3.4 Ensaios Instrumentais Complementares
3.4.2 TG-DTA
A técnica de TG-DTA foi aplicada utilizando atmosfera dinâmica de ar sintético seco na vazão de 100 mL min-1, partindo da temperatura ambiente e,
com uma taxa de aumento de 10ºC min-1, chegando à temperatura de 1200ºC.
A escolha desse tipo de atmosfera se deu por não haver interação da mesma com o analito durante a análise. A vazão utilizada não foi muito alta, sendo somente o suficiente para retirar os gases formados durante a decomposição térmica, no intuito de evitar o acúmulo dos mesmos no meio, o que prejudicaria a análise. A razão do aumento de temperatura é relativamente baixa, apesar de o tempo de análise ser relativamente pequeno, e foi escolhida para que a amostra tivesse comportamento isotérmico, de forma que a parte mais externa estivesse na mesma temperatua que a mais interna, e nenhum evento deixasse de ser observado, visto que caso se utilizasse uma taxa de aumento maior também haveria risco de um evento térmico não terminar de ocorrer enquanto outro começasse, o que misturaria os dois sinais obtidos e tornaria a análise posterior do gráfico menos clara e objetiva.
A atmosfera de ar sintético foi escolhida para simular a atmosfera presente no processo de calcinação, bem como para minimizar a quantidade de contaminantes possíveis, já que a massa utilizada para este procedimento é bem menor (cerca de 20 a 100 vezes) que a utilizada na calcinação, e portanto a mesma é mais sensível à quantidades pequenas de contaminantes, possíveis de existirem numa calcinação comum porém imperceptíveis nos cálculos posteriores à mesma, devido, como já dito anteriormente, à grande quantidade de massa utilizada nesta técnica.
A amostra tinha natureza conhecida e encontrava-se em pó fino e homogêneo, o que também contribuiu significativamente para que o aquecimento da mesma fosse isotérmico.
De forma geral pode-se construir um fluxograma, representado pela Figura 14, relacionando os tipos de procedimentos realizados e suas ordens de execução neste trabalho:
36 Figura 14. Fluxograma de execução das atividades.
37
4 Resultados e Discussão
4.1 Ensaios Volumétricos Primários
Todos os resultados de teor ou porcentagem de massa (% p/p) são uma comparação matemática que consiste na razão entre os valores teóricos calculados e os valores obtidos experimentalmente. Os valores teóricos foram obtidos a partir das massas pesadas e de cálculos feitos com base nas informações fornecidas pela bula e pela embalagem do medicamento, 2 g de ranelato de estrôncio em uma massa total de 4 g por sachê.
Seguindo as etapas descritas anteriormente com os volumes representados na Tabela 3 os primeiros ensaios volumétricos, denominados titulações T1, T2 e T3 foram realizados, obtendo os resultados apresentados na Tabela 4.
Tabela 3. Parâmetros volumétricos (em mL) de T1, T2 e T3.
Amostra Tampão Amoniacal H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T1 25,00 5,00 20,00 5,00
T2 25,00 10,00 15,00 5,00
T3 25,00 25,00 0 5,00
Os valores da Tabela 3 foram definidos inicialmente para verificar a influência do primeiro meio reacional à titulação, onde no caso a quantidade de amostra inserida foi a mesma e somente os valores de tampão e água foram alterados.
Tabela 4. Resultados obtidos (em mL) para T1, T2 e T3 e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Título (% p/p)
T1 23,13 ± 0,63 100,86 ± 2,75
T2 23,27 ± 0,14 101,88 ± 0,61
T3 23,33 ± 0,29 102,39 ± 1,27
Os resultados de T1, T2 e T3 mostram que inicialmente a concentração do medicamento encontra-se de acordo com o esperado, e que a matriz do
38 ranelato não influenciou, portanto, na interação entre o cátion de estrôncio e o EDTA dentro deste meio, apesar de ter influenciado na interação entre o Sr2+ e
o indicador, negro de eriocromo T. Também pode-se dizer que a quantidade de tampão não influenciou significativamente a titulação, visto os valores ainda são muito próximos do resultado teórico (100%).
Após a realização de T1, T2 e T3, foram realizados T4, T5 e T6, utilizando os volumes representados na Tabela 5 e obtendo os resultados apresentados na Tabela 6.
Tabela 5. Parâmetros volumétricos (em mL) para T4, T5 e T6.
Amostra Sol. de NaOH 10% H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T4 25,00 5,00 20,00 5,00
T5 25,00 10,00 15,00 5,00
T6 25,00 25,00 0 5,00
Os valores apresentados na Tabela 5 foram escolhidos também em um momento inicial, para descobrir acerca da influência do segundo meio reacional à titulação. Como pode-se notar, a quantidade de amostra inserida foi a mesma e somente os volumes para água e tampão foram alterados.
Tabela 6. Resultados obtidos (em mL) para T4, T5 e T6 e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Titulo (% p/p)
T4 15,60 ± 0,25 97,65 ± 1,56
T5 16,00 ± 0,25 101,33 ± 1,58
T6 15,96 ± 0,14 101,03 ± 0,89
Os resultados de T4, T5 e T6 mostram que inicialmente a concentração do medicamento encontra-se satisfeita dentro dos parâmetros analisados. Notou-se que o ranelato não prejudicou a interação entre o cátion de estrôncio e o EDTA, apesar de ter influenciado o equilíbrio entre o estrôncio e o indicador, mesmo com um diferente, sendo este o calcon. Também pode-se dizer que o aumento na quantidade de solução de NaOH 10% neste meio não influenciou relevantemente a titulação, visto que os resultados demonstrados encontram-se próximos do resultado esperado.
39 Após a realização de T4, T5 e T6, foram realizados T7, T8, T9 e T10, utilizando os volumes representados na Tabela 7 e obtendo os resultados apresentados na Tabela 8.
Tabela 7. Parâmetros volumétricos (em mL) para T7, T8, T9 e T10.
Amostra Tampão Amoniacal H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T7 0 10,00 30,00 10,00
T8 10,00 10,00 25,00 5,00
T9 10,00 10,00 20,00 10,00
T10 10,00 10,00 15,00 15,00
Os valores da Tabela 7 foram definidos em um segundo momento, percebendo-se que a quantidade de amostra inserida foi a mesma e somente o volume de solução padrão foi alterado, com exceção de T7, na qual desejava- se apenas verificar se o indicador estava interagindo devidamente com os íons da solução padrão.
Tabela 8. Resultados (em mL) para T7, T8, T9 e T10, e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Titulo (% p/p)
T7 19,25 ± 0,05 0
T8 20,27 ± 0,14 102,12 ± 0,71
T9 29,45 ± 0,12 93,99 ± 0,38
T10 39,40 ± 0,12 93,50 ± 0,29
Pode-se afirmar que o título obtido a partir de T7 está de acordo com o previsto, visto que não havia amostra presente no meio titulado. Também pôde- se dizer a partir de T7 que o indicador estava interagindo da mesma forma com ou sem a presença do estrôncio ou sua matriz no meio, e também que o próprio ranelato não influenciava a titulação em relação à uma possível retenção dos íons Ca2+/Mg2+.
Os resultados de T8, T9 e T10 corroboram a concentração descrita pelo medicamento, apesar dos resultados especificamente de T9 e T10 serem um pouco abaixo do valor previsto. Também pode-se dizer que as variações dentro do volume de solução padrão utilizadas não foram fatores que alterassem de forma considerável a titulação até certo ponto, visto que os valores obtidos
40 ainda são próximos do resultado teórico. Entretanto uma elevada concentração de íons Ca2+/Mg2+ em relação à concentração dos íons Sr2+ pode prejudicar o
processo de titulação, fazendo com que o estrôncio fique parcialmente retido em sua matriz enquanto os outros íons são titulados, não sendo então devidamente titulado.
Após a realização de T7, T8, T9 e T10, foram realizados T11, T12, T13 e T14, utilizando os volumes representados na Tabela 9 e obtendo os resultados apresentados na Tabela 10.
Tabela 9. Parâmetros volumétricos (em mL) para T11, T12, T13 e T14.
Amostra Sol. de NaOH 10% H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T11 0 10,00 30,00 10,00
T12 10,00 10,00 25,00 5,00
T13 10,00 10,00 20,00 10,00
T14 10,00 10,00 15,00 15,00
A Tabela 9 mostra que a quantidade de amostra inserida foi a mesma e somente o volume de solução padrão foi alterado, com exceção de T11, na qual desejava-se apenas observar a interação entre o indicador e os íons da solução padrão.
Tabela 10. Resultados (em mL) para T11, T12, T13 e T14, e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Titulo (% p/p)
T11 9,97 ± 0,14 0
T12 14,92 ± 0,19 99,30 ± 1,26
T13 19,85 ± 0,12 98,63 ± 0,60
T14 24,70 ± 0,19 97,30 ± 0,75
Pode-se afirmar que o resultado de T11 está concordante com o valor presumido previamente, o que justifica-se pelo fato de não ter sido adicionado volume algum de amostra no meio, de forma que o analito que gera o título encontrava-se ausente no mesmo. Pôde-se dizer a partir de T11 que mesmo em um meio reacional diferenciado o calcon interagiu de forma idêntica com os íons Ca2+/Mg2+, em ausência ou não do estrôncio ou de sua matriz no meio, e
41 em relação à uma possível interação para com os íons presentes na solução padrão.
Os resultados de T12, T13 e T14 confirmam que a concentração descrita pelo fabricante encontra-se verdadeira. Pôde ser dito do mesmo modo que a quantidade de solução padrão não exerceu alterações significativas a titulação até certo ponto, pois apesar de os valores obtidos de título descrescerem conforme aumenta-se o volume de solução padrão adicionado, estes ainda são convizinhos do resultado teórico. Todavia uma maior riqueza de cátions Ca2+/Mg2+ comparativamente a quantidade dos íons Sr2+ pode
desservir a titulação, causando, do mesmo modo que antes, uma maior retenção do estrôncio em sua matriz enquanto os outros íons são titulados, fazendo com que o mesmo não seja titulado. Pode-se concluir que, em relação ao primeiro meio reacional (negro de eriocromo T e tampão amoniacal), o segundo meio (calcon e solução de NaOH 10%) se apresentou melhor, apresentando menos estrôncio não titulado de maneira geral.
A partir da análise posterior dos resultados procedeu-se a avaliação objetivada inicialmente, sempre fixando-se todos os parâmetros, exceto o que deseja-se analisar.
4.2 Ensaios Gravimétricos
Primeiramente foi realizada a calcinação direta do medicamento seguinte à pesagem do mesmo. Os parâmetros de massa da calcinação, bem como seus resultados, estão representados pela Tabela 11.
Tabela 11. Massa média de medicamento pesado, resultados e seus intervalos de confiança, contruídos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Massa Média de Medicamento (g) Massa de Calcinado (g) Título %p/p
0,5015 0,1149 ± 0,0014 113,5 ± 1,38
A Tabela 11 permite observar que o título obtido foi significativamente acima do esperado, o que sugere que nem todo o estrôncio foi convertido à
42 carbonato, podendo haver outros tipos de espécies que interferem diretamente na massa de calcinado obtida.
Após a primeira gravimetria então realizou-se uma segunda, diferindo por seguir o método de precipitação do estrôncio como oxalato, seguido então da calcinação. A escolha deste tipo de método se deu para eliminar possíveis espécies secundárias de estrôncio que não chegariam na espécie desejada final, que é o óxido de estrôncio, mesmo após a calcinação. Os parâmetros de massa da calcinação, bem como seus resultados, estão representados pela Tabela 12.
Tabela 12. Massa média de medicamento pesado, resultados e seus intervalos de confiança, construídos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Massa Média de Medicamento (g) Massa de Calcinado (g) Título %p/p
0,2569 0,0517 ± 0,0033 99,69 ± 1,07
O título apresentado pela Tabela 12 permite dizer que praticamente todo estrôncio do medicamento precipitou na forma de oxalato, e os possíveis interferentes presentes em uma calcinação direta do medicamento foram eliminados durante o processo. Também permite dizer que do oxalato de estrôncio formado, praticamente tudo foi convertido a óxido de estrôncio, o que proporcionou resultados extremamente satisfatórios.
4.3 Ensaios Volumétricos Secundários
Após a realização de T11, T12, T13 e T14 foram realizadas as gravimetrias, que tiveram seus resultados discutidos anteriormente. Os resíduos retomados das mesmas deram origem às titulações T15, T16, T17, T18, T19, T20, T21, T22 e T23.
Primeiramente foram realizadas T15, T16 e T17, utilizando o resíduo obtido a partir da calcinação direta do medicamento. Parte deste resíduo não foi solubilizada, o que já sugere que pode se tratar de um sulfato, que tem como ser formado devido ao enxofre presente na molécula do ranelato.
43 A Tabela 13 mostra os parâmetros volumétricos referentes às mesmas, sendo os resultados apresentados na Tabela 14.
Tabela 13. Parâmetros volumétricos (em mL) para T15, T16 e T17.
Amostra Tampão Amoniacal H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T15 10,00 10,00 25,00 5,00
T16 10,00 10,00 20,00 10,00
T17 10,00 10,00 15,00 15,00
Novamente o parâmetro a ser variado é o mesmo, mantendo-se constante a quantidade de amostra no meio.
Tabela 14. Resultados (em mL) para T15, T16, e T17, e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Titulo (% p/p)
T15 14,92 ± 0,19 51,55 ± 0,65
T16 24,81 ± 0,31 50,51 ± 0,63
T17 34,88 ± 0,31 51,20 ± 0,46
A Tabela 14 confirma que parte do estrôncio que foi calcinado não foi solubilizado, e o resultado obtido quantifica que aproximadamente 50% dos mols de estrôncio tornaram-se carbonato, óxido e consequentemente foram solubilizados e titulados pelo EDTA.
Após a realização de T15, T16 e T17, foram realizados T18, T19 e T20, utilizando o mesmo resíduo de calcinação anterior, e os volumes representados na Tabela 15, obtendo os resultados apresentados na Tabela 16.
Tabela 15. Parâmetros volumétricos (em mL) para T18, T19 e T20.
Amostra Sol. de NaOH 10% H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T18 10,00 10,00 25,00 5,00
T19 10,00 10,00 20,00 10,00
44 Tabela 16. Resultados (em mL) para T18, T19, e T20, e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Titulo (% p/p)
T18 10,43 ± 0,26 56,64 ± 1,41
T19 15,37 ± 0,26 55,94 ± 0,95
T20 20,05 ± 0,19 53,51 ± 0,51
A Tabela 16 permite concluir que de forma similar ao que os resultados da Tabela 14 mostravam, somente 50% dos mols de estrôncio no medicamento calcinado haviam tornado-se carbonato, óxido e consequentemente sido solubilizados e titulados pelo EDTA.
Após a realização de T18, T19 e T20, foram realizados T21, T22 e T23, utilizando no caso o resíduo de calcinação proveniente do processo de precipitação como oxalato, citado anteriormente, e os volumes representados na Tabela 17, obtendo os resultados apresentados na Tabela 18.
Tabela 17. Parâmetros volumétricos (em mL) para T21, T22 e T23.
Amostra Tampão Amoniacal H2O Sol. Ca2+/Mg2+
T21 10,00 10,00 30,00 0
T22 20,00 10,00 20,00 0
T23 30,00 10,00 10,00 0
A Tabela 17 é diferente das demais, pois mostra que não utilizou-se solução padrão, já que a matriz do ranelato havia sido removida, o que possibilitou que o estrôncio pudesse interagir com o indicador, nesse caso negro de eriocromo T.
Tabela 18. Resultados (em mL) para T21, T22, e T23, e intervalos de confiança obtidos para n = 3 e nível de confiança 95%.
Titulação Vol. Médio EDTA consumido Titulo (% p/p)
T21 5,01 ± 0,31 97,65 ± 6,04
T22 10,13 ± 0,26 98,62 ± 2,53
T23 15,07 ± 0,31 101,73 ± 2,09
A Tabela 18 corrobora os resultados obtidos na gravimetria, mostrando que a matriz do ranelato foi devidamente removida e aproximadamente todos
45 os mols de estrôncio presentes no medicamento foram solubilizados e convertidos à oxalato, que foi calcinado à oxido, por sua vez solubilizado, permitindo que o Sr2+ fosse devidamente titulado pelo EDTA.
Com base nos resultados obtidos é possível analisar o processo volumétrico secundário como um todo, em função da gravimetria.
4.4 Ensaios Instrumentais Complementares
Os ensaios instrumentais complementares realizados, como já ditos anteriormente, foram DRX e TG-DTA. Ambos os ensaios foram realizados para as amostras de medicamento calcinado e não calcinado, e os resultados confirmaram propriedades estudadas anteriormente.
Os ensaios utilizando a técnica de DRX indicaram diversos picos intensos, devidamente indexados como representativos para as espécies possíveis, conforme indicam as Figuras 15 e 16.
46 Figura 15. Difratogramas dos componentes majoritários presentes no medicamento Protos®, (a) cloridrato de aspartame, (b) ranelato de estrôncio e
47 Figura 16. Difratograma da amostra de medicamento calcinado, contendo os picos indexados e as espécies representadas pelos mesmos.
A Figura 15 não consegue descrever qualitativamente a composição descrita pela bula, visto que não há como correlacionar os picos e os componentes com suas devidas quantidades. Quando analisados simultaneamente, os resultados apresentados pelas Figuras 15 e 16 demonstram que é recomendável a calcinação para realização deste tipo de análise, visto que há uma simplificação considerável da matriz através da degradação térmica.
A Figura 16 confirma a possibilidade anterior de formação do sulfato de estrôncio, e mostra também as espécies de hidróxido anidro e monohidratado, que são consequência da reação do SrO com a água presente na umidade do ar, em concordância com os dados presentes na base utilizada, o Powder Diffraction Table (PDF), produzido e fornecido pelo International Centre for Diffraction Data (ICDD).
Também foi obtida através do difratograma apresentado na Figura 16 uma tabela acerca da composição.
48 Tabela 19. Composição estimada (semi-quantitativa) do medicamento calcinado. Espécie % da massa SrO 65,4 SrSO4 25,0 Sr(OH)2 1,4 Sr(OH)2 . H2O 8,2
Os resultados obtidos a partir das técnicas TG-DTA estão representados graficamente pela Figura 17.
0 250 500 750 1000 1250 0 25 50 75 100 PROTOS 2G Temperatura / °C Massa / % 0 2 4 6 8 2 1 DTA / V mg -1
Figura 17. Curvas obtidas a partir das técnicas TG-DTA.
A análise da Figura 17 demonstrou juntamente a análise da molécula que ocorrem fenômenos relevantes consecutivos, conforme a temperatura aumenta. O primeiro deles é a formação do sulfato de estrôncio, na faixa de 500oC, o segundo é a formação do carbonato de estrôncio, na faixa de 560oC e
o terceiro é a formação do óxido de estrôncio, na faixa de 900oC. Na região 1
tem-se carbonato e sulfato de estrôncio, enquanto na região 2 tem-se óxido e sulfato de estrôncio. A transformação é evidenciada pela região circular entre as duas, denotada também por uma coluna vertical.
49 Os dados numéricos que geraram a Figura 17 permitem que o cálculo do número de mols em função da massa seja feito, que corroborando os resultados apresentados pela Tabela 14, mostra que 50% dos mols de estrôncio presentes no medicamento a ser calcinado torna-se sulfato e 50% torna-se carbonato, posteriormente convertido a óxido.
4.4.1 DRX
Os resultados obtidos a partir da técnica de DRX, representados pelas Figuras 15 e 16 e pela Tabela 19 condizem com os resultados obtidos a partir das titulações realizadas anteriormente.
Analisando a Figura 15, que representa os difratogramas dos componentes majoritários do medicamento Protos®, podem-se perceber os
componentes descritos pela bula do medicamento, seguido pelo difratograma do mesmo, sendo este composto pela junção dos primeiros três difratogramas, com intensidades referentes às quantidades dos mesmos no medicamento.
Partindo para a análise da Figura 16 e da Tabela 19 pode-se perceber que após a calcinação parte do ranelato tornou-se a espécie SrSO4, que é uma
espécie insolúvel e tornou, portanto, parte do estrôncio presente no medicamento impossibilitado de ser quantificado, o que corrobora qualitativamente os resultados apresentados pelas titulações T15 à T20.
4.4.2 TG-DTA
A partir das curvas de TG e DTA pôde-se acompanhar e deduzir a que temperatura ocorrem alguns dos fenômenos evidenciados pelas técnicas de titulação utilizadas de T15 à T20 e pela técnica de DRX.
A curva de TG indica a perda de massa relativa ao aumento de temperatura proporcionado pela análise. Pode-se perceber uma grande perda de massa na região de 200ºC a 400ºC, a qual acredita-se ter sido proporcionada pela decomposição do excipientes do medicamento.
Observando-se a curva de DTA pode-se notar alguns picos, referentes a processos exotérmicos de decomposição do ranelato de estrôncio. As
50 temperaturas nas quais estão localizados os mesmos são, em ordem crescente, 296ºC, 361ºC, 483ºC, 537ºC, 781ºC e 877ºC. O fato de haverem 2 picos sequenciais com característica crescente indica a possibilidade de que os processos envolvidos pelos mesmos sejam reações consecutivas, o que já era esperado.
O processo de decomposição do restante do composto na temperatura de aproximadamente 700ºC a carbonato de estrôncio, seguida pela decomposição do mesmo à óxido de estrôncio são evidenciados pelos últimos dois picos, de 781ºC e 877ºC respectivamente [21].
A amostra finaliza sua decomposição entre 1100ºC e 1200ºC, o que torna a análise necessária até tal temperatura, para observação completa do fenômeno de decomposição do carbonato de estrôncio ao óxido de estrôncio. Outros fenômenos podem ser observados, entretanto estão relacionados à outras formas do estrôncio, como sulfato e hidróxido.
51
5 Conclusões
A determinação de estrôncio pela titulação complexométrica foi realizada variando-se parâmetros volumétricos e observando como se otimizava a técnica.
A forte interação do estrôncio com sua matriz, o ranelato, em relação à sua interação com os indicadores, negro de eriocromo-T e calcon, que pode comprometer a visualização do ponto final durante as titulações, é um fator que dificulta a aplicação desta técnica. De maneira geral a titulação envolvendo abertura de amostra em meio ácido nítrico, seguida da retirada de alíquota e adição de tampão amoniacal, solução padrão de Ca2+/Mg2+, água destilada e
do indicador negro de eriocromo T (primeiro meio reacional) mostrou melhores resultados, em relação à proximidade com os valores teóricos calculados e uniformidade dos mesmos.
A gravimetria após a precipitação como oxalato mostrou-se como um método confiável, apesar de não ser tão rápido, apresentando o melhor resultado dentre todas as análises realizadas. Entretanto seus custos são maiores, já que os equipamentos para a mesma diferem-se dos utilizados nas titulações.
As análises utilizando técnicas de DRX e DTA forneceram informações que auxiliaram de forma decisiva a confirmação dos resultados obtidos através das titulações e gravimetrias.
De maneira ampla o conjunto da pesquisa confirmou que há como realizar este tipo de procedimento de quantificação utilizando técnicas relativamente baratas da analítica clássica.
52
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