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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Construção e caracterização de micro-células voltamétricas para análises em volumes reduzidos
Other Titles: Construction and characterization of voltammetric micro-cells to analyses in reduced volumes
metadata.dc.creator: Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da
metadata.dc.contributor.advisor1: Richter, Eduardo Mathias
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Eiras, Sebastiao de Paula
metadata.dc.contributor.referee1: Albuquerque, Yaico Dirce Tanimoto de
metadata.dc.contributor.referee2: Paixão, Thiago Regis Longo César da
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho é apresentada a construção e a caracterização de microcélulas voltamétricas alternativas para a análise em volumes reduzidos. Dois arranjos de eletrodos são propostos: em um, os três eletrodos se encontram na extremidade de ponteiras e no outro, no interior de microcanais (camada delgada). Para as suas construções foram utilizados materiais de baixo custo e/ou reaproveitados como bases de policarbonato (de CD-Rs), ponteiras de micropipetas, compósitos de grafite e prata, fios metálicos, dentre outros. Nesta perspectiva, foi desenvolvido um compósito de grafite e adesivo epóxi na presença do solvente ciclohexanona. Este compósito, após a otimização das proporções de seus componentes, é útil tanto como material para eletrodos de pseudo-referência (EPR), auxiliar (EA) e de trabalho (ET), como para contato elétrico. Voltamogramas cíclicos obtidos em solução de ferrocianeto de potássio mostraram que eletrodos construídos com este material apresentam alta durabilidade, além de boa reprodutibilidade inter-eletrodo (desvio padrão relativo = 4 %; n = 5). Uma boa estabilidade foi observada quando os compósitos foram inseridos numa microcélula onde os três eletrodos estão posicionados em uma ponteira (DPR = 1,82 %; n = 10) e quando são inseridos numa célula de camada delgada (DPR < 1%; n = 8; Cd e Pb). Ótimos coeficientes de correlação foram obtidos para amperogramas de concentrações crescentes de ferrocianeto de potássio em meio básico (R = 0,999), e voltamogramas para concentrações crescentes de Pb2+ e Cd2+ em meio ácido, tanto para a microcélula construída na ponteira de micropipeta (R = 0,998 e 0,997), como na microcélula de camada delgada (R = 0,996 e 0,996). Estudos comprovaram que desvios padrões relativos similares foram obtidos (repetibilidade e reprodutibilidade) quando experimentos são realizados usando materiais compósitos como eletrodo de pseudo-referência e auxiliar são comparados aos obtidos usando eletrodos de referência (Ag/AgCl/KCl sat.) e auxiliar (Pt) comerciais. Estes resultados independem do pH e do eletrólito usado. Um melhor desempenho foi observado para microcélulas construídas em ponteiras contendo eletrodos de trabalho de ouro (em escala micrométrica) quando estes eram previamente imersos em soluções de PVC e posteriormente inseridos no interior da ponteira (usando adesivo epóxi). No caso dos ET de compósito de grafite, uma sensível melhora foi obtida no desempenho dos mesmos quando a superfície interna da ponteira era previamente pincelada com adesivo epóxi e o compósito introduzido posteriormente. Supõe-se que, em ambos os casos, este artifício impede ou retarda a infiltração de água. Estudos comparativos usando volumes reduzidos (até 3 mL) e volumes utilizados em células convencionais (~ 5 mL) por voltametria cíclica com a microcélula construída em uma ponteira de micropipeta apresentaram uma igualdade no perfil das medidas. As microcélulas desenvolvidas neste trabalho apresentam praticidade, pois não é necessário um suporte específico para o posicionamento dos três eletrodos em uma célula, como acontece com células e eletrodos comerciais. Além disso, com o mesmo arranjo de eletrodos é possível trabalhar em diferentes condições experimentais, tanto em medidas estacionárias como em fluxo.
Abstract: In this work the construction and characterization of alternative voltammetric microcells for the analysis of small volumes are presented. Two electrode arrangements are proposed. In the first arrangement three electrodes were incorporated into micropipette tips and, in the second one, the three electrodes were inserted at the interior of microchannels (thin layer cells). For their constructions, it was used cheap and/or reusable (disposable) materials such as polycarbonate basis (from CD-Rs), micropipette tips, silver and graphite composites, metallic wires, etc. According to this view, it was developed a graphite composite containing epoxy adhesive in the presence of cyclohexanone solvent. This composite, after the optimization of the proportions of its constituent parts, can be used as material for electrodes, such as pseudo-reference, auxiliary and working electrodes and for electrical contact. Cyclic voltammograms obtained in solution of potassium ferrocyanide has showed that electrodes constructed with this material have high durability, good interelectrode reproducibility (relative standard deviation = 4%; n=5), stability in a microcell where the three electrodes are situated in a micropipette tip (RSD = 1.82 %; n=10) and when the electrodes are inserted in a thin layer cell (RSD = 1%; n = 8; Cd e Pb). Good correlation coefficients were obtained for amperograms of increasing concentrations of potassium ferrocyanide in basic medium (R = 0.999), and voltammograms for increasing concentrations of Pb and Cd in acid medium, as much for the microcell constructed in micropipette tip (R=0,998 and 0,997) as for the thin layer microcell (R = 0.996 and 0.996). Studies proved that similar relative standard deviations are obtained (repeatibility and reproducibility) in case of experiments carried out using composite materials as pseudo-reference and auxiliary electrodes are compared to those obtained using commercial reference (Ag/AgCl/KCl sat.) and auxiliary (platinum) electrodes. These results are independent of pH and electrolyte. A better performance was observed for microcells constructed on micropipette tips containing gold as working electrode (in micrometric scale) if the gold wire was previously immersed in a PVC solution and after immobilized in the interior of the micropipette tip (using epoxy adhesive). When the graphite composite was used as working electrode, a sensitive improvement was obtained by their performance when the internal surface of the micropipette tip was previously covered with epoxy adhesive and the composite introduced subsequently. It is supposed that in both cases, this ability inhibited or delayed water infiltration. Similar cyclic voltammetric responses were obtained for comparative studies between small volumes (up to 3 mL) and large volumes (~ 5 mL), used in conventional electrochemical cells, on the micropipette tip arrangement. The microcells developed in this work are practical because it is not necessary a specific support for the positioning of the three electrodes in a cell as it occurs with commercial approaches. Moreover, using the same electrodes arrangements is possible to work in different experimental conditions (stationary and flow rate mode).
Keywords: Micro-célula voltamétrica
Volumes reduzidos
Materiais alternativos
Ponteira de micropipeta
CD-R
Tinta de grafite epóxi
Voltammetric micro-cell
Reduced volumes
Alternative materials
Micropipette tips
Graphite-epoxy ink
Química analítica
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: SILVA, Rodrigo Amorim Bezerra da. Construction and characterization of voltammetric micro-cells to analyses in reduced volumes. 2009. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17299
Issue Date: 20-Feb-2009
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