[pt] Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia analítica visando determinar chumbo em querosene e em óleo lubrificante. A voltametria de redissolução anódica com o eletrodo de filme de bismuto (BiFE) foi empregada com a medição do analito nas amostras realizada em meio microemulsionado. O modo de varredura utilizado foi o de onda quadrada (SWV) sendo o desempenho do BiFE comparado com o desempenho observado com o uso do eletrodo de gota pendente de mercúrio (HMDE), este tradicionalmente utilizado nas análises voltamétricas de metais. Na otimização da composição da microemulsão (ME) para o querosene obtevese melhor resultado, em termos de estabilidade e resposta analítica, com 77% de 1-propanol, 13% de fase aquosa (5% ácido nítrico concentrado e 8% água) e 10% de amostra v/v (valores percentuais em volume). No caso da ME para óleo lubrificante a composição otimizada foi 80% de butanol, 10% de fase aquosa (sendo 5% de ácido nítrico concentrado e 5% de água) e 10% amostra dissolvida em xileno. Em ambos os casos, o ácido nítrico serviu como fonte de eletrólitos e para a conversão de espécies químicas metaloorgânicas de chumbo para a forma inorgânica. Após a otimização dos parâmetros instrumentais, os limites de detecção (3sb/a) foram estimados na ordem de nmol L-1 independentemente do eletrodo empregado. Testes de recuperação em material de referência certificado (NIST 1085a) e em amostras fortificadas com Pb (tanto na forma inorgânica quanto na metaloorgânica) indicaram valores recuperados entre 98 e 100%. Os resultados foram confirmados por análises das mesmas amostras por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica. Foi realizado um estudo para avaliar a magnitude das fontes de incerteza de medição voltamétrica de chumbo e o impacto de cada uma das fontes na incerteza combinada. Verificou-se que a contribuição relacionada com a preparação das soluções (padrões e amostras) foi a mais relevante, indicando a necessidade de se traçar novas estratégias de preparação de soluções e de amostragem para a minimização da incerteza combinada. A partir desse estudo, mostrou-se a viabilidade do uso de meio microemulsionado na determinação eletroanalítica de metais em frações de petróleo mais pesadas. / [en] In the presente work, was developed an analytical method aiming the determination of lead in kerosen and in lubricating oil. Anodic redissolution voltammetry with a bismuth-film electrode was employed by measuring the analyte in the sample microemulsions. Square-wave scanning mode (SWV) was employed and the BiFE performance was compared to the one achieved using the static drop mercury electrode (HDME), the later a more traditional electrode for voltammetric analysis for metals. The optimization of the composition of kerosene microemulsion (ME) indicated best results, in terms of stability and analytical response, with 77% of 1-propanol , 13% of aqueous phase (5% concentrated nitric acid and 8% water) and 10% of sample (percent values in volume). For the lubricating oil, the ME composition was 80% of buthanol , 10% of aqueous phase (5% concentrated nitric acid and 5% water) and 10% of sample previously dissolved in xylene. In both cases, the nitric acid played a role as a source of electrolytes and in converting lead metallo-organic species in the inorganic form. After the optimization of experimental parameters, limits of detection were in the nmol L-1 range no matter the type of electrode employed. Recovery tests in certified reference materials (NIST 1085a) and in lead-fortified samples (either with inorganic and metallo-organic form) indicated recovered values between 98 and 100%. These results were confirmed by analyzing the same samples by electrothermal atomic absorption spectrometry. A study was also made to evaluate the measurement uncertainty sources and magnitudes of the voltammetric determination of lead and the impact of each of the sources in the combined uncertainty. As a result, the contribution of the preparation of solutions (samples and standards) was found to be the most relevant source of uncertainty, indicating the need for establishing alternative strategies for such procedures, aiming the minimization of the combined uncertainty. This work has demonstrated the viability of using microemulsions for eletroanalytical determination of metals in petroleum fractions.

[pt] O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos (50 a 95 por cento) contendo traços de compostos inorgânicos (principalmente de S, N, O e metais pesados). Elementos traço são normalmente encontrados no petróleo como ocorrência natural, associados ao processo de formação. Embora presentes apenas em quantidades pequenas (níveis de microgramag−1 ou ng g−1), sua determinação é de grande importância, devido seu alto potencial de contaminação do meio ambiente e de interferência durante o processo de refino. Estes elementos podem causar corrosão nas torres de refino, envenenar catalisadores e/ou causar reações secundárias indesejáveis nas operações de refino. Além disso, os metais pesados, quando presentes nos derivados de petróleo, são relacionados ao seu mau desempenho, redução da sua estabilidade térmica por catalisar reações oxidativas e, no caso da nafta, interferência nos processos petroquímicos. Os riscos ambientais dependem da toxidade e da concentração de cada elemento, bem como a interferência no refino depende do metal e de sua concentração. Assim, foram estudados procedimentos rápidos, simples, exatos e precisos para a determinação de elementos traço em petróleo e alguns derivados pela espectrometria de absorção atômica com forno de grafite. Para amostras de diesel, gasolina e nafta, são propostos procedimentos para a determinação de As e Mn em nível de ng mL−1. A estabilização das amostras foi necessária e obtida pela formação de sistemas de três componentes, preparadas pela mistura de volumes adequados da amostra, do propan-1-ol e da solução aquosa de HNO3, resultando em um meio unifásico, indefinidamente estável. A utilização de modificação de matriz foi investigada. A otimização multivariada definiu a composição ótima da microemulsão, bem como o programa de temperatura. Os limites de detecção nas amostras originais para As foram 1,8, 1,2 e 1,5 ng mL−1 e para Mn foram 0,6, 0,5 e 0,3 ng mL−1 para diesel, gasolina e nafta, respectivamente. A exatidão dos métodos foi confirmada por testes de recuperação e por análise de um conjunto de amostras comerciais por procedimentos comparativos independentes. Para amostras de petróleo, são propostos procedimentos para a determinação direta de Ni, Cu, Fe e V, usando um acessório de amostragem de sólidos, sem qualquer prétratamento da amostra. Uma solução de Pd + Triton X-100 foi utilizada como modificador químico. As temperaturas de pirólise e atomização, bem como a massa do Pd foram definidas por otimização multivariada. Os limites de detecção nas condições otimizadas foram 230, 10, 200 e 800 pg de Ni, Cu, Fe e V, respectivamente. A exatidão dos métodos foi confirmada pela análise de materiais de referência certificados de petróleo, bem como por comparação com métodos independentes. Para todos os procedimentos propostos, a calibração com solução analítica aquosa foi possível. / [en] Petroleum is a complex mixture of hydrocarbons (50 to 95 percent) and nonhydrocarbons (mainly S, N, O and heavy metal compounds). Metallic traces are normally found in petroleum as naturally occurring elements associated to the formation process. Although present only in small amounts (Microgram −1 or ng g−1 levels), their determination is of great interest because of their high potential of environmental contamination and interference in the refining process. They may corrode refinery equipment, poison and foul catalysts and/or cause undesirable side reactions in refinery operations. Moreover, heavy metals present in petroleum derivates such as diesel, gasoline and naphtha are related to poor performance and reduction of their thermal stability. Thus, fast, simple and reliable procedures for the determination of trace metals in petroleum and its derivates by graphite furnace atomic absorption spectrometry were studied. For diesel, gasoline and naphtha samples, procedures for the determination of As and Mn (ng mL−1 levels) are proposed. Sample stabilization was necessary and achieved by the formation of three component system prepared by mixing appropriate volumes of the samples, propan-1-ol and nitric acid aqueous solution, resulting in a one-phase medium indefinitely stable (microemulsion). The use of matrix modification was also investigated. Multivariate optimization defined the optimum microemulsion composition as well as the temperature program. The limits of detection in the original samples for As were 1.8, 1.2 and 1.5 ng ml−1 while for Mn they were 0.6, 0.5 and 0.3 ng mL-1 for diesel, gasoline and naphtha, respectively. Methods accuracies were confirmed by recoveries tests and the analysis of a set of commercial samples by the proposed and independent comparative procedures. For petroleum samples, procedures for the direct determination of Ni, Cu, Fe and V using a solid sampling accessory, without any sample pre- treatment, are proposed. A Pd+Triton X-100 solution was used as chemical modifier. The pyrolysis and atomization temperatures, as well as the Pd mass were defined by multivariate optimization. The limits of detection at the optimized conditions were 230, 10, 200 and 800 pg for Ni, Cu, Fe and V, respectively. Methods` accuracies were confirmed by the analysis of oil certified reference materials as well as by comparison with independent methods. For all proposed procedures, calibration using aqueous analytical solutions was possible.

[pt] Métodos de análise para determinação de elementos-traço em amostras oleosas e pastosas são necessários, por exemplo, no caso do petróleo e em suas frações mais pesadas, para os quais os elementos-traço indicam características do tipo do petróleo, correlacionando-o com a localização geográfica da jazida. Além disso, a quantificação destes elementos tem utilidade nas interpretações geoquímicas relacionadas com maturidade térmica, correlação óleo-óleo e migração primária e secundária do óleo e na obtenção de informações que permitem a criação de estratégias para realizar o refino do óleo, prevenindo contaminação dos catalisadores, corrosão de equipamento e potencial dano ambiental. No caso de óleos e gorduras vegetais, a presença destes elementos, mesmo em baixas concentrações ((mi)g g-1), pode acelerar processos oxidativos que geram peróxidos, aldeídos, cetonas, ácidos e epóxidos, que além de causarem a rancidez prematura dos óleos produzem efeitos patológicos no sistema digestivo e potencializam a ação de alguns carcinogênicos. As técnicas espectrométricas baseadas no uso do plasma (ICP OES e ICP-MS) estão entre as mais utilizadas na determinação de elementos- traço nesses tipos de amostra. Porém, os procedimentos de preparação de amostra mais tradicionalmente usados são os que destroem a matriz das amostras, solubilizando-as em ácidos inorgânicos fortes. Neste trabalho, novas estratégias de preparação de amostras de petróleo, óleo diesel, asfaltenos, óleos comestíveis, manteiga e margarina foram desenvolvidas visando à utilização do tradicional procedimento de nebulização de solução para introdução de amostra no plasma. No caso do óleo diesel, a estratégia avaliada foi a de preparação de amostras na forma de emulsão com n-propanol. Nesse caso, um planejamento fatorial indicou que fatores importantes para a determinação de elementos refratários foram tanto a massa de amostra na composição da emulsão (até 25% em massa) quanto a acidificação da emulsão. As amostras de óleo cru, óleos vegetais e gorduras vegetais foram preparadas como microemulsão em n-propanol. Alternativamente, um procedimento de extração assistida por ultra-som foi desenvolvido. A emulsão de óleo cru com n-propanol mostrou ser um bom meio de estabilização dos analitos em solução. No caso da extração ácida assistida por ultra-som para óleo cru, um planejamento fatorial mostrou que os fatores importantes para a determinação de elementos-traço foram, o tempo de aquecimento da amostra, a concentração do ácido nítrico e a exposição ao ultra-som. Para as amostras de óleos e gorduras vegetais, a otimização das proporções de componentes na emulsão com n- propanol proporcionou boa estabilidade e homogeneidade das amostras de óleo de oliva e óleo de soja (6 % em massa de óleo) e para margarina e manteiga (5 % m/m de óleo). Para o método da extração ácida assistida por ultra-som, as condições otimizadas para a preparação da amostra permitiram também a análise por ICP-MS, cujos resultados são discutidos e comparados com os resultados obtidos por ICP OES. Para as amostras de asfaltenos, o procedimento proposto foi o de extração em HNO3 concentrado assistida por ultrasom. Nesse caso, os mesmos parâmetros otimizados para o óleo cru foram usados. Os parâmetros operacionais foram otimizados para obtenção dos parâmetros de mérito, sendo a aplicação dos métodos propostos confirmada por testes de recuperação além de comparação com resultados obtidos com procedimentos tradicionais para esse tipo de amostra. Assim, nessa tese, foram desenvolvidos métodos para a determinação de Cr, Mo, V e Ti em óleo diesel e em óleo combustível, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Mo, Ni, Ti, V e Zn em óleo cru, Fe, Ni e V em asfaltenos. Cd, Co, Cr, Cu, Mn e Ni foram determinados em óleos e gorduras comestíveis utilizando preparação de amostra como microemulsão em n-propanol. Já Al, Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, V e Zn foram determinados após extração ácida assistida por / [en] Analytical methods for the determination of trace elements in oily and viscous samples are necessary, for example, in the case of crude oil and its heavy fractions, where trace elements indicate specific oil characteristics and the geographic location of the natural deposit. Moreover, the quantification of these elements is relevant for geochemical interpretations concerning thermal maturity, oil-oil correlations and primary and secondary oil migration. Knowledge on trace element characteristics of crude oil is also important in oil refining strategies to prevent contamination of catalysts as well as equipment corrosion, and to minimize environmental pollution. In the case of vegetal oils and fats, the presence of certain elements, even in low concentrations ((mi)g g-1); can speed up oxidative processes and premature rancidity of oils, which may cause pathological effects in the digestive system, including cancer. Spectrometric techniques based on inductively coupled plasma (ICP OES and ICPMS) are extensively used for determination of trace elements in such type of samples due to their sensitivities and multielemental features. In the case of oils and fats, the samples have to be generally decomposed by wet-ashing procedures with mineral acids, prior to the elemental determinations. In this work, new strategies for sample preparation of crude oil, diesel, asphaltenes, edible oils, butter and margarine have been developed, which allow the use of the traditional procedure for sample introduction into the ICP by solution nebulization. In the case of diesel oil, the proposed strategy was the preparation of samples as emulsions with n-propanol. Factorial design studies showed that the important factors for the quantitative determination of refractory metals were the sample amount in the emulsion (up to 25% in weight) and the acidification of the emulsion. Crude oil samples, vegetable oils and fats have been prepared as n-propanol microemulsions. Alternatively, an ultrasound-assisted trace metal extraction procedure was developed. The crude oil emulsions with n-propanol were found to be a good environment to keep the analytes in solution. In the case of the ultrasound-assisted acid extraction for crude oil, a factorial design indicated that the important factors for the determination of trace elements have been the sample heating time, the nitric acid concentration and the ultrasound exposure time. For vegetable oils and fats, the optimization of the npropanol emulsion components provided good stability and homogeneity olive and soy oils (6 % of oil in weight) and for margarine and butter (5 % of oil in weight). For the ultrasound-assisted acid extraction, the optimized conditions for sample preparation also allowed the analysis of the extracts by ICP-MS, which results were compared with the ones obtained by ICP OES. For asphaltene samples, the proposed procedure was the ultrasound- assisted acid extraction in concentrated HNO3 using similar conditions employed for crude oil. The figures of merit for the proposed methods were achieved under optimized experimental and instrumental conditions and validations were performed by analysis of certified reference materials (when available), recovery tests, and by comparison of results obtained using traditional sample preparation procedures for this type of sample. Methods for the determination of Cr, Mo, V and Ti in fuel and diesel oils, for Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Mg, Ni, Ti, V and Zn in crude oil and for Fe, Ni and V in asphaltenes have been developed. Cd, Co, Cr, Cu, Mn and Ni in edible oils and fats have been determined using the microemulsification in n-propanol, while Al, Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, V and Zn have been determined after acid extraction in HNO3. The analyses were carried out by using the external calibration method with internal standardization by Sc (in the case of ICP OES). The ultrasound-assisted acid extraction method for t

[pt] Nanopartículas de dióxido de estanho foram obtidas a partir da reação de soluções aquosas de sais de estanho em sistemas de microemulsão e comparadas, em relação às suas propriedades texturais, estruturais e de condutividade elétrica, com nanopartículas do mesmo óxido obtidas pelo método convencional de precipitação. Foram realizadas alterações nos métodos utilizados a fim de se verificar a influência dos parâmetros de síntese, tais como: natureza da fase orgânica e do surfactante, tempo e temperatura de reação. Paralelamente, óxidos comerciais de titânio, alumínio e silício foram submetidos aos métodos de impregnação seca e de microemulsão. A influência desses métodos nas propriedades texturais, estruturais e no comportamento térmico desses óxidos foi estudada. As amostras obtidas foram caracterizadas por adsorção de N2, difração de raios X, espectroscopia de reflectância difusa na região do UV-visível e microscopia eletrônica de transmissão. Também foram realizadas análises de condutividade elétrica e de densidade aparente. As análises mostraram, no caso do óxido de estanho, que o método envolvendo microemulsões, apesar da grande dificuldade experimental, apresentou resultados semelhantes ao método convencional em relação ao tamanho de cristalito, à condutividade elétrica e à diferença de energia entre os orbitais HOMO-LUMO. Entretanto, o método de precipitação gerou o óxido de estanho com maior área superficial, 245 m(2)g(-1). Para os óxidos comerciais, diferenças significativas na textura das amostras foram encontradas. No caso do óxido de titânio, os resultados indicam que o método de impregnação afeta a estrutura desse óxido de forma a permitir a transformação da fase (anatásio/rutilo) em temperaturas mais baixas. / [en] Tin oxide nanoparticles have been obtained from the reaction of aqueous solutions of tin salts in microemulsion systems and compared with the same oxide nanoparticles obtained by the precipitation conventional method. Changes have been made in the methods used in order to verify the influence of synthesis parameters, such as: organic phase and surfactant nature, reaction time and temperature. In addition, titanium, aluminum and silicon commercial oxides have been subjected to dry impregnation and microemulsion methods. The influence of the method used in the textural and structural properties, and thermal behavior of these oxides have been studied. The samples have been characterized by adsorption of N2, X-ray diffraction, diffuse reflectance spectroscopy in the UVvisible range, and transmission electron microscopy. Furthermore, electrical conductivity and apparent density analysis have been performed. Despite difficult encountered in microemulsion systems experiments, tin oxide thus obtained is similar to the conventional method on crystallites size, electrical conductivity and the difference of energy between HOMO-LUMO orbitals results. However, precipitation method generated tin oxide with larger surface area, approximately 245 m(2)g(-1). For commercial oxides, significant differences on texture of the samples have been found. In the case of TiO2, the results also indicate that the dry impregnation method affects the structure so that phase transformation (anatase to rutile) occurs at lower temperatures.