Fabricação de um dispositivo eletroquímico miniaturizado para a determinação voltamétrica de cloreto

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Giovanne Delgado da
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38391
Resumo: The quantification of chloride is quite relevant, as the concentration of this ion is an important parameter in different areas such as environmental monitoring, clinical diagnosis, and food safety. From a clinical point of view, chloride ion is a biomarker for some diseases, high levels of chloride in sweat may be an indicative of a disease called cystic fibrosis, in urine, may indicate kidney malfunctioning. Thereby, analytical methods that allow chloride quantification quickly, reliably, and cheaply and that require low sample volumes are highly desirable. Electroanalytical methods satisfactorily fulfill many of these requirements, as they combine high sensitivity with simple and low-cost instrumentation. Furthermore, because they are based on an interfacial phenomenon, electrochemical sensors can be miniaturized without significant loss of sensitivity. The use of tips for micropipettes and metallic wires is a strategy that allows the manufacture of miniaturized and very low-cost electrochemical devices, which require low volumes of sample and chemical reagents, generate little amount of waste, and can be used for analysis in biological samples (such as sweat and tears), for which it is impossible to obtain high volumes. Thus, in this study, a miniaturized electrochemical device for the quantification of chloride was fabricated with an Ag wire as the working electrode. The technique of cyclic voltammetry was used, using an electrochemical cell containing 500 µL of supporting electrolyte. Three supporting electrolytes were evaluated: acetate (pH 4.74); phosphate (pH 6.0) buffer solutions and H2SO4. The best voltammetric response for chloride was observed in H2SO4 in which well defined, intense, and repetitive voltammetric peaks were obtained. When the cathodic peak corresponding to the reduction of AgCl preconcentrated onto electrode surface during the anodic scan was used as the analytical signal, a linear range for chloride was observed from 0.25 to 10 mmol L-1 with a limit of detection and limit of quantification of 0.05 and 0.17 mmol L-1, respectively Thus, the miniaturized device described in this study provided satisfactory responses for chloride being promising to develop reliable, cheap, and environmentally friendly methods for the quantification of chloride ions in different matrices.
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Electroanalytical methods satisfactorily fulfill many of these requirements, as they combine high sensitivity with simple and low-cost instrumentation. Furthermore, because they are based on an interfacial phenomenon, electrochemical sensors can be miniaturized without significant loss of sensitivity. The use of tips for micropipettes and metallic wires is a strategy that allows the manufacture of miniaturized and very low-cost electrochemical devices, which require low volumes of sample and chemical reagents, generate little amount of waste, and can be used for analysis in biological samples (such as sweat and tears), for which it is impossible to obtain high volumes. Thus, in this study, a miniaturized electrochemical device for the quantification of chloride was fabricated with an Ag wire as the working electrode. The technique of cyclic voltammetry was used, using an electrochemical cell containing 500 µL of supporting electrolyte. Three supporting electrolytes were evaluated: acetate (pH 4.74); phosphate (pH 6.0) buffer solutions and H2SO4. The best voltammetric response for chloride was observed in H2SO4 in which well defined, intense, and repetitive voltammetric peaks were obtained. When the cathodic peak corresponding to the reduction of AgCl preconcentrated onto electrode surface during the anodic scan was used as the analytical signal, a linear range for chloride was observed from 0.25 to 10 mmol L-1 with a limit of detection and limit of quantification of 0.05 and 0.17 mmol L-1, respectively Thus, the miniaturized device described in this study provided satisfactory responses for chloride being promising to develop reliable, cheap, and environmentally friendly methods for the quantification of chloride ions in different matrices.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)A quantificação de cloreto é bastante relevante, pois a concentração deste íon é um parâmetro importante em diferentes áreas como monitoramento ambiental, diagnóstico clínico e segurança alimentar. Do ponto de vista clínico, o íon cloreto é um biomarcador para algumas doenças, elevados níveis deste íon em suor podem ser indicativo de uma doença chamada fibrose cística, em urina, podem indicar mau funcionamento renal. Assim, métodos analíticos, que permitam quantificações de cloreto de forma rápida, confiável, barata e que requeiram baixos volumes de amostra são altamente desejáveis. Os métodos eletroanalíticos cumprem satisfatoriamente bem muitas destas exigências, pois combinam elevada sensibilidade com uma instrumentação simples e de baixo custo. Além disso, por serem baseados em um fenômeno interfacial, os sensores eletroquímicos podem ser miniaturizados sem perda significativa de sensibilidade. O uso de ponteiras para micropipetas e fios metálicos é uma estratégia que permite fabricar dispositivos eletroquímicos miniaturizados e de custo muito baixo, os quais requerem baixos volumes de amostra e de reagentes químicos, geram pouca quantidade de resíduos e podem ser empregados para análises em amostras biológicas (como suor e lágrimas), para as quais é impossível obter elevados volumes. Assim, neste trabalho, um dispositivo eletroquímico miniaturizado para determinação do cloreto foi confeccionado com um fio de Ag como eletrodo de trabalho. A técnica de voltametria cíclica foi empregada e utilizou-se uma célula eletroquímica contendo 500 µL de eletrólito de suporte. O estudo foi realizado utilizando três diferentes eletrólitos de suporte: tampão acetato pH = 4,74; tampão fosfato pH = 6,0 e H2SO4. Observou-se que a melhor resposta voltamétrica para cloreto foi obtida em H2SO4, eletrólito no qual foram observados picos voltamétricos bem definidos, intensos e repetitivos. Utilizando o pico catódico referente à redução do AgCl pré-concentrado na superfície do eletrodo durante a varredura anódica como sinal analítico, obteve-se um intervalo linear para o íon cloreto de 0,25 a 10 mmol L-1, com limite de detecção e de quantificação de 0,05 e 0,17 mmol L-1, respectivamente. Assim, o dispositivo miniaturizado descrito neste trabalho forneceu respostas satisfatórias, sendo promissor para o desenvolvimento de métodos confiáveis, baratos e ambientalmente amigáveis para a quantificação de íons cloreto em diferentes amostras.Universidade Federal de UberlândiaBrasilQuímicaTakeuchi, Regina Massakohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?metodo=apresentar&id=K4779653E5Faria, Anizio Marcio dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?metodo=apresentar&id=K4766994J2Araújo, Diele Aparecida Gouveiahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?metodo=apresentar&id=K4970893A2Silva, Giovanne Delgado da2023-07-04T19:41:15Z2023-07-04T19:41:15Z2023-06-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfSILVA, Giovanne Delgado da. Fabricação de um dispositivo eletroquímico miniaturizado para a determinação voltamétrica de cloreto. 2023. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Ituiutaba, 2023.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38391porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2023-07-05T06:17:50Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/38391Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2023-07-05T06:17:50Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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description The quantification of chloride is quite relevant, as the concentration of this ion is an important parameter in different areas such as environmental monitoring, clinical diagnosis, and food safety. From a clinical point of view, chloride ion is a biomarker for some diseases, high levels of chloride in sweat may be an indicative of a disease called cystic fibrosis, in urine, may indicate kidney malfunctioning. Thereby, analytical methods that allow chloride quantification quickly, reliably, and cheaply and that require low sample volumes are highly desirable. Electroanalytical methods satisfactorily fulfill many of these requirements, as they combine high sensitivity with simple and low-cost instrumentation. Furthermore, because they are based on an interfacial phenomenon, electrochemical sensors can be miniaturized without significant loss of sensitivity. The use of tips for micropipettes and metallic wires is a strategy that allows the manufacture of miniaturized and very low-cost electrochemical devices, which require low volumes of sample and chemical reagents, generate little amount of waste, and can be used for analysis in biological samples (such as sweat and tears), for which it is impossible to obtain high volumes. Thus, in this study, a miniaturized electrochemical device for the quantification of chloride was fabricated with an Ag wire as the working electrode. The technique of cyclic voltammetry was used, using an electrochemical cell containing 500 µL of supporting electrolyte. Three supporting electrolytes were evaluated: acetate (pH 4.74); phosphate (pH 6.0) buffer solutions and H2SO4. The best voltammetric response for chloride was observed in H2SO4 in which well defined, intense, and repetitive voltammetric peaks were obtained. When the cathodic peak corresponding to the reduction of AgCl preconcentrated onto electrode surface during the anodic scan was used as the analytical signal, a linear range for chloride was observed from 0.25 to 10 mmol L-1 with a limit of detection and limit of quantification of 0.05 and 0.17 mmol L-1, respectively Thus, the miniaturized device described in this study provided satisfactory responses for chloride being promising to develop reliable, cheap, and environmentally friendly methods for the quantification of chloride ions in different matrices.
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