UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGCENTRO DE CINCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE QUMICAPROGRAMA DE PS-GRADUAO EM QUMICA

AVALIAO DA UTILIZAO DE DIFERENTES LIGANTES PARA A DETERMINAO DE ALUMNIO POR VOLTAMETRIA ADSORTIVA DE REDISSOLUO CATDICA EM AMOSTRAS DE PLANTAS MEDICINAIS

Dissertao apresentada por Ldia Brizola Santos Soares ao Programa de Ps-Graduao em Qumica do Departamento de Qumica do Centro de Cincias Exatas da Universidade Estadual de Maring como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Mestre em Qumica

MARING, SETEMBRO/2008

FUNDAO UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARING CENTRO DE CINCIAS EXATAS PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM QUMICA______________________________________________________________________

Ldia Brizola Santos Soares

Avaliao da utilizao de diferentes ligantes para a determinao de Alumnio por Voltametria Adsortiva de Redissoluo Catdica em amostras de plantas medicinais

Maring Setembro, 2008.

Ldia Brizola Santos Soares

Avaliao da utilizao de diferentes ligantes para a determinao de Alumnio por Voltametria Adsortiva de Redissoluo Catdica em amostras de plantas medicinais

Dissertao apresentada ao programa de Ps-Graduao em Qumica,

Universidade Estadual de Maring, como requisito parcial para a obteno do grau de mestre em Qumica.

Maring Setembro, 2008.-2-

Dados Internacionais de Catalogao-na-Publicao (CIP) (Biblioteca Central - UEM, Maring PR., Brasil)S676a Soares, Ldia Brizola Santos Avaliao da utilizao de diferentes ligantes para a determinao de alumnio por voltametria adsortiva de redissoluo catdica em amostras de plantas medicinais / Ldia Brizola Santos Soares. -Maring : [s.n.], 2008. 91 f. : il. color. Orientador : Prof. Dr. Nilson Evelzio de Souza. Dissertao (mestrado) - Universidade Estadual de Maring, Programa de Ps-Graduao em Qumica, 2008. 1. Desenvolvimento de mtodo analtico. 2. Alumnio. 3. Plantas medicinais. 4. Voltametria adsortiva de redissoluo catdica. 5. Alizarina. 6. 8-Hidroxiquinolina. 7. Anlise de traos. I. Universidade Estadual de Maring. Programa de PsGraduao em Qumica. II. Ttulo.

CDD 21.ed. 543.0871

minha me Divanir, ao meu pai Wanderlei, meu irmo Lucas e ao meu esposo Alexssandro

pelo amor, apoio, carinho e confiana que possibilitaram mais essa vitria. Amo vocs!!!!!

Ofereo

Ao meu filho Danilo, que mesmo to pequenino me proporciona tanta alegria.

Dedico

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AGRADECIMENTOSA Deus, pela fora e pela coragem, que foram essenciais para que eu pudesse alcanar meus objetivos. Ao professor Dr. Nilson Evelzio de Souza pela compreenso e orientao. Ao professor Dr. Edivaldo Egea Garcia pela co-orientao, apoio, amizade e interesse com que acompanhou o desenvolvimento deste trabalho. Ao Programa de Ps-Graduao em Qumica, aos professores e funcionrios pelas oportunidades e facilidades concedidas realizao deste trabalho. Aos amigos e colegas de trabalho do Laboratrio de guas e Alimentos - UEM, Flavianny, Janana, Viviane, Ariovaldo, Andr, Ayrton, pela agradvel convivncia e pela amizade. Aos meus queridos amigos, Eunice, Maxinia, Aline, Daniel, Fernando, Ronian, Leila, Simone, Paulo, Cntia, Rosimri, Soldomar, Raquel, Marcela, Juliana, ngela, Cristiana, Jacqueline, Shirani, Adriano, pela amizade, oraes e compreenso em todo o momento. A toda minha famlia, em especial aos meus tios Nadabe e Jania, por nos incluir em suas oraes dirias. A todas as pessoas que, de uma forma direta ou indireta, contriburam para a realizao deste trabalho.

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NDICEResumo Abstract ndice de Tabelas ndice de Figuras Lista de abreviaturas 1. Introduo 2. Objetivo 3. Reviso Bibliogrfica 3.1. Plantas Medicinais e Fitoterpicos 3.2. Contaminantes 3.2.1. Elementos-trao 3.2.2. Alumnio 3.2.3. Alumnio em plantas 3.2.4. Toxicidade do Alumnio para o homem 3.3. Reagentes orgnicos quelantes 3.4. Mtodos Voltamtricos 3.4.1. Fundamentos 3.4.2 Voltametria de Pulso Diferencial 3.4.3. Voltametria de Redissoluo 3.5. Mtodos Instrumentais 4. Parte experimental 4.1. Materiais e Mtodos 7 8 9 10 11 16 22 23 7 31 15 34 34 38 41 46 46 48 50 54 59 59

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4.2. Reagentes e Materiais 4.3. Otimizao dos parmetros voltamtricos 4.4. Anlise quantitativa de Al nas amostras por ACSV 4.5. Validao do mtodo ACSV 5. Resultados e Discusso 5.1. Voltametria adsortiva de Redissoluo Catdica 5.2. Estudos voltamtricos para os complexos Al-VAS e Al-8-Hidroxiquinolina 5.2.1. Efeito da concentrao do eletrlito suporte 5.2.2. Efeito do pH do eletrlito suporte 5.2.3. Capacidade de adsoro e eletroatividade 5.2.4. Efeito da concentrao do ligante 5.2.5. Efeito do potencial de acumulao 5.2.6. Efeito do tempo de acumulao 5.2.7. Efeito do tempo de equilbrio (repouso) 5.2.8. Efeito da amplitude de pulso 5.2.9. Efeito da velocidade de varredura 5.2.10. Faixa de linearidade da Curva de Calibrao 5.2.11. Estudos de Interferncia 5.3. Aplicao em amostras reais 5.3.1. Preparo da amostra 5.4. Validao dos mtodos 5.4.1. Comparao de Mtodos 6. Concluses 7. Referncias Bibliogrficas -6-

60 61 61 62 63 63 63 63 64 65 66 68 70 71 73 75 76 79 84 84 94 94 96 97

RESUMO

Estabeleceram-se duas metodologias analticas por voltametria adsortiva de redissoluo catdica para a determinao de alumnio em amostras de plantas medicinais. Foi avaliada a utilizao do Vermelho de alizarina S (VAS) e 8-Hidroxiquinolina (8HQ) como agentes quelantes para a determinao de alumnio por voltametria adsortiva de redissoluo catdica. As medidas voltamtricas foram realizadas em pregando o eletrodo de gota pendente de mercrio como eletrodo de trabalho e os de carbono vtreo e Ag/AgCl, KCl sat. como eletrodos auxiliar e de referncia, respectivamente. Para o estudo utilizando VAS como ligante, a prconcentrao do complexo foi realizada em -0,300 V por 40 s. A varredura catdica, empregando a tcnica de pulso diferencial (E = 0,100 V), foi realizada a 25 mV s-1 . Para o estudo utilizando 8HQ como ligante, a pr-concentrao do complexo foi realizada em 0,300 V por 10 s. A varredura catdica, empregando a tcnica de pulso diferencial (E = 0,050 V), foi realizada a 50 mV s-1 . A abertura das amostras (0,5 g) foi realizada por via seca (10 h a 450C). O resduo foi dissolvido em soluo de cido clordrico 5% (v v-1). As amostras analisadas foram Ch Verde (Camellia sinensis), Senne (Senna alexandrina), Carqueja (Baccharis genistelloides), Valeriana (Valeriana officinalis) e Cscara Sagrada (Rhamnus purshiana). Os mtodos voltamtricos foram validados mediante comparao dos resultados obtidos pelos mesmos com um mtodo de referncia, a espectrometria de absoro atmica em chama. A matria orgnica um importante interferente na determinao e necessita ser devidamente destruda antes da anlise voltamtrica.

Palavras-chaves: alumnio, plantas medicinais, voltametria adsortiva de redissoluo catdica, alizarina, 8-Hidroxiquinolina.

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ABSTRACT

It was established two analytical methodologies for cathodic adsorptive stripping voltammetry for the determination of aluminum in samples of medicinal plants. The use of the Alizarin Red S (ARS) and 8-Hydroxyquinoline (8HQ) as ligants was evaluated for the determination of aluminum by employing cathodic adsorptive stripping voltammetry. The voltammetric measurements were carried out using a hanging mercury dropping electrode (HMDE) as working electrode and glassy carbon and Ag/AgCl (KCl sat.) as auxiliary and reference electrodes, respectively. For the study using ARS as ligant, the pre-concentration of the complex was accomplished at -0,300 V for 40 s. The cathodic scan, using the differential pulse technique (E = 0,100 V), was made with a scan rate of 25 mV s-1. For the study using 8HQ as ligant, the pre-concentration of the complex was accomplished at 0,300 V for 10 s. The cathodic scan, using the differential pulse technique (E = 0,050 V), was made with a scan rate of 50 mV s-1. The sample preparation was performed by dry ashing of 0,5 g of plant sample (10 h at 450C). The obtained residues were dissolved in 5% v v-1 hydrochloric acid. The analyzed samples were Green Tea (Camellia sinensis), Senne (Alexandrina Senna), Carqueja (Baccharis genistelloides), Valerian (Valeriana officinalis) and Sacred Cscara (Rhamnus purshiana). The voltammetric procedures proposed were validated by comparison of the results obtained with a reference method, the Flame Atomic Absorption Spectrometry. Organic matter was an important interferent in the voltammetric determination and needs to be destroyed before analysis.

Key-words: aluminum, medicinal plants, cathodic adsorptive stripping voltammetry, alizarin, 8-Hydroxyquinoline.

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NDICE DE TABELASTabela 1. Constituintes qumicos e uso comum de plantas medicinais de uso popular.......................................................................................................................... Tabela 2. Alguns mtodos de determinao de elementos.......................................... Tabela 3. Caractersticas analticas dos mtodos propostos........................................ Tabela 4. Concentraes das amostras dos elementos determinados por Espectrometria Absoro Atmica em Chama...................................................................................... Tabela 5: Resultados dos estudos de interferncia para os dois procedimentos propostos...................................................................................................................... Tabela 6: Resultados dos estudos de adio e recuperao para as amostras de plantas medicinais.................................................................................................................... Tabela 7. Concentrao de Al nas amostras de plantas medicinais obtidas pelos procedimentos propostos e por absoro atmica em chama...................................... 78 70 68 63 14 41 63

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NDICE DE FIGURASFigura 1. Ch verde - Carmellia Sinensis.............................................................................. Figura 2. Carqueja - Baccharis genistelloides....................................................................... Figura 3. Sene - Cassia angustiflia...................................................................................... Figura 4. Valeriana - Valeriana officinalis............................................................................ 9 10 11 13

Figura 5. Cscara Sagrada - Rhamnus purshiana................................................................... 13 Figura 6. Distribuio relativa das espcies de Al em soluo do solo................................. Figura 7. Formas de complexao do Al com a MOS: (a) pontes de gua; (b) atrao eletrosttica; (c) troca de ligantes; e (d) quelao................................................................... Figura 8. Frmulas estruturais de algumas alizarinas............................................................ Figura 9. Estrutura do VAS em funo da variao de pH.................................................... Figura 10. Estrutura proposta para o complexo Al-VAS....................................................... Figura 11. Frmula estrutural da 8-Hidroxiquinolina............................................................ Figura 12. Estrutura proposta para o complexo Al-8HQ....................................................... Figura 13. Sinal de excitao para polarografia de pulso diferencial.................................... Figura 14. Voltamograma de um experimento de polarografia de pulso diferencial............ Figura 15. a) Voltamograma de pulso diferencial. b) Polarograma de corrente contnua..... Figura 16. (a) Sinal de excitao para determinao de Cd2+ e Cu2+ por redissoluo. (b) Voltamograma de redissoluo............................................................................................... Figura 17. Representao esquemtica do procedimento usado na voltametria adsortiva por redissoluo mostrando as etapas para a acumulao e redissoluo na determinao de um metal M em presena de um ligante L....................................................................... Figura 18. Cela votamtrica de trs eletrodos........................................................................n+

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20 27 28 28 29 29 33 33 33

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37 43

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Figura 19. Efeito da concentrao do eletrlito suporte sobre a corrente de pico para o complexo (a): Al-VAS. (b) complexo Al-8-Hidroxiquinolina............................................... Figura 20. Efeito do pH do eletrlito suporte sobre a corrente de pico para (a): complexo Al-VAS. (b) complexo Al-8HQ.............................................................................................. Figura 21. Voltamograma de redissoluo catdica para: (a) tampo NH3/NH4Cl 0,1 mol L-1, pH = 8,30; (b) alizarina 0,496 mg L-1 + (a); (c) Al3+ 0,199 mg L-1 + (b)......................... Figura 22. Voltamograma de redissoluo catdica para: (a) tampo acetato de amnio 0,024 mol L-1 pH = 6,80; (b) 8-hidroxiquinolina 7,43 mg L-1 + (a); (c) Al3+ 0,198 mg L-1 + (b)............................................................................................................................................. 50 Figura 23. Efeito da concentrao de VAS sobre (a): altura da corrente e (b) perfil voltamtrico de reduo para o complexo Al-VAS................................................................. 51 Figura 24. Efeito da concentrao de 8-HQ sobre (a): a altura da corrente e (b): Perfil voltamtrico de reduo para o complexo Al-8HQ................................................................. 52 Figura 25. Efeito do potencial de acumulao sobre (a): a altura da corrente para o complexo Al-VAS e (b): o pico voltamtrico de reduo para o complexo Al-VAS............. 53 Figura 26. Efeito do potencial de acumulao sobre o pico voltamtrico de reduo para o complexo Al-8HQ................................................................................................................... Figura 27. Efeito do tempo de acumulao sobre (a): a altura da corrente para o complexo e (b): o pico voltamtrico de reduo para o complexo Al-VAS............................................ 54 Figura 28. Efeito do tempo de acumulao sobre (a): a altura da corrente para o complexo e (b): sobre o pico voltamtrico de reduo para o complexo Al-8HQ.................................. Figura 29. Efeito do tempo de equilbrio sobre a corrente de pico para o complexo (a): AlVAS. (b): complexo Al-8HQ.................................................................................................. Figura 30. Perfil voltamtrico de reduo para o complexo Al-8HQ sobre o efeito do - 11 56 55 53 49 49 48

tempo de equilbrio.................................................................................................................. 57 Figura 31. Efeito da amplitude de pulso sobre (a): a intensidade da corrente para o complexo e (b): sobre o pico voltamtrico de reduo para o complexo Al-VAS................. Figura 32. Efeito da amplitude de pulso sobre (a): a intensidade de corrente para o complexo; e (b): sobre o pico voltamtrico de reduo para o complexo Al-8HQ................. 59 Figura 33. Efeito da velocidade de varredura sobre a corrente de pico de reduo para o complexo (a): Al-VAS e (b): Al-8HQ...................................................................................... 59 Figura 34. Curva de calibrao para a determinao de Al3+ utilizando VAS....................... Figura 35. Curva de calibrao para a determinao de Al3+ utilizando 8-HQ...................... Figura 36. Saturao da superfcie do eletrodo de mercrio pelo complexo (a): Al-VAS e (b): Al-8HQ............................................................................................................................. Figura 37. Efeito da concentrao de Mn e Zn na determinao de Al com VAS................ Figura 38. (a). Efeito da concentrao de Cu na determinao de Al com VAS e (b) voltamogramas obtidos............................................................................................................ 65 Figura 39. (a). Efeito da concentrao de Fe na determinao de Al com VAS e (b) voltamogramas obtidos............................................................................................................ 65 Figura 40. Efeito da concentrao de Mn na determinao de Al com 8HQ......................... 66 Figura 41. Efeito da concentrao de Zn na determinao de Al com 8HQ.......................... 67 62 64 60 61 58

Figura 42. Efeito da concentrao de Cu na determinao de Al com 8HQ.......................... 67 Figura 43. Efeito da concentrao de Fe na determinao de Al com 8HQ.......................... Figura 44. Abertura da amostra de Senna alexandrina por (a) oxidao via mida com HNO3/H2O2 e (b) oxidao via seca em mufla e ressuspenso do resduo em HCl................ 69 Figura 45. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Camellia sinensis (ch verde) e (b) voltamogramas obtidos................................................... 71 - 12 68

Figura 46. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Senna alexandrina (senne) e (b) voltamogramas obtidos.................................................................. Figura 47. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Carqueja (Baccharis genistelloides) e (b) voltamogramas obtidos......................................... Figura 48. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Cscara Sagrada (Rhamnus purshiana) e (b) voltamogramas obtidos.................................... Figura 49. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Valeriana (Valeriana officinalis) e (b) voltamogramas obtidos.............................................. Figura 50. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Camellia sinensis (ch verde) e (b) voltamogramas obtidos................................................... 74 Figura 51. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Senna alexandrina (senne) e (b) voltamogramas obtidos.................................................................. Figura 52. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Carqueja (Baccharis genistelloides) e (b) voltamogramas obtidos......................................... Figura 53. (a) Curva analtica de calibrao pelo mtodo da adio de analito para Cscara Sagrada (Rhamnus purshiana) e (b) voltamogramas obtidos.................................... Figura 54. Efeito da adio da amostra Valeriana officinalis cela voltamtrica................. Figura 55. Concentrao de Al nas amostras de plantas medicinais estudadas..................... 76 77 78 76 75 73 73 72 71

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LISTA DE ABREVIATURASAAS: Espectrometria de Absoro Atmica (do ingls Atomic Absorption Spectrometry). ACSV: Voltametria adsortiva de redissoluo catdica (do ingls Cathodic Adsorptive Stripping voltammetry). ASV: Voltametria adsortiva de redissoluo (do ingls Adsorptive Stripping voltammetry). DPASV: Voltametria de redissoluo andica de pulso diferencial (do ingles Differential Pulse Anodic Stripping voltammetry). ETAAS: Espectrometria de Absoro Atmica com Atomizao Eletrotrmica (do ingls Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry) FAAS: Espectrometria de Absoro Atmica em Chama (do ingls Flame Atomic Absorption Spectrometry). GFAAS: Espectrometria de absoro atmica com forno de grafite (do ingls Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry). HPLC: Cromatografia Lquida de Alta Eficincia (do ingls High Performance Liquid Chromatographic). HPLCHGICP-MS: Cromatografia Lquida de Alta Eficincia acoplada com Gerador de Hidretos, Plasma acoplado indutivamente e Espectrometria de Massas (do ingls HighPerformance Liquid ChromatographyHydride GenerationInductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry). ICP-OES: Espectrometria de Emisso ptica com Plasma acoplado indutivamente (do ingls Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer).

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SWV: Voltametria de onda quadrada de redissoluo andica (do ingls Square Wave Anodic Stripping Voltammetry). UN-ICP-OES: Espectrometria de Emisso tica com Plasma de Argnio Indutivamente acoplado com Nebulizao Ultrassnica (do ingls Ultrasonic Nebulization Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry) VAS: Vermelho de Alizarina S. Al-VAS: Complexo [Al (VAS)3]6-. 8-HQ: 8-Hidroxiquinolina Al-8HQ: Complexo [Al (8-HQ)].

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1. INTRODUONos ltimos anos, tem crescido o interesse pelo uso de terapias alternativas, principalmente pelos produtos naturais derivados de plantas. Esse interesse em plantas medicinais se deve a vrias razes, entre elas, os efeitos colaterais da medicina tradicional, o uso abusivo de frmacos sintticos, e o poder aquisitivo da populao, que no tem acesso aos tratamentos convencionais e que acredita fielmente no folclore de que os produtos naturais so inofensivos (VARGAS, 2003). Mundialmente tm sido pesquisadas as propriedades das plantas para fins alimentcios, medicinais e cosmticos. Apesar de o Brasil apresentar reconhecida biodiversidade e, alm da sua herana indgena quanto utilizao da flora nacional, apenas uma frao diminuta de nossas plantas nativas foi devidamente estudada. Entretanto, desde a dcada passada, vrios grupos de pesquisa tm demonstrado um interesse crescente quanto determinao de minerais em espcies vegetais, haja visto o aumento significativo de trabalhos na literatura nos ltimos anos (ALMEIDA et al., 2002). Ao longo do tempo tm sido registrados diversos procedimentos clnicos tradicionais utilizando plantas medicinais. Apesar da grande evoluo da medicina aloptica a partir da segunda metade do sculo XX, existem obstculos bsicos na sua utilizao pelas populaes carentes, que vo desde o acesso aos centros de atendimento hospitalares realizao de exames e obteno de medicamentos. Estes motivos, associados com a fcil obteno e a grande tradio do uso de plantas medicinais, contribuem para sua utilizao pelas populaes dos pases em desenvolvimento. Atualmente, grande parte da comercializao de plantas medicinais feita em farmcias e lojas de produtos naturais, onde preparaes vegetais so comercializadas na sua forma industrializada. Em geral, essas preparaes no possuem certificado de qualidade e so produzidas a partir de plantas cultivadas em viveiros, o que descaracteriza a medicina tradicional que utiliza, quase sempre, plantas da flora nativa. cada vez mais freqente o uso de plantas das medicinas tradicionais ind e chinesa, completamente desconhecidas dos povos ocidentais. Estas plantas so comercializadas apoiadas em propagandas que prometem benefcios seguros, j que so uma fonte natural. Muitas vezes, entretanto, as supostas propriedades farmacolgicas anunciadas no possuem - 16 -

validade cientfica, por no terem sido investigadas, ou por no terem tido suas aes farmacolgicas comprovadas em testes cientficos pr-clnicos ou clnicos. Nos pases em desenvolvimento, bem como nos mais desenvolvidos, os apelos da mdia para o consumo de produtos base de fontes naturais aumentam a cada dia. Os ervanrios prometem sade e vida longa, com base no argumento de que plantas usadas h milnios so seguras para a populao (VEIGA JNIOR e PINTO, 2005). Nos Estados Unidos e na Europa h mais controle no registro e na comercializao dos produtos obtidos de plantas. Nesses pases, as normas para a certificao e o controle de qualidade de preparaes vegetais so mais rgidos. Pesquisa realizada nos EUA no ano de 1997 mostrou que 42% da populao haviam feito uso de plantas medicinais, pelo menos uma vez no ano de 1996, em tratamentos mdicos alternativos. Esse percentual cerca de 33,8% maior em relao ao ano de 1990, quando a mesma pesquisa foi realizada (VEIGA JNIOR e PINTO, 2005). Na Alemanha, onde se consome metade dos extratos vegetais comercializados em toda a Europa (cerca de US$ 3,5 bilhes do total de US$ 7 bilhes, ou US$ 42,90 per capita, em valores de 1997), plantas medicinais so utilizadas pela populao para tratar resfriados (66%), gripe (38%), doenas do trato digestivo ou intestinal (25%), dores de cabea (25%), insnia (25%), lcera estomacal (36%), nervosismo (21%), bronquite (15%), doenas de pele (15%), fadiga e exausto (12%). Nesse mesmo pas, foi verificado que a auto-medicao com preparaes base de plantas medicinais muito comum. Durante o ano de 1997, 1,5 milhes de pessoas utilizaram ervas medicinais durante o tratamento aloptico. Mais da metade destes pacientes no comunicou esse uso ao mdico. No Brasil, as plantas medicinais da flora nativa so consumidas com pouca ou nenhuma comprovao de suas propriedades farmacolgicas, propagadas por usurios ou comerciantes. Comparada com a dos medicamentos usados nos tratamentos convencionais, a toxicidade de plantas medicinais e fitoterpicos pode parecer trivial. Isso, entretanto, no verdade. A toxicidade de plantas medicinais um problema srio de sade pblica. Os efeitos adversos dos fitomedicamentos, possveis adulteraes e toxicidade, bem como a ao sinrgica (interao com outras drogas) ocorrem comumente. As pesquisas realizadas para avaliao do uso seguro de plantas medicinais e fitoterpicos no Brasil ainda so incipientes, assim como o controle da comercializao em feiras livres, mercados pblicos ou lojas de produtos naturais, pelos rgos oficiais (VEIGA JNIOR e PINTO, 2005). - 17 -

A informao disponvel sobre a presena de metais em plantas medicinais muito escassa, assim como a sua presena nos fitoterpicos produzidos a partir destas. Informaes sobre a qualidade dos produtos so praticamente inexistentes. Cabe destacar que a ingesto de metais pesados atravs de medicamentos, bem como alimentos, pode levar acumulao destes no organismo, causando danos renais e hepticos e levando ao aparecimento de sintomas de toxicidade crnica, entre outros (VARGAS, 2003). A qualidade das formulaes farmacuticas est intimamente ligada qualidade da matria-prima. No caso de fitoterpicos a anlise de insumos vegetais relativamente simples; os extratos e formas farmacuticas derivadas requerem anlises mais sofisticadas, principalmente quando contm misturas de drogas vegetais. Nesses ltimos, a autenticidade do produto dada exclusivamente pela sua composio qumica. Na anlise de matrias-primas os problemas mais freqentes so as adulteraes, a no uniformidade da composio qumica e as contaminaes, decorrentes em grande parte, da atual forma de explorao das plantas medicinais e da falta de controle de qualidade. De um modo geral, so utilizadas plantas silvestres, de acordo com as necessidades dos laboratrios, sem pocas ou locais definidos de coleta. Atravs do cultivo de plantas medicinais, muitos desses problemas poderiam ser contornados, entretanto essa prtica pouco usual (FARIAS et al., 1985). Sabe-se que um grande nmero de elementos minerais so essenciais para a nutrio humana e de outros mamferos, desempenhando funes especficas no organismo. Pode-se mencionar como exemplo, o clcio e o magnsio, que atuam na formao de ossos, dentes e tecidos. O potssio, quando associado ao sdio, regulariza o funcionamento do sistema muscular e os batimentos cardacos. Alguns dos elementos minerais so encontrados em quantidades relativamente baixas no corpo humano e so chamados de oligoelementos, como o caso do zinco, ferro, cobalto, mangans, nquel, flor, entre outros. Zinco e mangans servem como ativadores essenciais em uma srie de reaes metablicas catalisadas por enzimas, sendo, portanto, elementos muito importantes para a reproduo e o crescimento. O ferro um componente das molculas de hemoglobina, mioglobina, citocromo e de alguns sistemas enzimticos, desempenhando um papel essencial no transporte de oxignio e respirao celular. O alumnio tambm um oligoelemento, porm, no essencial para os seres vivos, sendo que a intoxicao por este metal parece estar relacionada com uma variedade de distrbios neurolgicos e comportamentais, como por exemplo, a doena de Alzheimer, demncia pr- 18 -

senil, esclerose amiotrpica lateral e doena de Parkinson. Em grandes quantidades, o alumnio pode interferir na absoro de fosfato, levando ao raquitismo. A maior parte do alumnio absorvido pelo ser humano oriundo dos alimentos e da gua; estima-se que sua dose diria pode variar de 2,5 a 13 mg (ALMEIDA et al., 2002). No homem, a toxicidade do Al est reconhecidamente associada a vrias complicaes clnicas, destacando-se nestas, disfunes neurolgicas como o mal de Alzheimer. O alumnio est ainda envolvido com a mobilizao do fosfato sseo. No homem, a sua concentrao plasmtica usual de aproximadamente 5 mg L-1, sendo a transferrina o seu maior carreador. A presena deste elemento em guas naturais uma preocupao constante para a sade pblica. Alm da sua fitotoxicidade, ele um responsvel pela acidificao de solos. A sua presena, mesmo em quantidades traos, pode ser prejudicial ao tratamento de doenas renais crnicas atravs da hemodilise. Por outro lado, os estudos de especiao qumica do alumnio tornamse fundamentais, pois a sua toxicidade depende da espcie qumica e dos complexos do Al3+, formas monomricas, polimricas, entre outras (QUINTAES, 2000). As atividades biolgicas do alumnio acarretam a necessidade do desenvolvimento de mtodos precisos, simples, rpidos e de baixo custo para a sua determinao, que comumente realizada por espectrofotometria na regio do visvel, espectrometrias de absoro e emisso atmicas, fluorimetria e voltametria. Quase no se observa o emprego de eletrodos onseletivos para a determinao de alumnio (PICCIN, 2004). As tcnicas eletroanalticas so importantes pelo fato de possibilitarem o estabelecimento de relaes diretas entre a concentrao do analito e alguma propriedade eltrica como corrente, potencial, condutividade, resistncia ou carga eltrica. Como as medidas destas propriedades so facilmente acessveis experimentalmente, as tcnicas eletroanalticas so muito difundidas e teis para o desenvolvimento de estudos de especiao qumica nas diferentes reas de estudo (SOUZA, 2003). A voltametria uma tcnica eletroanaltica onde informaes qualitativas e quantitativas de uma espcie qumica so obtidas a partir de voltamogramas. No processo voltamtrico, a espcie de interesse para determinao sofre eletrlise na superfcie de um eletrodo indicador ou de trabalho (um microeletrodo), contido numa cela voltamtrica constituda por mais dois eletrodos, denominados eletrodos auxiliar e de referncia. O eletrodo de trabalho mais empregado em voltametria, ainda o eletrodo de mercrio. Ele pode ser usado tanto no modo gotejante quanto no modo esttico. - 19 -

O desenvolvimento das tcnicas voltamtricas de pulso diferencial e onda quadrada permitiram chegar a determinaes analticas da ordem de 10-7 a 10-8 mol L . Entretanto, na moderna anlise de traos necessrio chegar-se a limites de deteco abaixo de 10-8 mol L , o que no se consegue com as medidas voltamtricas usuais. Uma alternativa para se obter limites de deteco to baixos, a utilizao de processos de pr-concentrao da espcie a ser determinada, de maneira que a corrente faradaica possa aumentar, suplantando a de fundo e chegar-se a limites inferiores a 10-7 10-8 mol L-1. Na anlise voltamtrica a pr-concentrao apresenta a vantagem de poder ser feita no prprio eletrodo de trabalho, sendo, sob este aspecto, a sua utilizao, bastante fcil e conveniente. A determinao voltamtrica direta do alumnio dificultada por interferncias causadas por H+ e ons dos metais alcalinos e alcalino-terrosos, em decorrncia da similaridade de seus potenciais de reduo. Como alternativa, pode ser empregada a determinao indireta por voltametria adsortiva de redissoluo catdica, aps a complexao do alumnio com um agente quelante apropriado.-1 -1

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2. OBJETIVOO objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a eficincia da utilizao de diferentes agentes quelantes para a determinao de alumnio por voltametria adsortiva de redissoluo catdica, aplicando os procedimentos propostos em amostras de plantas medicinais.

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3. REVISO BIBLIOGRFICA3.1. Plantas Medicinais e FitoterpicosPlanta medicinal um vegetal que produz em seu metabolismo natural substncias, em quantidade e qualidade necessrias e suficientes, capazes de provocar modificaes nas funes biolgicas. Essas substncias so denominadas princpios ativos, que tem finalidade teraputica. Alguns princpios ativos, no entanto, podem apresentar elevada toxicidade e, portanto, a dosagem deve ser cuidadosamente avaliada. O fitoterpico o produto final obtido a partir da planta medicinal, podendo ou no conter excipientes em adio. (VARGAS, 2003). A fitoterapia provavelmente a mais antiga forma teraputica de que se tem registro na medicina. Comeou a ser praticada h cinco mil anos e veio para o ocidente, combinando os antigos ensinamentos orientais com os remdios populares e as tradies indgenas. A utilizao de plantas com fins medicinais, para tratamento, cura e preveno de doenas, uma das mais antigas formas de prtica medicinal da humanidade. No incio da dcada de 1990, a Organizao Mundial de Sade (OMS) divulgou que 65-80% da populao dos pases em desenvolvimento dependiam das plantas medicinais como nica forma de acesso aos cuidados bsicos de sade. Do conhecimento popular para o conhecimento cientfico foram necessrios anos de pesquisas, que comprovaram o que os mdicos de todas as pocas j sabiam: as plantas medicinais realmente exercem um efeito teraputico e, portanto, podem ser consideradas como uma excelente alternativa medicina tradicional. Entre as plantas medicinais de uso popular no Brasil destacam-se o Ch Verde (Camellia sinensis), Carqueja (Baccharis genistelloides), Senne (Cssia angustiflia), Valeriana (Valeriana officinalis) e Cscara Sagrada (Rhamnus purshiana) cujos dados sobre os constituintes qumicos e a finalidade teraputica esto resumidamente apresentados na Tabela 1.

Ch verde Na medicina tradicional chinesa, usa-se para aliviar as dores de cabea, alm de ajudar a eliminar as toxinas e ainda prolonga a juventude. Entretanto, as investigaes

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cientficas para documentar o potencial benfico para a sade dessa antiga bebida no tiveram campo at poucas dcadas atrs. Esses estudos mostraram que uma de suas variedades, o ch verde, tem mltiplas virtudes para a sade e, por esse motivo, sua fama e seu consumo vm aumentando em todo o mundo ocidental. Consumido como infuso e tambm em forma de pastilhas, massas dentrficas, suplementos dietticos, bebidas sem lcool e at em sorvetes (MANFREDINI, et al., 2004). Apesar de todas as variedades de ch que se consome serem originadas de uma nica espcie a Carmellia Sinensis (Figura 1), obtm-se trs formas principais de acordo com seu processamento: o ch preto, fermentado, preferido pelos ocidentais; o ch oolong, semi fermentado; e o ch verde, no fermentado, que se consome preferencialmente no extremo Oriente. O consumo do ch verde est em expanso aps a divulgao de investigaes que comprovaram que o mesmo contm altos nveis de polifenis com propriedades antioxidantes, anticancergenas e, tambm, antibiticas. Alm disso, acredita-se que o ch verde pode ajudar a prevenir doenas cardacas e do fgado. Um nmero crescente de estudos clnicos, com homens e animais, sugere que o consumo regular de ch verde pode reduzir a incidncia de uma variedade de cnceres, incluindo o do coln, o do pncreas e o do estmago (MANFREDINI, et al., 2004). O ch verde possui uma srie de compostos chamados flavonides (quercetol, kenferol, miricetol). Estes compostos so essenciais na absoro e metabolismo do cido ascrbico (Vitamina C) e aumentam a resistncia capilar (ao vaso protetora). Estes compostos se perdem durante o processo de elaborao do ch preto. Os polifenis do ch verde so potentes antioxidantes, inclusive mais eficientes para suprimir os radicais livres que as vitaminas C e E. Por outro lado, seu contedo de bases xnticas, especialmente a cafena, faz com que atue como estimulante do sistema nervoso cortical e bulbar (estimula os centros respiratrios e vasomotores que se encontram em nvel de bulbo). Seu contedo em xantinas tambm lhe garante uma ao diurtica e broncodilatadora, e tem ao adstringente devido presena de taninos.

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hipolipemiante, ou seja, capaz de reduzir os nveis de LDL colesterol ruim e de triglicrides plasmticas, ao mesmo tempo em que eleva os nveis de HDL colesterol bom. Demonstra-se no ch verde certo grau de proteo contra as bactrias que causam as cries dentais. A ao dos bioflavonides produz uma importante diminuio da placa bacteriana. A ingesto moderada de ch verde considerada segura. Os asiticos consumiram esse tipo de ch por milhares de anos sem efeitos colaterais perigosos. Mas, algumas pessoas podem desenvolver reaes alrgicas. Beber grandes quantidades de ch pode causar problemas devido cafena e forte ao ligante dos polifenis, os quais podem reduzir a absoro de certos medicamentos e suplementos minerais. A preocupao mais importante com respeito ao ch verde deve-se ao seu contedo de cafena: o excessivo consumo pode causar nuseas, alteraes do sono e mices freqentes. A cafena um estimulante e pessoas com taquicardia ou ataques de ansiedade deveriam tomar cuidado com ela. Esses efeitos no so exclusivos do ch verde, mas tambm do ch preto ou caf. As mulheres grvidas ou lactantes so aconselhadas a no ingerir grandes quantidades de ch verde, porque a cafena atravessa a placenta e passa atravs do leite materno. No se indica o ch verde em casos de gastrite nem lcera gastroduodenal, uma vez que possuem compostos irritantes da mucosa gstrica como os taninos. Investigaes relacionadas ao consumo ideal do ch verde sugerem que o mesmo pode ter um efeito benfico sobre a sade humana. Entretanto, so necessrias mais pesquisas para elucidar as propriedades e os mecanismos de ao dos compostos fenlicos nesta bebida apreciada no mundo inteiro (MANFREDINI et al., 2004).

Figura 1. Ch verde - Carmellia Sinensis.

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Carqueja A carqueja (Baccharis genistelloides) uma planta medicinal amplamente utilizada no Brasil, que exerce ao benfica sobre o fgado e intestinos, auxiliando no tratamento de doenas digestivas em geral (gastrite e m digesto, distrbios do fgado, vermfuga, antidiarreica, tnica, depurativa e hepatoprotetora); alm disso, a carqueja (Figura 2) exerce ao diurtica, purificando e eliminando toxinas (utilizada em distrbios dos rins e bexiga e no combate gota e ao reumatismo) e hipoglicemiante (muito til em casos de diabetes). Experimentos pr-clnicos em camundongos demonstraram que o carquejol, um dos principios ativos da carqueja, apresenta baixa toxicidade. A continuidade desses estudos realizada com ces tem demonstrado uma reduo da presso sangunea (os flavonides que lhe conferem ao diurtica podem gerar um quadro de hipotenso arterial) e da amplitude do ritmo respiratrio, observando-se inclusive uma reduo de 5 a 10% no colesterol (BUDEL et al., 2004). indicada em casos de: Gastrite, azia, e m digesto; Clculos biliares; Constipao (priso de ventre); Diabetes; Afeces gstricas e intestinais; Afeces hepticas e biliares (ictercea, clculos biliares); Afeces das vias urinrias; Enfermidades do bao; Verminoses e tambm coadjuvante em regimes de emagrecimento (BUDEL et al., 2004).

Figura 2. Carqueja - Baccharis genistelloides.

Sene O Sene conhecido tambm pelo seu nome cientfico de Cassia angustiflia (Figura 3). Pertence famlia Leguminosae. O foldeo a parte utilizada para fins fitoterpicos, eles apresentam odor fraco, entretanto caracterstico e sabor mucilaginoso e amargo. uma planta originria da ndia e Somlia, cuja sua introduo na fitoterapia foi feita por mdicos rabes no sculo IX (ROCHA et al., 2004).

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um dos frmacos mais conceituados como purgativo, por no provocar inflamaes secundrias muito comuns quando se utilizam purgativos drsticos. uma planta tpica de regies tropicais, que espontaneamente se desenvolve melhor em locais montanhosos e distante de grandes rios. O Sene composto por substncias antraquinnicos livres e combinados: crisofanol, aloe-emodina, antranol, reina, reina-8-glicosdeos, reina diglicosdeo, reina antrona-8glicosdeo (ROCHA et al., 2004). Alm destas substncias citadas acima o sene ainda apresenta mucilagens, resinas, flavonnides como o campferol, gliosdeos naftalnicos, pinitol, acares redutores. O Sene tem ao purgativa, laxativa e catrquica. indicado na constipao por inrcia intestinal. O efeito do Sene obtido algumas horas aps a sua administrao oral, pois ocorre a liberao dos heterosdeos no intestino grosso. Neste local, pela ao enzimtica da flora bacteriana, ocorrer hidrlise, com consequente liberao das aglicanas. Estas que iro atuar sobre a mucosa, aumentando o peristaltismo (ROCHA et al., 2004). A histamina estimula a motilidade intestinal e em estudos recentes tem mostrado que o Sene estimula a sua biossntese. contra-indicado em casos de gravidez, aleitamento, enterite, apendicite, cistite, obstruo intestinal e dores. No recomendado para crianas (ROCHA et al., 2004).

Figura 3. Sene - Cassia angustiflia

Valeriana A Valeriana (Figura 4) uma planta herbcea perene, pertencente famlia Valerianaceae. Encontra-se largamente distribuda por toda a Europa e sia, mas devido a seu uso medicinal, esta hoje difundida por toda a Europa. O perodo de colheita entre o outono e a primavera. Logo aps a colheita, os rizomas e razes devem ser secos a temperatura de 40C para prevenir a degradao dos componentes ativos. - 26 -

Os principais componentes so: leo essencial, hidrocarbonetos mono e sesquiterpnicos, cidos valernicos, steres terpnicos, alcalides, cetonas aldedos e lcoois triterpnicos, valepotriatos e taninos (ROCHA et al., 2004). Era recomendada por mdicos rabes desde a Primeira Guerra Mundial, para tratar neuroses de guerra. Seus efeitos teraputicos so conhecidos desde o tempo do Renascimento. Valeriana (Valeriana officinalis) indicada para distrbios do sono causados por condies, distrbios mentais, problemas de concentrao, excitabilidade, estresse, dores de cabea, neurastenia, epilepsia, histeria, cardiopatia nervosa, estados de agitao inerentes ao perodo menstrual, neuralgia e outros estados de ansiedade. A atividade de Valeriana se d como calmante, sedativa, ansioltica, espasmoltica, relaxante e anti-ulcerognica. O principal efeito reduzir o tempo de induo do sono. Os cidos valernicos (valernico, acetxi-valernico e hidroxivalernico) tm mostrado diminuir a degradao do cido gama aminobutrico (GABA). O aumento da concentrao de GABA na fenda sinptica um fator responsvel pelas propriedades sedativas. Outro mecanismo que pode contribuir para as propriedades sedativas de Valeriana so os altos nveis de glutamina no extrato. Diferentemente do GABA, a glutamina atravessa a barreira hemato-enceflica mais eficazmente, onde pode ser convertida a GABA nos terminais nervosos. Existem ainda outros componentes: os monoterpenos se decompem na presena da enzima oxidase em cido valernico e metilcetona; o primeiro tem ao antiespasmdica e o segundo ligeiramente anestsico. Melhoras na taxa de qualidade do sono foram demonstradas num estudo randomizado, multicntrico, que envolveu 121 pacientes. Estes utilizaram a dose adequada de Valeriana, uma hora antes de deitarem, por 28 dias. A porcentagem de satisfao no tratamento foi de 66%, quando comparado com o grupo controle. Efeitos colaterais: O uso prolongado do produto pode causar diarria e irritao.

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Figura 4. Valeriana - Valeriana officinalis

Cscara Sagrada A Cscara Sagrada (Rhamnus purshiana), originria da regio americana do oceano Pacfico, era usada pelos nativos antes da colonizao europia como purgante e tnico. Tem efeitos laxantes, o que acelera a velocidade com a qual os alimentos so eliminados, porm tambm diminui a absoro dos nutrientes (ROCHA et al., 2004). A Cscara Sagrada (Figura 5) aumenta os movimentos intestinais e a passagem de lquido para o tubo intestinal, o que facilita a evacuao. Desta forma, tem indicao para casos de constipao intestinal. uma planta com excelentes propriedades medicinais. um arbusto de folhas largas e denteadas. Leva o nome de sagrada pela suas grandes caractersticas curativas. Sua principal funo corrigir os problemas intestinais, com a grande vantagem de no provocar clicas nem diarria. Porm, ela no exerce apenas uma ao laxativa, mas restabelece o tnus natural do clon. Aps a ingesto da cscara sagrada ocorre a liberao de substncias que ajudam a eliminar o material fecal. Em pequenas doses, o frmaco atua como estimulante de apetite e em doses maiores atua como laxante e purgativo suave. Sua atividade laxativa resultante da ao de um conjunto de constituintes.

Figura 5. Cscara Sagrada - Rhamnus purshiana - 28 -

Tabela 1. Constituintes qumicos e uso comum de plantas medicinais de uso popular. Planta medicinal Ch verde (Camellia sinensis) Constituintes qumicos Polifenis, Catequinas, vitamina K, taninos, bioflavonides. Carqueja Flavonides, lactonas, saponinas, terpenos, resinas e pectinas, carquejol, acetato de carquejilo. Senne (Cssia angustiflia) Glicosdeos, flavonides, mucilagens, antracenos, crisofanol, senosidos A e B, heterosidos complexos. Valeriana (Valeriana officinalis) leo essencial, hidrocarbonetos Calmante, sedativa, ansioltica, mono e sesquiterpnicos, cidos espasmoltica, relaxante e valernicos, steres terpnicos, alcalides, cetonas aldedos e lcoois triterpnicos, valepotriatos e taninos. Cscara Sagrada (Rhamnus purshiana) cidos graxos, glicosdeos, antraquinonas, glicosdeo (shesterina) e o ramnicosideo. Em pequenas doses atua como estimulante de apetite e em doses maiores atua como laxante e purgativo suave. anti-ulcerognica. Laxante e purgante. Uso comum Diurtico, ajuda a prevenir cries, tm ao antiinflamatria e antigripal, ativam o sistema imunolgico e regeneram a pele. Tnico regulador do aparelho digestivo e depurativo e diurtico. (Baccharis genistelloides) polifenis, taninos, esterides,

A complexidade da composio das plantas medicinais e sua variao biolgica fazem com que muitas vezes seja difcil avaliar a sua segurana, eficcia e qualidade. A segurana determinada pelos ensaios que comprovam a ausncia de efeitos txicos, bem como pela existncia de contaminantes nocivos sade, como por exemplo, metais pesados, agrotxicos, microorganismos nocivos e seus produtos metablicos, produtos de degradao, entre outros. A segurana e a eficcia dependem de diversos fatores, como a metodologia de obteno, a - 29 -

formulao e a forma farmacutica, entre outros e, portanto, devem ser definidas para cada produto, estabelecendo-se parmetros de controle da qualidade do produto final. A qualidade adequada das matrias-primas deve ser realizada de acordo com bases cientficas e tcnicas. Nos procedimentos rotineiros de analise de qualidade, geralmente preconizado o emprego de metodologias qumicas, fsicas ou fsico-qumicas e biolgicas, sendo necessria a correlao entre os parmetros analisados e a finalidade a que se destina. (FARIAS et al., 1985).

3.2. ContaminantesOs contaminantes presentes nas plantas medicinais e fitoterpicos, como os microorganismos e substncias xenobiticas so um importante parmetro no controle de qualidade. Ainda assim, como qualquer outro produto agrcola, as plantas medicinais podem ser contaminadas com substncias orgnicas, inorgnicas, naturais e sintticas, tais como microorganismos, fungos e suas micotoxinas, assim como metais pesados, substncias radioativas, fertilizantes, resduos de pesticidas e outros.

3.2.1. Elementos-traoOs elementos-trao esto presentes naturalmente em solos e em sistemas aquticos superficiais e subsuperficiais, mesmo que no haja perturbao antrpica do ambiente. O aumento em sua concentrao pode ocorrer tanto em razo de processos naturais quanto por atividades antropognicas. Os processos naturais que contribuem para o aparecimento de elementos-trao nos sistemas aquticos so a decomposio de rochas e a lixiviao no perfil do solo, enquanto as fontes antropognicas esto associadas, principalmente a atividades de minerao (carvo e jazidas minerais) e industriais, alm da gerao de efluentes municipais. Em todas as pocas, o homem tem sido exposto aos metais pesados existentes no meio ambiente. Em reas com altas concentraes desses metais pesados, provvel que a contaminao dos alimentos e da gua por metais tenha provocado os primeiros casos de intoxicaes. Os metais lixiviados dos utenslios de cozinha e mesa tambm tm contribudo para intoxicaes acidentais (QUINTAES, 2000). O advento da era industrial e o grande - 30 -

desenvolvimento da minerao provocaram doenas ocupacionais ocasionadas por diversos metais txicos. Alguns elementos-trao so considerados essenciais do ponto de vista biolgico, enquanto outros no o so. Entretanto, mesmo os essenciais podem, sob condies especficas, causar impactos negativos a ecossistemas terrestres e aquticos, constituindo-se, assim, em contaminantes ou poluentes de solo e da gua. Os metais pesados como o Cd e Pb, que naturalmente no podem ser metabolizados, permanecem no organismo e nele exercem seus efeitos txicos combinando-se com um ou mais grupos reativos essenciais para as funes fisiolgicas normais. Um grande risco para a populao, em geral, so os fitoterpicos importados de pases asiticos, uma vez que as formulaes so bastante diferentes das preparadas pelos ocidentais, contendo metais pesados em concentraes que, muitas vezes, ultrapassam os valores seguros para consumo. Um estudo realizado em Londres no perodo entre 1991 e 1995 mostrou uma srie de efeitos adversos associados medicina tradicional oriental. De doze casos de contaminao por Hg, Pb e As, nove foram associados a ervas medicinais e cosmticos inds (VEIGA JNIOR e PINTO, 2005). Metais pesados fazem parte das preparaes farmacuticas de vrias escolas da medicina oriental, utilizados geralmente em conjunto com extratos de plantas medicinais. Na medicina tradicional indiana, a importncia de metais, como Au, Cu, Pb, Hg, Fe, Ag e Zn, enfatizada para a bioqumica do corpo humano. Na medicina tradicional chinesa, mercrio faz parte de algumas preparaes sob a terminologia cinnabaris (sulfeto de mercrio), calomel (cloreto de mercrio (I)) ou hydrargyri oxydum rubrum (xido de mercrio). Estes produtos so utilizados para indicaes variadas, como tranqilizantes, anti-epilticos, no tratamento de lceras e insnia. Pesquisadores indianos avaliaram recentemente a concentrao de metais pesados em 31 formulaes. Com exceo de uma dessas preparaes, todas excederam os limites legais de metais pesados, sendo que 16 delas ultrapassaram por mais de duas ordens de grandeza os valores mximos permitidos (no caso do mercrio, 1,0 mg L-1). Vrias formas diferentes de mercrio foram encontradas nessas preparaes. Numerosos casos de envenenamento por metais pesados associados ao uso da Medicina Tradicional Chinesa (MTC) tm sido publicados nos ltimos anos. O chumbo um dos principais responsveis por estes envenenamentos. - 31 -

Outros metais pesados, como mercrio, arsnio, cdmio, cobre e tlio tambm tm sido encontrados em fitoterpicos da MCT. Estudos recentes, realizados no Brasil com plantas de origem nacional e outras de diversas origens, mostraram a presena de metais em altas concentraes. Em extratos de Aesculus hippocastanum, obtidos na Frana e Alemanha, chumbo foi detectado na concentrao de 1,480 g g-1 de extrato, 440% acima da dose mxima recomendada (VEIGA JNIOR e PINTO, 2005). Os riscos de contaminao com metais pesados (ou elementos-trao) em formulaes contendo extratos de plantas medicinais orientais tm aumentado significativamente com a possibilidade de aquisio de medicamentos via Internet (VEIGA JNIOR e PINTO, 2005). Entre alguns metais essenciais para os seres vivos ou micronutrientes destacam-se o Fe, Mn, Zn, Cu e Mo. Porm, estes podem ser txicos em altas concentraes. Os metais pesados de maior potencial txico so Pb, Cd, Cr, Tl e Hg. A Alguns desses metais tm sido atribudas propriedades carcinognicas e o aparecimento de problemas cardacos. Metais micronutrientes essenciais como Cu e Zn podem exercer um carter to txico quanto Pb ou Cd, dependendo doas suas concentraes. Na natureza, o Al ubiqitrio, sendo o terceiro elemento mais prevalente da crosta terrestre; todavia, em sistemas biolgicos ele existe como elemento-trao. Como elemento-trao, no essencial, o alumnio est presente em concentraes muito baixas em diversos sistemas biolgicos (OLIVEIRA et al. 2005). A presena de metais pesados em plantas medicinais pode ser decorrente de vrios fatores, tais como poluentes ambientais ou resduos de agrotxicos. A presena do Al em plantas medicinais se deve ao fato de que o Al compreende 7,1% da crosta terrestre, em peso. Ele faz parte de minerais primrios, como feldspatos e micas, e minerais secundrios alumino-silicatados como a caulinita, a haloisita e imogolita, e xidos de Al (ex. gibbsita). A dissoluo desses minerais primrios e secundrios, em solos cidos libera o Al para a soluo do solo e a sua concentrao depende do pH do solo, da quantidade e do tipo de minerais que contm o Al, do equilbrio com as superfcies de troca e das reaes de complexao com a matria orgnica (CAMBRI, 2004).

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3.2.2. AlumnioSendo um dos elementos mais abundantes da crosta terrestre, o alumnio est presente em partculas de p, vegetais e utenslios domsticos. Alm disto, utilizado em aditivos alimentcios, medicamentos como anticidos base de hidrxido de alumnio e na purificao da gua, inclusive potvel, pois o sulfato de alumnio utilizado como agente floculante no processo de purificao da gua. O homem tem contato direto com o alumnio diariamente por via oral ou inalao.

3.2.3. Alumnio em plantasCaractersticas qumicas do Alumnio no solo A acidez dos solos inibe o crescimento das plantas em muitas partes do mundo. A inibio do crescimento resulta da combinao de fatores que incluem a toxidez por alumnio, mangans, fsforo e molibdnio. Porm, em valores de pH menores que 5,0, o Al, normalmente, considerado o principal fator limitante. Cerca de 40% da superfcie agrcola do mundo tem sua produo restringida pelo Al (CAMBRI, 2004). Uma causa importante da acidificao dos solos a hidrlise do alumnio, a qual produz ons H+, de acordo com a reao: Al3+ (aq)+ 3H2O(l) Al(OH)3 (s)+ 3H+(aq) O Al considerado o terceiro elemento qumico mais abundante na crosta terrestre, onde compreende aproximadamente 7,1%. Os minerais de argila primrios e secundrios so, em grande parte, estruturalmente formados por Al2O3, juntamente com SiO2. Devido sua baixa solubilidade, os teores de alumnio no lenol fretico atingem geralmente alguns centsimos ou dcimos de mg/l. Entretanto, com o processo de acidificao dos solos, onde o pH (em H2O) atinge valores inferiores a 5,0, h um aumento na dissoluo de xidos ou hidrxidos de Al. A crescente dissoluo dos componentes contendo Al demanda uma ateno especial para o comportamento qumico do Al(H2O)6 3+, ou simplesmente Al3+. Tal estudo , de certa forma, complicado e, por ser um ction com - 33 -

alta densidade de carga positiva, o Al3+ em solues aquosas exige flor e oxignio como tomos ligantes. Uma reao deste tipo com ligantes entendida como substituta das molculas de gua do complexo aquoso. A dificuldade reside no fato de que, juntamente com o equilbrio de hidrlise, que proporciona a formao de ctions hidrxidos na fase solvel, outros equilbrios devem ser levados em considerao, dependendo do tipo do contra-on. Isto o que normalmente ocorre na soluo do solo, pois, no sentido qumico clssico, no se trata de um sistema simples com um ou dois tipos de ons, mas sim, de um sistema multivariado, no qual a apresentao dos possveis equilbrios entre os componentes inicos e a constituio da soluo do solo resultante, pode ser bastante confusa. Fluoreto, fosfato e sulfato so considerados importantes nions inorgnicos que, dependendo de suas concentraes e dos valores de pH, influenciam decisivamente na solubilidade e deslocamento do Al3+. O Al livre coordenado por seis molculas de gua em uma configurao octaedral (Al(H2O)63+) representado por Al3+. Com o aumento do pH da soluo, as molculas de gua da esfera de hidratao perdem H+, numa reao de hidrlise. A distribuio das espcies de Al em funo do pH, em uma soluo com ausncia de ligantes exceto OH-, demonstra que o Al3+ predomina em valores de pH menores que 4,7 (Figura 6). No pH 5,0 ocorre um equilbrio na magnitude de atividade entre as espcies (Al3+, AlOH2+ e Al(OH)2+). Na presena de outros nions em soluo, essa distribuio modificada dependendo do tipo de nion e de sua constante de equilbrio de ligao com o Al (CAMBRI, 2004).

Figura 6. Distribuio relativa das espcies de Al em soluo do solo (CAMBRI, 2004).

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A matria orgnica do solo (MOS) componente chave de qualquer ecossistema terrestre, e a variao na sua distribuio, contedo e qualidade tm importante efeito nos processos que ocorrem dentro do sistema. A solubilidade e o deslocamento do Al tambm podem ser fortemente influenciados pela presena de complexantes orgnicos naturais do solo como cido ctrico, cido oxlico, cidos hmicos e, principalmente, pelos cidos flvicos, por apresentarem, em relao aos cidos hmicos, maior quantidade de grupos funcionais (por exemplo, COOH) e maiores valores de constante de estabilidade. A habilidade das substncias hmicas em formar complexos estveis com o alumnio est ligada ao contedo de grupos funcionais que contm oxignio, como o carboxlico, fenlico, enlico, alcolico, entre outros e, em menor grau (ligao mais fraca), com grupos que contm nitrognio. A ligao do Al com os ligantes orgnicos pode ocorrer por pontes de gua (Figura 7.a), atrao eletrosttica (Figura 7.b), troca de ligantes com apenas um grupo doador (Figura 7.c) e quelao (Figura 7.d).

Figura 7. Formas de complexao do Al com a MOS: (a) pontes de gua; (b) atrao eletrosttica; (c) troca de ligantes; e (d) quelao. (CAMBRI, 2004).

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Condies para a ocorrncia de toxicidade de Alumnio em plantas De maneira geral, valores de pH (em H2O) do solo abaixo de 5,5 j podem condicionar graves problemas de toxicidade de alumnio para as plantas. Entretanto, dependendo do tipo de ligante inorgnico e orgnico, o alumnio pode ser mais ou menos txico (MACHADO, 1997). MACHADO (1997) relatou que Al(OH)4- no causava toxicidade em plntulas de trigo e trevo vermelho. Neste mesmo estudo, atribuiu-se a toxicidade ao Al+3 portanto o AlSO4+ no era txico para aquelas plntulas anteriormente citadas, ou, no mnimo, dez vezes menos txico que Al3+. As provveis explicaes sugeridas por MACHADO (1997) para este comportamento txico diferenciado das formas de Al seriam: formas policatinicas de Al so txicas para as razes e os ligantes diminuem a toxicidade pela reduo de carga; as diferentes toxicidades das formas de Al simplesmente refletem suas atividades nas superfcies celulares negativamente carregadas. O efeito concentrador de carga negativa, que pode tomar lugar tanto na parede celular como na membrana plasmtica, maior para ctions mais carregados, como o Al3+. importante destacar que o comportamento qumico variado do alumnio sob diferentes formas nos solos e a complexidade de suas reaes na soluo do solo, associados ao fato das espcies de plantas e variedades de plantas dentro das espcies poderem reagir com maior ou menor tolerncia presena do alumnio, tornam difcil o desenvolvimento de um mtodo de anlise capaz de medir o alumnio que efetivamente limita o crescimento das plantas.

Mecanismos da toxicidade de Alumnio em plantas A ao txica do alumnio , por excelncia, um fenmeno que ocorre no sistema radicular, que poderia ser sintetizado da seguinte maneira: as diminuies no elongamento radicular so os primeiros sintomas de toxicidade observveis; a produo de biomassa radicular normalmente mais sensvel toxicidade do Al que a produo de biomassa da parte area; - 36 -

uma correlao entre o suprimento de Al e seu acmulo na parte area no pode ser generalizada para todas as plantas afetadas pelo metal.

As aes fisiolgicas e bioqumicas do alumnio na planta tm sido observadas e os mecanismos pelos quais o alumnio afeta as funes celulares podem ser resumidos da seguinte maneira: alteraes na membrana das clulas da raiz; inibio da sntese de DNA e da diviso celular; inibio do elongamento celular; alteraes na absoro de nutrientes e no balano nutricional; efeito sobre a simbiose rizbio/leguminosa (MACHADO, 1997)

Efeitos benficos do Alumnio para as plantas Embora o alumnio seja normalmente considerado como um elemento txico para as plantas cultivadas, existem vrios trabalhos que demonstram sua essencialidade para algumas plantas. O ch (Camellia sinensis ) absorve alumnio ao longo de seu ciclo e a concentrao de Al nas folhas aumenta com a idade. Quando o alumnio aplicado na soluo nutritiva contendo P, o crescimento do ch foi bastante estimulado pela melhor absoro e utilizao do fsforo pela planta. Num experimento em soluo nutritiva constatou-se que sob baixa concentrao de Al na soluo (5,0 mg L-1) houve estmulo do crescimento das razes de ervas e gramneas, tais como: Deschampsia flexuosa, Alocopercus pratensis, Festuca pratensis e Lolium perenne. (MACHADO, 1997) Sob certas condies e para espcies de plantas com alta tolerncia ao alumnio, baixos nveis deste metal podem causar efeitos benficos ao crescimento de plantas superiores. Entretanto, estes efeitos so considerados como exceo, onde a regra o efeito negativo do alumnio no crescimento de plantas em solos de baixo pH.

3.2.4. Toxicidade do Alumnio para o homemA evoluo da vida, dentro de uma biosfera rica em alumnio - o terceiro elemento mais abundante da crosta terrestre - no foi bem sucedida no desenvolvimento de uma funo - 37 -

biolgica til deste metal. Uma variedade de efeitos fisiolgicos prejudiciais tm sido relacionados intoxicao por alumnio em pacientes com problema renal crnico. Estudos recentes sugerem que a ingesto diria de gua com excesso de alumnio causa da deposio deste elemento no crebro, levando ao desenvolvimento da doena de Alzheimer, memria alterada, convulses, uremia, mau de Shaver (pulmo), esclerose lateral e, tambm, riscos de cncer (pulmo e pncreas) e leucemia amiotrfica (OLIVEIRA et al., 2005). O alumnio no sistema aqutico, predominantemente, encontra-se como Al3+ ou aquocomplexos, nas formas monomricas, polimricas, coloidais, entre outras (SCHINTU et al., 2000). Os padres internacionais de guas potveis que normatizam a presena do alumnio no so concordantes, com valores altamente variveis quanto ao mximo tolervel em guas potveis. Por outro lado, existem diferenas significativas quanto toxicidade do Al em guas, dependendo da espcie qumica presente (BERTHON, 2002). A toxicidade de alumnio em tecidos neurais bem documentada. Os ossos tambm podem ser afetados pela acumulao de alumnio. A exposio da populao ao Al origina-se principalmente pela ingesto de alimentos, bebidas, e preparaes farmacuticas, mas a baixa absoro intestinal em adultos saudveis minimiza o problema. Os efeitos txicos so preocupantes para as crianas porque a regio gastrointestinal imatura de uma criana pode ser mais permevel ao Al que o de um adulto. Nos ltimos anos houve um interesse pela anlise de alumnio em comidas, particularmente, comida infantil (PLESSI, 1997). As diversas fontes de alumnio para o homem incluem o ar, desodorantes antitranspirantes, cosmticos, aditivos alimentares, chs, a prpria gua consumida, sendo que essa ltima contribuiu, nos ltimos anos, com um acrscimo no contedo de alumnio em decorrncia da chuva cida e a utilizao do sulfato de alumnio nas estaes de tratamento de gua. Entretanto, uma fonte trivial (quando comparada com as demais) na ingesto de alumnio tem recebido pouca ateno: os utenslios culinrios. H mais de 50 anos conhecido que os utenslios de alumnio so vulnerveis degradao, principalmente por alimentos de pH cido. Os estudos indicam que vrios so os fatores que influenciam a migrao do alumnio do utenslio: a qualidade da liga de alumnio utilizada pela indstria, o tempo de uso do utenslio, o tempo da durao da coco dos alimentos, o pH do alimento, a presena de sal ou acar, entre outros. - 38 -

Utenslios de alumnio, utilizados na preparao de molho de tomate, podem contribuir com um acrscimo de 4,0 mg em cada poro servida. O caf, quando preparado em utenslio de alumnio apresentava um considervel acrscimo do metal. Quintaes (2000) refora a ocorrncia da contaminao dos alimentos com alumnio migrante de utenslios culinrios, ao avaliarem o nvel desse metal contido em alimentos cidos preparados em panelas de alumnio. Os resultados obtidos mostraram que os utenslios de alumnio, freqentemente utilizados pela populao, so indubitavelmente fontes desse metal na dieta. Em relao ao tempo de uso da panela, foi observado atravs de testes com gua potvel que, utenslios novos possuem uma migrao maior de alumnio no ponto de ebulio comparada a de utenslios usados. Entretanto, quando o tempo se prolonga para 15 ou 30 minutos de fervura, o comportamento de ambos os utenslios (novos e usados) similar no que diz respeito dissoluo do alumnio. Neste sentido, verificou-se tambm que preparaes cidas como molho de tomate que levam mais que 15 minutos de cozimento, tendem a acumular mais alumnio do que outras preparaes. A quantidade do alumnio adicionado ao alimento durante a coco em utenslios deste material chega a ser de at 0,7mg/100 g de alimento. Praticamente todos os estudos sobre migrao de alumnio dos utenslios para os alimentos deixam claro que estes fornecem uma importante contribuio na quantidade do metal consumida pelo homem, mas a ligao entre esta fonte e os efeitos biolgicos possveis ainda confusa. Em todo caso, recomendvel evitar estes utenslios no preparo, na coco e no armazenamento dos alimentos. A ingesto de alumnio elevada, sendo que a dieta habitual fornece de 5 a 10mg de alumnio por dia, que so quase totalmente eliminados via gastro-intestinal, a pequena frao reabsorvida eliminada pelos rins. Apesar disso, a indstria de alimentos, mediante a utilizao de determinados aditivos alimentares, pode aumentar claramente a quantidade de alumnio nos alimentos processados. Assim sendo, o contedo de alumnio nos alimentos apesar de pequeno, torna-se suscetvel a variaes. Sua concentrao mais elevada encontrada em conservas de picles e de queijos, alm do fermento. Portanto, dependendo dos hbitos alimentares individuais, a ingesto de alumnio pode ser mais elevada do que a mdia estimada. Os efeitos resultantes da ingesto de alumnio dependem obviamente da absoro, esta, por sua vez, depende da forma qumica do metal, sendo vrios os fatores responsveis pela - 39 -

biodisponibilidade do alumnio. Estudos mostram que cerca de 75 a 95% do alumnio ingerido eliminado na urina e nas fezes, e o restante absorvido e depositado em vrios rgos como os ossos e pulmes (QUINTAES, 2000). Medicamentos como anticidos, contendo o hidrxido de alumnio, podem tambm contribuir para um aumento na ingesto de alumnio pelos usurios destas drogas. Por outro lado, pacientes com insuficincia renal crnica esto constantemente expostos a altos nveis de alumnio atravs da gua utilizada na dilise e, muitos destes apresentam efeitos decorrentes dessa exposio, tais como anemia, osteomalcia e encefalopatia. O aumento do nvel de alumnio no organismo foi sugerido como uma possvel causa para o aparecimento de hipertenso arterial (OLIVEIRA et al. 2005).

3.3. Reagentes orgnicos quelantesQuando um on metlico ou uma substncia qualquer se combina com um grupo doador de um par de eltrons, o composto resultante chamado de complexo ou composto de coordenao. Complexo o produto de uma reao entre um cido de Lewis e uma base de Lewis. A base de Lewis possui um par de eltrons disponvel o qual doado para o cido de Lewis e o par de eltrons, no produto resultante, fica compartilhado por ambas as espcies qumicas. Por exemplo, a formao do on alumnio hidratado quando um sal de alumnio se dissolve em gua uma reao cido-base de Lewis:

Al3+ (aq)+ 6 H2O (l) cido Base

Al(H2O)63+(aq) Complexo

Nos complexos, os ligantes ligam-se ao tomo metlico central por apenas um nico ponto, ou seja, uma nica ligao para cada ligante-tomo central. Quando um ction metlico se liga a uma substncia que possui dois ou mais grupos doadores de pares de eltrons (grupamentos contendo pares isolados de eltrons), de maneira

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que se forma uma ou mais estruturas em anel, o composto resultante chamado de quelato ou quelato do metal e a substncia doadora de eltrons denominada agente quelante. Assim sendo, alguns ligantes podem ser ligados ao tomo metlico central por mais de um ponto de ligao. Os complexos deste tipo so chamados de quelatos e os ligantes agentes quelantes ou ligantes de quelao. Desde o sculo XVIII, os reagentes orgnicos cumprem um importante papel na qumica analtica. Desde ento, as substncias orgnicas so utilizadas no controle da acidez, como solventes, entre outros. Mas foi somente no sculo XIX que ocorreu a consolidao do uso desses reagentes na anlise inorgnica. Os reagentes orgnicos possuem uma ampla aplicao em qumica analtica. No passado, eles basicamente foram usados em determinaes gravimtricas e volumtricas, principalmente sob a forma de indicadores. Mais tarde, eles foram utilizados, direta ou indiretamente, em anlises instrumentais, principalmente na tcnica espectrofotomtrica de absoro molecular. Hoje, constantemente so desenvolvidas novas tcnicas analticas e sintetizados novos reagentes, ao mesmo tempo em que se desenvolvem novas aplicaes para os reagentes j existentes, principalmente para a dosagem de quantidades cada vez menores de metais (DANTAS, 2004), entre eles o alumnio. Dentre os muitos usos dos reagentes orgnicos em qumica analtica, podemos destacar o uso dos mesmos na anlise de metais em concentraes traos. Entre estes metais, destacam-se os metais de transio externa (bloco d), presentes na maioria dos materiais e matrizes analisadas no dia-a-dia dos qumicos analticos. Os metais de transio externa so elementos cujo subnvel de maior energia de seus tomos o subnvel d, variando de um a dez eltrons. Isso confere a esses metais algumas propriedades importantes como a capacidade de formar complexos. Sobre essa capacidade, importante destacar a formao dos quelatos (do grego chele = garra) que um caso particular de complexao. Alguns reagentes orgnicos possuem dois ou mais grupos doadores de eltrons, que podem compartilhar dois ou mais pares de eltrons com um nico on metlico, pela coordenao simultnea desses pares de eltrons com um nico on metlico central. Esses ligantes so geralmente conhecidos como ligantes multidentados, e geralmente classificados em bidentados, tridentados, e assim por diante. Os ligantes multidentados complexam os ons metlicos formando anis heterocclicos conhecidos como quelatos, nos quais o ction

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metlico ocupa a posio central do anel. Os ligantes bidentados aparecem com maior freqncia. Uma das propriedades mais notveis dos quelatos a sua notvel estabilidade. Eles se assemelham aos anis aromticos. A estabilidade do quelato to maior quanto (a) mais elevada a carga, (b) menor o raio e (c) maior afinidade eletrnica do tomo central.

Alizarinas As alizarinas, corantes caracterizados pela presena de substituintes ligados estrutura central de uma antraquinona ou de um azo-composto Figura 8, constituem uma classe de compostos orgnicos que tem despertado um crescente interesse da comunidade cientfica.

Figura 8. Frmulas estruturais de algumas alizarinas. O 1,2-Dihidroxiantraquinona-3-sulfonato de sdio (VAS), tambm denominado de Vermelho de Alizarina S, Carmina Alizarina ou Alizarina S, pertence ao grupo dos corantes hidroxiantraquinonas. facilmente solvel em gua e etanol, mas insolvel em alguns solventes orgnicos, principalmente em ter. Apresenta pKa2 (-OH) = 5,39 e pKa3 (-OH) = 10,72 a 25C. Os corantes hidroxiantraquinnicos possuem um grupo hidroxila nas posies 1 e 2, tm um grupamento atmico similar ao encontrado na forma enlica de 1,3 dicetonas, e, conseqentemente so capazes de formar quelatos com metais e cidos. O grupamento sulfnico no funciona como parte reativa da molcula, mas serve apenas para aumentar a solubilidade do composto. A frmula estrutural do reagente apresentada na Figura 8 (SANTOS JNIOR, 2001).

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De acordo com o pH do meio, o VAS apresenta as formas ionizadas mostradas na Figura 9.

Figura 9. Estrutura do VAS em funo da variao de pH (SANTOS JNIOR, 2001). Dentre os inmeros trabalhos existentes na literatura utilizando as alizarinas, destacam-se as pesquisas nas reas da qumica ambiental, analtica, orgnica e inorgnica. As propriedades complexantes tm sido as responsveis pela larga aplicabilidade destas espcies na determinao de metais associados a diversas tcnicas analticas, tais como, espectrofotometria, polarografia, voltametria e cromatografia. Uma outra grande aplicao das alizarinas como indicador cido-base. A estrutura do complexo de Alumnio com o Vermelho de alizarina S proposta apresentase na Figura 10.

Figura 10. Estrutura proposta para o complexo Al-VAS.

8-Hidroxiquinolina A 8-Hidroxiquinolina ou oxina, 8HQ (Figura 11) e muitos de seus derivados foram extensivamente usados como reagentes de quelantes dentro qumica analtica na qual eles ocupam o segundo lugar depois de EDTA. - 43 -

Figura 11. Frmula estrutural da 8-Hidroxiquinolina. Os dois campos principais de aplicao de 8HQ e seus derivados so extrao de ons metlicos e determinao fluorimtrica de ons de metais. Um das caractersticas distintivas desta famlia sua alta versatilidade graas solubilidade e a seletividade com os substituintes suportados pela estrutura da 8HQ. Os quelatos metlicos com 8HQ so muito pobremente solveis em gua, mas eles podem ser solubilizados em solventes orgnicos tal como clorofrmio. Um substituinte sulfnico permite a solubilizao do ligante e complexos em gua. Assim 8-hidroxiquinolina5-sulfonato de sdio (8HQS) e seus derivados so extensamente usados em meio aquoso. Outra caracterstica da famlia da 8HQ o comportamento fluorognico das combinaes, enquanto permitindo determinao fluoromtrica de ctions metlicos (BARDEZ e DEVOL, 1997). A estrutura proposta para o complexo de Alumnio com a 8-Hidroxiquinolina apresentada na Figura 12.

Figura 12. Estrutura proposta para o complexo Al-8HQ.

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3.4. Mtodos Voltamtricos3.4.1. FundamentosA voltametria compreende um grupo de mtodos eletroanalticos nos quais a informao sobre o analito obtida atravs de medidas de corrente em funo do potencial aplicado em condies de polarizao do eletrodo de trabalho. Geralmente, para aumentar o efeito de polarizao, os eletrodos de trabalho na voltametria so microeletrodos com grandes reas superficiais (SKOOG, 2002). Historicamente, o campo da voltametria se desenvolveu a partir da polarografia, que um tipo particular de voltametria, que foi descoberta pelo qumico tcheco Jaroslav Heyrovsky, no incio da dcada de 20 do sculo passado. A polarografia, que ainda um ramo importante da voltametria difere dos outros tipos de voltametria porque o microeletrodo tem a forma de um eletrodo gotejante de mercrio (do ingls, dropping mercury electrode, DME). A voltametria largamente usada pelos qumicos inorgnicos, fsico-qumicos e bioqumicos para finalidades no analticas, incluindo estudos fundamentais de processos de reduo e oxidao em vrios meios, processos de adsoro em superfcies, mecanismos de transferncia de eltrons em superfcies de eletrodos quimicamente modificados (SKOOG, 2002). Para a obteno das medidas de corrente, utiliza-se um potenciostato para aplicar a diferena de potencial em funo de um eletrodo de referncia. Este permanece com o potencial estvel enquanto a corrente medida flui entre o eletrodo de trabalho e um eletrodo auxiliar. Os eletrodos encontram-se em uma clula voltamtrica imersos em um eletrlito de suporte. O eletrlito de suporte uma soluo condutora inerte na faixa de potencial de trabalho e, geralmente, a concentrao desse eletrlito bem elevada em relao concentrao do analito, para minimizar a corrente de migrao. Com relao aos eletrodos de trabalho, existem diferentes tipos, variando desde o material empregado na sua construo, at sua morfologia e dimenses. Um eletrodo bastante usado em voltametria o eletrodo de mercrio, podendo ser empregado como eletrodo de gota pendente de mercrio (HMDE, do ingls Hanging Mercury Drop Electrode) ou como gota esttica de mercrio (SMDE, do ingls Static Mercury Drop Electrode), na qual a gota permanece imvel na ponta do capilar e o voltamograma registrado nessa nica gota. Ainda - 45 -

pode ser usado na forma de filme de mercrio (MTFE, do ingls Mercury Thin Film Electrode), sendo que, o filme depositado eletroquimicamente em superfcies slidas, como platina e carbono vtreo (BRETT e BRETT, 2000). O emprego do eletrodo de mercrio restrito regio catdica e, dependendo do eletrlito, pode ser empregado entre +0,3 V a -2,3 V vs eletrodo de calomelano saturado (SCE, do ingls Satured Calomelan Electrode). Nessa regio de potencial ocorrem as reaes eletrdicas da maioria dos ons metlicos e de grande nmero de espcies orgnicas, o que vem a justificar o seu amplo emprego como eletrodo de trabalho nas ltimas dcadas em aplicaes diversas (PEREIRA, 2005). Quando se aplica uma diferena de potencial entre o eletrodo de trabalho e o auxiliar, a corrente que aparece registrada em funo desta diferena de potencial. Na presena de uma espcie eletroativa, a corrente aumenta se a diferena de potencial for suficiente para reduzir ou oxidar a espcie. A corrente limite, controlada por difuso (id), proporcional concentrao da espcie eletroativa e pode ser representada pela equao de Ilkovic Eq (1) (HARRIS, 1999). id = 607 n D m2/3 t 1/6 C Onde: n: nmero de eltrons envolvidos; C: concentrao da espcie eletroativa na soluo (mmol/L); D: coeficiente de difuso (m2s-1); m: taxa de escoamento do mercrio (mg s-1); t: tempo de gota (s). Alm da difuso, existem outros dois processos de transferncia de massa entre a soluo e a superfcie do eletrodo. Um desses processos a migrao de partculas carregadas em um campo eltrico. O outro a conveco, um processo mecnico, que ocorre devido movimentao da soluo (usando-se um agitador magntico e uma barra magntica, por exemplo). O processo de migrao em um campo eltrico minimizado pela adio de um eletrlito inerte (eletrlito de suporte) soluo em uma concentrao pelo menos 100 vezes maior do que a substncia eletroativa. O processo de conveco eliminado mantendo-se a soluo em repouso, sem agitao. Assim, apenas o processo de difuso ser responsvel pelo - 46 Eq (1)

transporte de massa, e a corrente medida, id, pode ser efetivamente expressa como corrente de difuso. Um nmero considervel de novas tcnicas voltamtricas foram desenvolvidas para suplementar a polarografia de corrente contnua convencional, como: pulso normal, pulso diferencial, de onda quadrada, tcnicas de voltametria de redissoluo andica/catdica e a voltametria adsortiva por redissoluo.

3.4.2 Voltametria de Pulso DiferencialO desenvolvimento das tcnicas voltamtricas de pulso diferencial e onda quadrada permitiram chegar a determinaes analticas da ordem de 10-7 a 10-8 mol L-1. Entretanto, na moderna anlise de traos necessrio chegar-se a limites de deteco abaixo de 10-8 mol L-1,o que no se consegue com as medidas voltamtricas usuais. Uma alternativa para se obter limites de deteco to baixos, a utilizao de processos de pr-concentrao da espcie a ser determinada, de maneira que a corrente faradaica possa aumentar, suplantando a de fundo, e chegar-se a limites inferiores a 10-7-10-8 mol L-1. Na anlise voltamtrica a pr-concentrao apresenta a vantagem de poder ser feita no prprio eletrodo de trabalho, sendo, sob este aspecto, bastante fcil e conveniente (DOWNARD et al., 1996). Na voltametria de pulso diferencial, pequenos pulsos so sobrepostos em uma rampa linear de potencial como est mostrado na Figura 13. A altura do pulso chamada de amplitude de modulao. O pulso, com valores de 5 a 100 mV de amplitude, aplicado durante os ltimos 60 ms da vida da gota de mercrio. A gota ento desalojada mecanicamente do capilar. A corrente medida uma vez antes do pulso ser aplicado e novamente nos ltimos 17 ms de durao do pulso. O polargrafo subtrai a segunda corrente da primeira e plota essa diferena versus o potencial aplicado, como mostra a Figura 14 (HARRIS, 1999).

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Figura 13. Sinal de excitao para polarografia de pulso diferencial (SKOOG, 2002).

Figura 14. Voltamograma de um experimento de polarografia de pulso diferencial (SKOOG, 2002). Uma vantagem do polarograma em forma de pico que mximos polarogrficos individuais podes ser observados para substncias com potenciais de meia-onda que o diferem entre si por valores pequenos, como 0,04 a 0,05 V. Ao contrrio, a polarografia clssica e de pulso normal requerem uma diferena de potencial de cerca de 0,2 V para resoluo das ondas. Mais importante, entretanto, que a polarografia de pulso diferencial aumenta a sensibilidade do mtodo polarogrfico, conforme apresentado na Figura 15.

Figura 15. a) Voltamograma de pulso diferencial. b) Polarograma de corrente contnua. - 48 -

A maior sensibilidade da polarografia de pulso diferencial pode ser atribuda a duas fontes. A primeira um aumento da corrente faradaica e a segunda um decrscimo na corrente de carga capacitiva no-faradaica (SKOOG, 2002). Cabe ressaltar que apenas a corrente faradaica proporcional concentrao do analito.

3.4.3. Voltametria de RedissoluoNos ltimos anos, houve uma demanda crescente pela deteco e quantificao de componentes traos em matrizes complexas. A conscientizao de efeitos prejudiciais de alguns elementos traos em matrizes como alimentos, guas naturais, efluentes industriais e esgotos domsticos, fez com que surgissem rigorosas legislaes pblicas direcionadas ao monitoramento destes componentes em amostras a nveis de parte por bilho (g L-1). Para isso, mtodos analticos mais sensveis eram necessrios. Uma nova tcnica voltamtrica destinada anlise de traos foi desenvolvida, a voltametria de redissoluo. Os mtodos de redissoluo compreendem uma variedade de procedimentos eletroqumicos que tm em comum uma etapa inicial caracterstica. Em todos esses procedimentos, o analito depositado em um microeletrodo, usualmente a partir de uma soluo sob agitao. Depois de um tempo medido com preciso, a eletrlise interrompida, cessa-se a agitao e o analito depositado determinado atravs de um procedimento voltamtrico. Nos mtodos de redissoluo andicos, o microeletrodo comporta-se como o ctodo durante a etapa de deposio e como nodo durante a etapa de redissoluo, quando o analito oxidado de volta sua forma original. Em um mtodo de redissoluo catdico, o microeletrodo comporta-se como o nodo durante a etapa de deposio e como ctodo durante a redissoluo do analito. A etapa de deposio equivale a uma pr-concentrao eletroqumica do analito, isto , a concentrao do analito na superfcie do microeletrodo muito maior do que no restante da soluo. Devido a essa etapa de pr-concentrao, os mtodos de redissoluo produzem limites de deteco muito mais baixos que os demais procedimentos voltamtricos (SKOOG, 2002).

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Voltametria de Redissoluo Andica Uma das tcnicas que se utiliza de processos de pr-concentrao a voltametria de redissoluo andica (do ingls, Anodic Stripping Voltammetry, ASV), muito utilizada na determinao de metais pesados, uma vez que vrios deles podem ser depositados no eletrodo de mercrio atravs de eletrlise de solues de seus ons (Figura 16). Nesta tcnica a etapa de pr-concentrao consiste de uma eletrodeposio a um potencial constante e controlado da espcie eletroativa sobre um eletrodo estacionrio. Esta etapa seguida por uma etapa de repouso e uma de determinao, sendo que esta ltima consiste na redissoluo de volta soluo da espcie anteriormente eletrodepositada.

Figura 16. (a) Sinal de excitao para determinao de Cd2+ e Cu2+ por redissoluo. (b) Voltamograma de redissoluo. (SKOOG, 2002). Etapa de deposio: A deposio feita eletroliticamente aplicando-se o potencial de deposio (Ed) (Figura 7a) durante um determinado tempo e com agitao da soluo. O tempo de deposio (td) escolhido em funo da espcie eletroativa, ficando geralmente entre 30s e 3 min. Tempos muito longos devem ser evitados, pois podem produzir sinais fora da regio de proporcionalidade entre a corrente e a concentrao. A agitao faz com que o transporte de massa por conveco mantenha a concentrao da espcie eletroativa junto superfcie do eletrodo igual do resto da soluo, permitindo um depsito maior do metal em um dado tempo de deposio do que se o processo de transporte de massa fosse difusional. Essa agitao deve ser feita velocidade constante e controlada com preciso. Nesta etapa, ocorrer ento a reduo do metal e conseqentemente a sua deposio sobre a superfcie do eletrodo. Para o caso de eletrodos de mercrio: - 50 -

Mn+ (aq)+ ne- M(Hg) (s)Etapa de repouso ou tempo de equilbrio: Aps completar-se a deposio do metal, a agitao cessa e durante alguns segundos deixa-se a soluo em repouso, para que a concentrao do metal depositado homogeinize-se, entrando em equilbrio na superfcie do eletrodo. No eletrodo de gota de mercrio esse equilbrio atingido aps a concentrao do metal uniformizar-se pela sua difuso na gota. O tempo correspondente a esta etapa chamado de tempo de repouso (tr) (Figura 7 a). Etapa de Redissoluo: Nesta etapa faz-se a varredura de potencial na direo andica onde o voltamograma ser registrado, obtendo-se o sinal analtico de acordo com a tcnica voltamtrica escolhida (pulso diferencial ou onda quadrada, por exemplo). O metal ou metais depositados se redissolvero quando os seus potenciais de pico forem atingidos (Figura 5b):

M(Hg) (s) Mn+(aq) + ne- + Hg (l)

Voltametria Adsortiva por Redissoluo Na voltametria adsortiva, a pr-concentrao feita pela adsoro da espcie eletroativa na superfcie do eletrodo. No caso de metais isto feito atravs de seus ons complexos. Adiciona-se soluo contendo o on metlico um complexante adequado e o complexo formado (metal-ligante) que ser acumulado junto superfcie do eletrodo. Dessa maneira a pr-concentrao no depende da solubilidade do metal no mercrio, como no caso da voltametria de redissoluo convencional, e metais pouco solveis (no mercrio) podero ser determinados. Devido a essas caractersticas, a tcnica tambm aplicvel a um nmero ilimitado de substncias orgnicas, bastando que elas apenas tenham propriedades superfcie-ativa, para poderem ser adsorvidas na superfcie do eletrodo de trabalho, e que sejam, evidentemente, eletroativas. O esquema de pr-concentrao (Figura 17) utilizado na voltametria adsortiva por redissoluo (AdSV, do ingls, Adsorptive Stripping Voltammetry) anlogo ao da voltametria de redissoluo convencional (ASV). - 51 -

Etapa de pr-concentrao: Os parmetros usados nesta etapa so basicamente os mesmos para a ASV, sendo apenas diferentes os processos de acumulao e de redissoluo. Na Figura 8 est representado esquematicamente o procedimento usado na voltametria adsortiva por redissoluo, para a determinao de um metal M na presena do ligante L, formando o complexo a ser adsorvido MLn. Pode-se usar um potencial anlogo ao potencial de deposio da ASV, o potencial de acumulao (Eac), para obter-se uma pr-concentrao mais seletiva, embora isso no seja necessrio em muitos casos. Aqui tambm existir um tempo de acumulao (tac), anlogo ao td da ASV, que tambm cronometrado, durante o qual a espcie de interesse ser adsorvida sobre a superfcie do eletrodo. As reaes envolvidas nesta etapa so:

Mn (aq) + nL MLn (aq) MLn (aq) MLn (ads).

Figura 17. Representao esquemtica do procedimento usado na voltametria adsortiva por redissoluo mostrando as etapas para a acumulao e redissoluo na determinao de um metal M em presena de um ligante L. Etapa de redissoluo: Como nesta tcnica o processo envolvido na interface eletrodosoluo a adsoro, no h a necessidade de um tempo de repouso ou de equilbrio, como no caso da ASV, onde ocorre eletrodeposio de metais, e difuso dos mesmos no mercrio. Assim, aps terminar a pr-concentrao, pode-se proceder a redissoluo, fazendo-se a varredura usualmente na direo catdica, usando-se a tcnica voltamtrica adequada. Aqui tambm ser obtido um pico, como no caso da ASV, e a reao eletrdica pode ser representada por: - 52 n+

MLn (ads). + ne- M0 + nL (aq)Como o metal foi adsorvido, ele ser reduzido a partir do ponto onde o potencial atingir o valor do potencial de decomposio, e o valor de potencial de pico Ep tambm correspondente ao E1/2 da onda polarogrfica. Assim, a varredura de potencial aqui ser catdica, e no andica como no caso da ASV, onde o metal pr-concentrado ser reoxidado. Na voltametria adsortiva por redissoluo tambm h a possibilidade do ligante sofrer reduo ou oxidao no processo de redissoluo do complexo adsorvido, se o ligante usado for uma espcie eletroativa. Assim, o seu sinal tambm poder ser usado para a determinao do metal. Para o caso de substncias orgnicas o processo anlogo.

3.5. Mtodos InstrumentaisDiversas tcnicas analticas instrumentais foram reportados na literatura para a determinao de traos de metais como o alumnio em matrizes diversas, destacando-se entre esses, as espectrometrias de absoro atmica, a espectrofotometria de absoro molecular na regio do ultravioleta e visvel, a cromatografia lquida de alta eficincia e as tcnicas eletroanalticas, em especial a voltametria. Algumas reaes clssicas envolvendo as tcnicas espectroanalticas e eletroanalticas, na determinao de alumnio esto apresentadas a seguir.

Mtodos Espectroanalticos Espectrofotometria Determinao de alumnio utilizando-se vermelho de alizarina S em meio acidificado com cido clordrico, soluo de cloreto de clcio e acetato de sdio. A absorvncia medida em 485 nm (FIRES, 1971). Determinao de alumnio com o complexante aluminn em meio de cido tiogliclico.