Desenvolvimento de um sensor de massa para quantificar o ião fluoreto

Abstract

Neste trabalho pretendeu-se desenvolver um sensor químico de massa, para a determinação de iões fluoreto, baseado na utilização de um cristal piezoeléctrico de quartzo. Como a sensibilidade e selectividade dependem do revestimento aplicado no cristal piezoeléctrico de quartzo, a sua selecção é de extrema importância. Dos compostos testados em trabalhos anteriores tinha sido seleccionado, de entre vários calixpirróis, o octametilcalix[4]pirrol-naftoquinona por ter apresentado maior estabilidade e sensibilidade ao ião fluoreto. Um cristal com uma quantidade de revestimento que produziu um decréscimo de frequência de 22kHz, permitiu obter uma calibração linear entre 4 e 80ppm. A sensibilidade do sensor nesta gama de concentração foi de 0,45Hz/ppm. É possível detectar o ião fluoreto em concentrações a partir de 3,66ppm. Utilizando a metodologia do ´´Interferente Fixo``, recomendada pela IUPAC para estudo de interferentes, foram estudados e determinados neste trabalho os coeficientes de selectividade do sensor para o ião fluoreto relativamente a diversos iões interferentes, aqui colocados em ordem crescente dos seus valores experimentais: formato<cloreto<brometo<acetato<fosfato<nitrato<sulfato <iodeto<fluoreto. Utilizando o sensor baseado num cristal revestido com o octametilcalix[4]pirrol-naftoquinona foi desenvolvida uma metodologia que permitiu analisar o ião fluoreto em comprimidos usados na profilaxia da cárie dentária: “zymafluor®”. Usando a técnica de injecção em fluxo, conseguiu-se um tempo de resposta e de recuperação, de aproximadamente 25s após cada injecção, e um tempo de vida da calibração do sensor de 8 semanas. O valor experimental para o teor em fluoreto por comprimido foi de 0,44 ± 0,02mg, e estando o valor indicado pelo fabricante de 0,45mg compreendido no intervalo de confiança (95%).

ABSTRACT: The aim of the work was to develop a chemical sensor based on a piezoelectric quartz crystal for the determination of fluoride ions. Because sensitivity and selectivity depend on the coating applied onto the piezoelectric quartz crystal, its selection is of utmost importance. Previous works have shown that among the calixpyrrol compounds tested, the sensor with octamethylcalix[4] pyrrole-naftoquinone was the one with which it was obtained the best stability and the highest sensitivity to fluoride ion. A crystal with a coating amount that produced a frequency decrease of 22kHz, showed a linear calibration range between 4 and 80ppm. The sensitivity of the sensor was 0.45Hz/ppm fluoride ion in concentrations as low as 3,66ppm could be detected. Using the methodology of fixed interference, recommended by IUPAC, the selectivity coefficients have been found to follow the ascending order: format <chloride <bromide <acetate <phosphate <nitrate <sulphate <iodide <fluoride. Using the sensor based on a crystal coated with octamethylcalix[4]pyrrole-naftoquinone a quantitative methodology was developed to analyse fluoride ion in the tablets used for dental caries prophylaxy: Zymafluor®. The flow injection analysis allowed to obtain a fast response and recovery time of approximately 25s after each injection. The lifetime of the sensor calibration was 8 weeks. The fluoride concentration experimentally found for a Zymafluor® tablet was 0.44 ± 0.02mg. The reference value obtained from the manufacture was 0.45mg, which in within the confidence interval of analysis (95%).