A quimiometria é um ramo da Química que se utiliza da matemática e estatística para planejar ou selecionar as condições experimentais mais adequadas (por exemplo, com o planejamento de experimentos, proporcionar o máximo de informação química usando dados obtidos em análises e determinações analíticas (como ferramentas de análise exploratória) e fornecer conhecimento sobre um sistema químico (como a calibração multivariada)(1).

Na área da Química Analítica, isso é bastante valioso, uma vez que seu objetivo é obter informações sobre a composição química de uma determinada matriz, seja sólida, líquida ou gasosa. Desta maneira, a apresentação destes dados experimentais na forma de gráficos pode facilitar a interpretação dos resultados e permitir a visualização do sistema como um todo, incluindo as interações entre os parâmetros envolvidos(2).

Dentro da Química Analítica podem-se destacar as ferramentas que acompanham o rápido desenvolvimento da eletrônica, especialmente importante para análises em campo e/ou miniaturização de sistemas, características encontradas principalmente na Eletroanalítica, que se baseiam nas propriedades elétricas de espécies em solução, tais como corrente, potencial e carga como parâmetros químicos. Os métodos de eletroanálise apresentam algumas vantagens frente às técnicas tradicionais. A principal delas é a possibilidade, na maioria das vezes, de avaliação direta da amostra, evitando as etapas laboriosas de separação ou pré-tratamento, benefício que normalmente não ocorre quando se utiliza de métodos cromatográficos ou espectroscópicos. Adicionalmente, as técnicas eletroanalíticas apresentam maior simplicidade e menor custo, tanto na aquisição como manutenção do equipamento. Estes fatores são totalmente refletidos, posteriormente, na análise em amostras complexas, tais como as biológicas e ambientais(3).

Além disso, os sistemas de detecção envolvendo a eletroquímica são bastante versáteis. Sua potencialidade para torná-los ainda mais rápidos ocorre com a associação de ferramentas quimiométricas. O sinergismo entre as duas metodologias se iniciou há 20 anos, quando em 1993 Brown e Bear publicaram um artigo crítico de revisão sobre o assunto(4). A partir deste momento, o número de publicações envolvendo eletroanálise e quimiometria aumenta a cada ano, conforme pode ser observado na Figura 1.

Figura 1. Número de publicações de métodos eletroanalíticos beneficiados pela quimiometria com os anos (1995-2013)

Figura 1 - texto 1

Fonte: Science-direct (palavras-chave: quimiometria e eletroanálise, sensores, voltametria, potenciometria. Acessado em 06/09/2013)

Analisando a Figura 1, observa-se que embora as publicações sejam crescentes, o número ainda é baixo. É necessário explorar mais essa combinação visando melhorar ou aumentar a capacidade da eletroanalítica, principalmente para que se torne mais competitiva quando comparada às técnicas mais consolidadas e, especialmente, no uso em amostras envolvendo a detecção de mais de um constituinte de interesse, simultaneamente, em misturas complexas, sem gerar falsos resultados (5).

Dentro da quimiometria, uma estratégia bastante inteligente na triagem de variáveis significativas em um sistema eletroanalítico se refere ao uso de planejamento de experimentos ou planejamento fatorial(6). Nesta ferramenta todos os parâmetros são considerados: a interação entre os fatores é avaliada e aquele mais significativo é considerado. Além disso, sua aplicação pode reduzir expressivamente a quantidade de experimentos requeridos para um objetivo particular(7). Esta característica contribui muito para a diminuição do tempo de análise e, sobretudo, para a minimização de geração de resíduos, colaborando com a denominada Química Verde.

A Química Verde é o uso de técnicas e metodologias que reduzem ou eliminam o uso ou geração de produtos, sub-produtos, solventes, reagentes etc. que são nocivos aos seres humanos e/ou ao ambiente. Esta mesma filosofia aplicada às análises químicas denomina-se Química Analítica Verde (QAV).

Dessa forma, a Química Analítica Verde (ou também denominada química analítica limpa ou métodos analíticos ambientalmente amigáveis) estuda metodologias analíticas alternativas que usem menor quantidade de reagentes tóxicos, gerem menos resíduos e, dessa forma, substitua metodologias que empregam grande quantidade de solventes orgânicos, consomem energia, produzem resíduos e provocam impacto ao ser humano e ao ambiente(8).

Galuszka e colaboradores elencam os 12 princípios da Química Analítica Verde(9):

  1. Técnicas analíticas diretas devem ser aplicadas para evitar o tratamento da amostra;
  2. Uso de mínima quantidade de amostra e número mínimo de amostras;
  3. Realização de medidas in situ;
  4. Integração de operações e processos analíticos para economizar energia e reduzir o uso de reagentes;
  5. Escolher métodos automatizados e miniaturizados;
  6. Evitar a derivatização;
  7. Gerar menor quantidade de resíduos analíticos e gerenciar os que forem produzidos;
  8. Dar preferência a métodos multianalitos ou multiparâmetros ao invés de métodos que determinam um analito por vez;
  9. Minimar o uso de energia;
  10. Preferir reagentes obtidos por fontes renováveis;
  11. Reagentes tóxicos devem ser eliminados ou substituídos;
  12. Aumentar a segurança do operador.

O desafio da Química Analítica Verde é alcançar o compromisso entre aumentar a qualidade dos resultados (como, por exemplo, precisão, exatidão, sensibilidade, seletividade) para os métodos analíticos ambientalmente amigáveis. Principalmente com relação às metodologias analíticas aplicadas a determinação de espécies em amostras de interesse ambiental, onde se destaca o monitoramento da qualidade de águas, uma vez que esta tem papel fundamental na manutenção de todos outros segmentos da natureza.

Neste contexto, a associação de métodos que minimizem o uso de reagentes, energia e de geração de resíduos, tais como os quimiométricos e eletroanalíticos, que visem à determinação de poluentes em águas naturais ou residuais, se insere na modernização da Química Analítica.

 


(1) ESTEBAN, M.; ARIÑO, C.; DÍAZ-CRUZ, J.M. Chemometrics for the analysis of voltammetric data. Trnds in Anal. Chem. Vol.25, n°1, p. 86-92, 2006.

(2) CORREIA, P.R.M.; FERREIRA, M.M.C. Reconhecimento de padrões por métodos não supervisionados: explorando procedimentos quimiométricos para tratamento de dados analíticos. Quim. Nova vol. 30, n°2, p.481-487, 2007.

(3) GALLI, A.; SOUZA, D.; GARBELLINI, G.S.; COUTINHO, C.F.B.; MAZO, L.H.; AVACA, L.A.; MACHADO, S.A.S. Utilização de técnicas eletroanalíticas na determinação de pesticidas em alimentos. Quim. Nova vol. 29, n°1, p. 105-112, 2006.

(4) BROWN, S.D.; BEAR JR, R.S. Chemometric Techniques in Electrochemistry: A Critical Review. Crit. Rev. Anal. Chem. Vol. 24, p. 99-131, 1993.

(5) NI, Y.; KOKOT, S. Does chemometrics enhance the performance of electroanalysis? Anal. Chim. Acta vol. 626, p. 130-146, 2008.

(6) VICENTINI, F.C.; FIGUEIREDO-FILHO, L.C.S.; JANEGITZ, B.C.; SANTIAGO, A.; PEREIRA-FILHO, E.R.; FATIBELLO-FILHO, O. Planejamento fatorial de superfície de resposta: otimização de um método voltamétrico para a determinação de Ag(I) empregando um eletrodo de pasta de nanotubos de carbono. Quim. Nova vol. 34, n°5, p. 825-830, 2011.

(7) TRINDADE, J.M.; MARTINIANO, L.C.; GONÇALVES, V.R.A.; SOUZA, A.G.; MARQUES, A.L.B.; BAUGIS, G.L.; FONSECA, T.C.O.; SONG, C.; ZHANG, J.; MARQUES, E.P. Anodic stripping voltammetry coupled with design of experiments for simultaneous determination of  Zn2+, Cu2+, Pb2+ and Cd2+ in gasoline. Fuel vol. 91, p.26-32, 2012.

(8) ARMENTA, S.; GARRIGUES, S.; DE LA GUARDIA, M., Green Analytical Chemistry, Trends in Anal. Chem. vol.27, nº 6, p.497- 511, 2008.

(9) GALUSZKA, A.; MIGASZEWSKI, Z.; NAMIESNIK, J. The 12 principles of green analytical chemistry and the significance mnemonic of green analytical practices, Trends in Anal. Chem. vol.50, p.78-84, 2013.

 

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Alessandra Borin e Renata Mendes
Publicado por Alessandra Borin e Renata Mendes

Alessandra Borin Nogueira é doutora pela UNICAMP, diretora da Faculdade e professora pesquisadora na Faculdade de Química da PUC-Campinas. Renata Kelly Mendes Valente é pós-doutora pela UNICAMP e professora pesquisadora na Faculdade de Química da PUC-Campinas.

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