-Aldrich);
Ácido L-ascórbico P.A. (Synth);
Comprimidos efervescentes de vitamina C sem açúcar (Cebion®, Cewin®, Bio-C® e Redoxon® Zn) e com açúcar (Cebion® e Redoxon®);
Iodato de potássio P.A (Vetec);
Iodeto de potássio P.A. (Synth);
Ácido sulfúrico P.A. (Synth);
Amido solúvel P.A. (Vetec);
Bicarbonato de sódio P.A. (Synth);
Carbonato de sódio (comercial);
Cloreto de sódio P.A. (Synth);
Ácido cítrico anidro P.A. (Synth);
Ácido adípico (Rhodia RO-09);
Acesulfame de potássio (Sigma-Aldrich);
Sacarose P.A. (Synth);
Lactose monohidratada P.A. (Synth). 3.2. Medidas no espectrômetro THz-DT
A aquisição dos espectros foi realizada utilizando-se o espectrômetro THz-DT da
Gigaoptics GmbH, com faixa espectral de 0,05 a 6 THz. Seu princípio de funcionamento está
descrito na seção 1.5 e os detalhes de operação podem ser encontrados no Anexo 1.
Antes da realização das medidas, o sistema foi purgado com N2 por pelo menos 20
minutos. O software foi configurado de modo a fazer 500 varreduras, acarretando um tempo de aquisição de 5 minutos para cada espectro.
3.2.1. Preparação das amostras
As amostras foram preparadas na forma de pastilhas, sendo que a homogeneização da mistura entre a matriz (PTFE) e o analito foi realizada através de dois métodos:
Utilizando-se um conjunto de almofariz e pistilo de ágata;
Utilizando-se o moinho de bolas Ultra Turrax IKA®, bolas de aço inoxidável e o tubo BMT-20. O tempo de moagem e o número de bolas utilizadas variaram entre os experimentos. Em todos os casos, foi empregada a velocidade máxima do
equipamento, de aproximadamente 6000 RPM.
Após a homogeneização, as amostras foram inseridas em um pastilhador de aço inoxidável com diâmetro de 13 mm (International Crystal Laboratories) e prensadas com uma prensa hidráulica (20 ton E-Z Press™, International Crystal Laboratories) com pressão de 6 Ton por 40 segundos.
Quando necessário, as espessuras das pastilhas foram medidas com o micrômetro digital do fabricante Mitutoyo®.
3.2.2. Porta-amostras
A Figura 9 mostra os porta-amostras empregados no desenvolvimento deste trabalho, construídos pelo Grupo de Instrumentação e Automação da UNICAMP. Ao utilizar- se o porta-amostras estático, apresentado na Figura 9a, os espectros são adquiridos em apenas um ponto da pastilha de modo que, para cada replicata, foram realizadas três medidas, em diferentes pontos da amostra. O porta-amostras rotatório, mostrado na Figura 9b, faz a rotação da pastilha enquanto os espectros são registrados. A frequência de rotação permite que a pastilha realize diversas rotações durante a aquisição de um espectro. Dessa forma, as medidas são feitas em uma maior área da amostra e apenas uma leitura foi realizada por replicata.
(a) (b)
Figura 9 - Porta-amostras (a) estático e (b) rotatório, empregados para a aquisição dos espectros de pastilhas de
13 mm de diâmetro.
3.2.3. Tratamento dos dados
A amplitude do campo elétrico da radiação THz no domínio da frequência é obtida através da transformada de Fourier da amplitude do campo elétrico registrada pelo espectrômetro no domínio do tempo, utilizando-se o programa MatLab 6.5. O espectro de extinção da radiação, composto pelas contribuições da absorção e do espalhamento da radiação 33,34,57, é então calculado através da Equação X.
Extinção (ν) = − log (𝐴 𝑎(𝜈)2
𝐴 𝑟(𝜈)2) Equação X
onde ν é a frequência e 𝐴 𝑎 e 𝐴 𝑟 são as amplitudes dos campos elétricos correspondentes à
amostra e à referência, respectivamente. 𝐴2 é diretamente proporcional à intensidade do campo elétrico e a extinção da radiação é diretamente proporcional à concentração do analito.
As amostras de referência correspondem a pastilhas de PTFE com massas equivalentes às das amostras em investigação. Um espectro de extinção de uma pastilha de PTFE de 300 mg está apresentado no Anexo 2.
Quando aplicável, a normalização do espectro pela espessura da pastilha foi realizada através da divisão dos valores de extinção da radiação em cada frequência pela espessura da amostra, em milímetros.
O tratamento dos espectros (suavização, segunda derivada e correção da linha de base) foi realizado utilizando-se o software The Unscrumbler 10. Para a contrução das curvas de calibração externa e de adição de padrão, realização das regressões lineares e apresentação dos espectros, empregou-se o software OriginPro 8.
3.3. Determinação de ácido L-ascórbico através de titulação com iodato de potássio
A concentração de ácido ascórbico nos comprimidos de vitamina C e a pureza do ácido ascórbico utilizado nos experimentos foram determinadas através de titulação com iodato de potássio 58. A titulação foi definida como método de referência para este trabalho, de forma que os resultados obtidos através da titulação serão comparados com os resultados obtidos empregando-se a espectroscopia THz-DT.
Nesta determinação, o ácido ascórbico é titulado com uma solução padrão de iodato de potássio (KIO3) na presença de excesso de iodeto de potássio (KI).
Quando os íons iodato (IO3−) são adicionados em uma solução ácida contendo
íons iodeto (I−), ocorre a formação de iodo, segundo a reação: IO3− + 8 I− + 6 H+ ↔ 3 I3− + 3 H2O
O iodo formado oxida o ácido ascórbico a ácido dehidroascórbico, sendo reduzido para formar íons iodeto:
C6H8O6 + I3− ↔ 3 I− + C6H6O6 + 2 H+
A reação global da titulação é dada por:
3 C6H8O6 + IO3− ↔ 3 C6H6O6 + I− + 3 H2O
Quando todo ácido ascórbico é consumido, o iodo reage com o indicador de amido formando um complexo azul escuro, caracterizando o ponto final da titulação.
Para a titulação, foram pipetados 50 mL de uma solução contendo aproximadamente 5 mg de ácido ascórbico. Adicionaram-se 1 mL de uma solução de KI a 10 % e 2 mL de uma solução de H2SO4 1 mol L-1. Titulou-se imediatamente com uma solução
de iodato de potássio 0,01667 mol L-1 utilizando-se uma bureta de 10 mL. Próximo ao ponto final da titulação, adicionaram-se 2 mL do indicador de amido (solução a 1 %).
A partir da reação global da titulação, calcula-se que 1 ml de iodato de potássio 0,01667 mol L-1 equivalem a 0,88 mg de ácido ascórbico. O cálculo da porcentagem em massa de ácido ascórbico na amostra é dado pela Equação XI.
% de ácido L − ascórbico (m m⁄ ) =V × 0,88
P × 100 Equação XI
onde V é o volume de iodato de potássio gasto na titulação e P é a massa da amostra.