Fluoreto presente em águas de abastecimento, pode ser determinado por titulação condutométrica, usando-se La(NO3)3 como titulante. O método proposto no presente trabalho exige a separação prévia de fluoreto da amostra, por destilação a 135ºC. O pH do destilado é ajustado entre 5,5 - 6,0; etanol é adicionado até atingir-se a proporção de 50%, titulando-se a solução resultante com La(NO3)3. Nessas soluções, fluoreto nas concentrações de 500 ppb e 2,0 ppm podem ser determinadas com precisões de 5% e 4%, respectivamente. Amostras naturais foram analisadas condutometricamente pelo método proposto, potenciometricamente com eletrodo íon seletivo de fluoreto, obtendo-se resultados compatíveis. / Fluoride ions in drinking water can be easily determined by condutometric titraction using La(NO3)3 as titrant. The sample must be destilled in H2S04 previously to separate the fluoride ions, at 1350 C. The destillated, in 50% ethanol is titrated with La(NO3)3 In these conditions, fluoride ions at the concentrations of 500 ppb and 2,0 ppm are determined with accuracy of, respectively, 5% and 4%. Natural samples of drinking water were analysed by this method and by the ion-selective method, with agreement among the results.

Fluoreto presente em águas de abastecimento, pode ser determinado por titulação condutométrica, usando-se La(NO3)3 como titulante. O método proposto no presente trabalho exige a separação prévia de fluoreto da amostra, por destilação a 135ºC. O pH do destilado é ajustado entre 5,5 - 6,0; etanol é adicionado até atingir-se a proporção de 50%, titulando-se a solução resultante com La(NO3)3. Nessas soluções, fluoreto nas concentrações de 500 ppb e 2,0 ppm podem ser determinadas com precisões de 5% e 4%, respectivamente. Amostras naturais foram analisadas condutometricamente pelo método proposto, potenciometricamente com eletrodo íon seletivo de fluoreto, obtendo-se resultados compatíveis. / Fluoride ions in drinking water can be easily determined by condutometric titraction using La(NO3)3 as titrant. The sample must be destilled in H2S04 previously to separate the fluoride ions, at 1350 C. The destillated, in 50% ethanol is titrated with La(NO3)3 In these conditions, fluoride ions at the concentrations of 500 ppb and 2,0 ppm are determined with accuracy of, respectively, 5% and 4%. Natural samples of drinking water were analysed by this method and by the ion-selective method, with agreement among the results.

Um grande crescimento no interesse por microdispositivos eletroforéticos tem sido observado nos últimos anos. Vantagens atrativas como baixo consumo de reagentes e diminutos tempos de analise são verificados. Microdispositivos fabricados usando toner de impressora e folhas de transparência (poliéster) vem a somar valores como baixo custo e simplicidade de confecção à técnica de micro-separação eletroforética. Entretanto, a aplicação analítica utilizando esse tipo de microdispositivo tem sido pouco explorada. <br />Neste trabalho o uso de microchips eletroforéticos fabricados em poliéster-toner (PT) é utilizado para a determinação simultânea do herbicida glifosato e seu maior metabólito, AMPA (ácido aminometilfosfônico). Em um primeiro momento, o trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia no qual utiliza condutometria sem contato (C4D) como sistema de detecção, aliada à separação eletroforética em microchips de PT. Vários parâmetros que regem uma boa confiabilidade analítica, tanto quanto otimizam a sensibilidade do sistema foram avaliados. <br />Em um segundo momento, ainda aliada à microchips de PT, a técnica de cronoamperometria foi utilizada como sistema de detecção. Nessa etapa do projeto estudos eletroquímicos foram inicialmente realizados em eletrodos convencionais de ouro e cobre, buscando averiguar qual metal apresenta maior sensibilidade para o herbicida glifosato. Tendo o metal cobre como melhor escolha, eletrodos planares foram construídos a partir da combinação das tecnologias da produção de máscaras de toner, e placas de circuito impresso como fonte de cobre. <br />Em ambas as metodologias desenvolvidas, picos bem resolvidos foram encontrados para os analitos em estudo. Tempos menores que 80 s foram gastos entre o processo de separação e detecção; uma boa repetibilidade também foi encontrada. Os valores de limite de detecção (LD) utilizando C4D foram 60,8 e 74,8 &micro;mol L-1 para glifosato e AMPA respectivamente. Como esperado, menores valores de LD foram obtidos na detecção amperométrica, com 1,88 &micro;mol L-1 para glifosato e 16,45 &micro;mol L-1 para AMPA. A aplicabilidade dos métodos foi verificada através da analise do herbicida e seu metabólito em amostras de água. Etapas de derivatização e pré-concentração off-line não foram usadas nesse trabalho, dessa forma os dois métodos desenvolvidos apresentaram como principais vantagens o extremo baixo custo, e a simplicidade de uso. / A large increase in interest in electrophoretic microdevices has been observed in recent years. Advantages attractive as low reagent consumption and low analytical time are checked. Microdevices fabricated using printer toner and polyester transparency sheets are the sum values as low cost and simplicity of the technique of making micro-electrophoretic separation. However, the analytical application using this type of microdevice has been little explored. <br />In this work the use of microchip electrophoresis fabricated on polyester-toner (PT) is used for the simultaneous determination of the herbicide glyphosate and its major metabolite, AMPA (aminomethylphosphonic acid). In a first moment, the work presents the development of a methodology in which the use capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) for determination of analytes is employed, coupled with electrophoretic separation in PT microchips. Several parameters that govern a good analytical reliability and with the intuit of optimizing the sensitivity of the system were evaluated. <br />In a second time and still allied to the PT microchips, the technique of chronoamperometry was used for detection. Electrochemical studies were initially conducted in conventional electrodes of gold and copper, looking for determine which metal is more sensitive to detect the herbicide glyphosate. Having the best choice planar copper electrodes were constructed from a combination of technologies for the production of toner masks, and printed circuit boards. <br />In both, C4D and chronoamperometric detection methodologies, well-resolved peaks were found for the glyphosate and AMPA. Time analysis of less than 80s were found including the separation and detection processes, and a good analytical repeatability was also found. The limits of detection (LOD) using C4D were 60,8 and 74,8 &micro;mol L-1 respectively for glyphosate and AMPA. As expected, lower LOD were obtained in the amperometric detection methodology, 1.9 &micro;mol L-1 for glyphosate, and 16.5 &micro;mol L-1 for AMPA. The applicability of the methods was tested by analyzing the herbicide and its metabolite in fortified water samples. Steps of derivatization and preconcentration off-line were not applied in this work, so the two methods showed as main advantages very low cost and time analysis, and simplicity of application.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um biossensor contendo transdução condutométrica sem contato (C4D, capacitively coupled contactless conductivity detection) e ácido fólico (FA) como biorreceptor em microchip, uma nova alternativa que poderá ser utilizada na determinação do biomarcador tumoral FR-&alpha;. Essa espécie exibe interações com FA altamente específicas, com constantes de formação da ordem de 109-1010. Os dispositivos microfluídicos, os quais consistiram de uma lâmina de vidro (integrando os eletrodos), dielétrico (contendo a fase biossensora) e substrato de poli(dimetilsiloxano) (PDMS, incorporando os microcanais), foram fabricados utilizando-se processos de fotolitografia e deposição de filmes finos em fase vapor. Objetivando melhorias nos níveis de detecção da C4D, estudos de sensibilidade com base em parâmetros da curva analítica foram conduzidos alterando-se a natureza do dielétrico e a configuração dos eletrodos. Posteriormente, estudos de caracterização foram realizados para as superfícies modificadas com os intermediários de imobilização; condições reacionais distintas (reagente, concentração, solvente e tempo) foram consideradas. As técnicas de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X foram usadas, respectivamente, a fim de se verificar a possível formação de aglomerados e permitir determinações qualitativas e quantitativas sobre as composições químicas das superfícies. Como resultado dos experimentos de sensibilidade e caracterização de superfície, adotamos os parâmetros seguintes para os ensaios de interações biomoleculares posteriores: filme de SiO2 como dielétrico, eletrodos seletivos à C4D com formato retangular e orientação antiparalela e monocamadas automontadas do reagente 3-aminopropil(trietoxisilano) como intermediário de imobilização de FA. As duas etapas finais do trabalho foram: otimização do tempo de funcionalização com FA (3, 5 e 7 h) e caracterização da fase biossensora, realizada a partir de medidas de C4D e microscopia de força atômica (AFM). Para o primeiro caso, os microchips foram aplicados a um padrão de anticorpo monoclonal específico a FA (&alpha;-FA). Os ensaios biomoleculares indicaram uma adsorção efetiva de FA junto à superfície de SiO2 silanizada, sem a ocorrência (ao menos em níveis significativos) de impedimentos estéricos de sua espécie bioativa. Dentre os tempos de funcionalização investigados, 3 h foi aquele que resultou em uma maior sensibilidade do método. Em termos da etapa de caracterização eletroquímica da fase biossensora, seus resultados mostraram haver correlação entre a resposta analítica e as interações FA/&alpha;-FA. Em adição, conforme indicaram as medidas de AFM, não houve alterações drásticas na morfologia do substrato (SiO2) em função dos processos de modificação química de superfície. Por fim, o uso da C4D como uma técnica de transdução em biossensores mostrou-se uma alternativa promissora para a análise do biomarcador tumoral FR-&alpha;. Dentre outros aspectos, essa plataforma analítica requer uma instrumentação simples, barata e portátil, não apresenta inconvenientes relacionados ao contato eletrodo/solução, dispensa o uso de mediadores redox e permite a determinação simultânea de multianalitos. Neste ínterim, alterações no transdutor devem ser implementadas visando um aumento na sensibilidade do método, o qual representa seu fator limitante principal. / This work describes the development of a biosensor containing capacitively coupled contactless conductivity transduction (C4D) and folic acid (FA) as bioreceptor in microchip, a new alternative that can be used in FR-&alpha; tumor biomarker analysis. FR-&alpha; exhibits highly specific interactions with FA, showing formation constants of the order of 109-1010. The microfluidic devices consisted of a glass layer (integrating the electrodes), dielectric (containing the biosensor phase), and poly(dimetilsiloxane) substrate (PDMS, incorporating microchannel). The microfabrication stage evolved photolithography processes, metal adsorption via sputtering, and plasma-enhanced vapor film deposition. In order to improve detection levels of C4D, sensitivity studies were conducted by changing the dielectric nature and electrode configuration. Through flow analysis with given electrolyte standards, the limits of detection and quantification were calculated based on analytical curve parameters. Subsequently, researches were performed to characterize the modified surfaces with immobilization intermediate considering reaction conditions distinct (reagent, concentration, solvent, and time). The techniques of scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were employed, respectively, aiming to verify the clusters formation and allow qualitative and quantitative determinations about the surfaces chemical composition. From the results of sensitivity experiments and surface characterization, we adopt the following parameters for the biomolecular interactions assays: SiO2 film as dielectric, C4D selective electrodes with rectangular shape and antiparallel orientation, and self-assembled monolayers of 3-aminopropyl(triethoxysilane) as intermediary for immobilization of FA. The two final steps of the work were: optimizing the FA functionalization time (3, 5, and 7 h) and phase biosensor characterization, made from measures of C4D and atomic force microscopy (AFM). For the first case, due to the absence of FR-&alpha; standard for purchase, the microchips were applied to FA specific monoclonal antibody (&alpha;-FA). The biomolecular assay indicated effective adsorption of FA, without occurrence (at least in significant levels) of steric hindrance of its bioactive specie. Among the investigated times of functionalization, 3 h resulted in a higher sensitivity of the method. In terms of biosensor phase electrochemical characterization stage, their results evidenced correlation between analytical response and FA/&alpha;-FA interactions. Additionally, as the AFM measurements showed, drastic changes in the morphology of the substrate (SiO2) with the surface modification processes did not occur. Finally, the use of the C4D as transduction technical in biosensors proved to be a promissory alternative for FR-&alpha; tumor biomarker analysis. Among other features, this platform has not drawbacks related to the electrode/solution contact, dispenses the use of redox mediators, allows the simultaneous determination of multianalytes, and employs an instrumentation that is simple, cheap, and portable. Nevertheless, changes in the transducer should be implemented to increase the method sensitivity, which represents its main limiting factor.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um biossensor contendo transdução condutométrica sem contato (C4D, capacitively coupled contactless conductivity detection) e ácido fólico (FA) como biorreceptor em microchip, uma nova alternativa que poderá ser utilizada na determinação do biomarcador tumoral FR-&alpha;. Essa espécie exibe interações com FA altamente específicas, com constantes de formação da ordem de 109-1010. Os dispositivos microfluídicos, os quais consistiram de uma lâmina de vidro (integrando os eletrodos), dielétrico (contendo a fase biossensora) e substrato de poli(dimetilsiloxano) (PDMS, incorporando os microcanais), foram fabricados utilizando-se processos de fotolitografia e deposição de filmes finos em fase vapor. Objetivando melhorias nos níveis de detecção da C4D, estudos de sensibilidade com base em parâmetros da curva analítica foram conduzidos alterando-se a natureza do dielétrico e a configuração dos eletrodos. Posteriormente, estudos de caracterização foram realizados para as superfícies modificadas com os intermediários de imobilização; condições reacionais distintas (reagente, concentração, solvente e tempo) foram consideradas. As técnicas de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X foram usadas, respectivamente, a fim de se verificar a possível formação de aglomerados e permitir determinações qualitativas e quantitativas sobre as composições químicas das superfícies. Como resultado dos experimentos de sensibilidade e caracterização de superfície, adotamos os parâmetros seguintes para os ensaios de interações biomoleculares posteriores: filme de SiO2 como dielétrico, eletrodos seletivos à C4D com formato retangular e orientação antiparalela e monocamadas automontadas do reagente 3-aminopropil(trietoxisilano) como intermediário de imobilização de FA. As duas etapas finais do trabalho foram: otimização do tempo de funcionalização com FA (3, 5 e 7 h) e caracterização da fase biossensora, realizada a partir de medidas de C4D e microscopia de força atômica (AFM). Para o primeiro caso, os microchips foram aplicados a um padrão de anticorpo monoclonal específico a FA (&alpha;-FA). Os ensaios biomoleculares indicaram uma adsorção efetiva de FA junto à superfície de SiO2 silanizada, sem a ocorrência (ao menos em níveis significativos) de impedimentos estéricos de sua espécie bioativa. Dentre os tempos de funcionalização investigados, 3 h foi aquele que resultou em uma maior sensibilidade do método. Em termos da etapa de caracterização eletroquímica da fase biossensora, seus resultados mostraram haver correlação entre a resposta analítica e as interações FA/&alpha;-FA. Em adição, conforme indicaram as medidas de AFM, não houve alterações drásticas na morfologia do substrato (SiO2) em função dos processos de modificação química de superfície. Por fim, o uso da C4D como uma técnica de transdução em biossensores mostrou-se uma alternativa promissora para a análise do biomarcador tumoral FR-&alpha;. Dentre outros aspectos, essa plataforma analítica requer uma instrumentação simples, barata e portátil, não apresenta inconvenientes relacionados ao contato eletrodo/solução, dispensa o uso de mediadores redox e permite a determinação simultânea de multianalitos. Neste ínterim, alterações no transdutor devem ser implementadas visando um aumento na sensibilidade do método, o qual representa seu fator limitante principal. / This work describes the development of a biosensor containing capacitively coupled contactless conductivity transduction (C4D) and folic acid (FA) as bioreceptor in microchip, a new alternative that can be used in FR-&alpha; tumor biomarker analysis. FR-&alpha; exhibits highly specific interactions with FA, showing formation constants of the order of 109-1010. The microfluidic devices consisted of a glass layer (integrating the electrodes), dielectric (containing the biosensor phase), and poly(dimetilsiloxane) substrate (PDMS, incorporating microchannel). The microfabrication stage evolved photolithography processes, metal adsorption via sputtering, and plasma-enhanced vapor film deposition. In order to improve detection levels of C4D, sensitivity studies were conducted by changing the dielectric nature and electrode configuration. Through flow analysis with given electrolyte standards, the limits of detection and quantification were calculated based on analytical curve parameters. Subsequently, researches were performed to characterize the modified surfaces with immobilization intermediate considering reaction conditions distinct (reagent, concentration, solvent, and time). The techniques of scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were employed, respectively, aiming to verify the clusters formation and allow qualitative and quantitative determinations about the surfaces chemical composition. From the results of sensitivity experiments and surface characterization, we adopt the following parameters for the biomolecular interactions assays: SiO2 film as dielectric, C4D selective electrodes with rectangular shape and antiparallel orientation, and self-assembled monolayers of 3-aminopropyl(triethoxysilane) as intermediary for immobilization of FA. The two final steps of the work were: optimizing the FA functionalization time (3, 5, and 7 h) and phase biosensor characterization, made from measures of C4D and atomic force microscopy (AFM). For the first case, due to the absence of FR-&alpha; standard for purchase, the microchips were applied to FA specific monoclonal antibody (&alpha;-FA). The biomolecular assay indicated effective adsorption of FA, without occurrence (at least in significant levels) of steric hindrance of its bioactive specie. Among the investigated times of functionalization, 3 h resulted in a higher sensitivity of the method. In terms of biosensor phase electrochemical characterization stage, their results evidenced correlation between analytical response and FA/&alpha;-FA interactions. Additionally, as the AFM measurements showed, drastic changes in the morphology of the substrate (SiO2) with the surface modification processes did not occur. Finally, the use of the C4D as transduction technical in biosensors proved to be a promissory alternative for FR-&alpha; tumor biomarker analysis. Among other features, this platform has not drawbacks related to the electrode/solution contact, dispenses the use of redox mediators, allows the simultaneous determination of multianalytes, and employs an instrumentation that is simple, cheap, and portable. Nevertheless, changes in the transducer should be implemented to increase the method sensitivity, which represents its main limiting factor.

Um grande crescimento no interesse por microdispositivos eletroforéticos tem sido observado nos últimos anos. Vantagens atrativas como baixo consumo de reagentes e diminutos tempos de analise são verificados. Microdispositivos fabricados usando toner de impressora e folhas de transparência (poliéster) vem a somar valores como baixo custo e simplicidade de confecção à técnica de micro-separação eletroforética. Entretanto, a aplicação analítica utilizando esse tipo de microdispositivo tem sido pouco explorada. <br />Neste trabalho o uso de microchips eletroforéticos fabricados em poliéster-toner (PT) é utilizado para a determinação simultânea do herbicida glifosato e seu maior metabólito, AMPA (ácido aminometilfosfônico). Em um primeiro momento, o trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia no qual utiliza condutometria sem contato (C4D) como sistema de detecção, aliada à separação eletroforética em microchips de PT. Vários parâmetros que regem uma boa confiabilidade analítica, tanto quanto otimizam a sensibilidade do sistema foram avaliados. <br />Em um segundo momento, ainda aliada à microchips de PT, a técnica de cronoamperometria foi utilizada como sistema de detecção. Nessa etapa do projeto estudos eletroquímicos foram inicialmente realizados em eletrodos convencionais de ouro e cobre, buscando averiguar qual metal apresenta maior sensibilidade para o herbicida glifosato. Tendo o metal cobre como melhor escolha, eletrodos planares foram construídos a partir da combinação das tecnologias da produção de máscaras de toner, e placas de circuito impresso como fonte de cobre. <br />Em ambas as metodologias desenvolvidas, picos bem resolvidos foram encontrados para os analitos em estudo. Tempos menores que 80 s foram gastos entre o processo de separação e detecção; uma boa repetibilidade também foi encontrada. Os valores de limite de detecção (LD) utilizando C4D foram 60,8 e 74,8 &micro;mol L-1 para glifosato e AMPA respectivamente. Como esperado, menores valores de LD foram obtidos na detecção amperométrica, com 1,88 &micro;mol L-1 para glifosato e 16,45 &micro;mol L-1 para AMPA. A aplicabilidade dos métodos foi verificada através da analise do herbicida e seu metabólito em amostras de água. Etapas de derivatização e pré-concentração off-line não foram usadas nesse trabalho, dessa forma os dois métodos desenvolvidos apresentaram como principais vantagens o extremo baixo custo, e a simplicidade de uso. / A large increase in interest in electrophoretic microdevices has been observed in recent years. Advantages attractive as low reagent consumption and low analytical time are checked. Microdevices fabricated using printer toner and polyester transparency sheets are the sum values as low cost and simplicity of the technique of making micro-electrophoretic separation. However, the analytical application using this type of microdevice has been little explored. <br />In this work the use of microchip electrophoresis fabricated on polyester-toner (PT) is used for the simultaneous determination of the herbicide glyphosate and its major metabolite, AMPA (aminomethylphosphonic acid). In a first moment, the work presents the development of a methodology in which the use capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) for determination of analytes is employed, coupled with electrophoretic separation in PT microchips. Several parameters that govern a good analytical reliability and with the intuit of optimizing the sensitivity of the system were evaluated. <br />In a second time and still allied to the PT microchips, the technique of chronoamperometry was used for detection. Electrochemical studies were initially conducted in conventional electrodes of gold and copper, looking for determine which metal is more sensitive to detect the herbicide glyphosate. Having the best choice planar copper electrodes were constructed from a combination of technologies for the production of toner masks, and printed circuit boards. <br />In both, C4D and chronoamperometric detection methodologies, well-resolved peaks were found for the glyphosate and AMPA. Time analysis of less than 80s were found including the separation and detection processes, and a good analytical repeatability was also found. The limits of detection (LOD) using C4D were 60,8 and 74,8 &micro;mol L-1 respectively for glyphosate and AMPA. As expected, lower LOD were obtained in the amperometric detection methodology, 1.9 &micro;mol L-1 for glyphosate, and 16.5 &micro;mol L-1 for AMPA. The applicability of the methods was tested by analyzing the herbicide and its metabolite in fortified water samples. Steps of derivatization and preconcentration off-line were not applied in this work, so the two methods showed as main advantages very low cost and time analysis, and simplicity of application.

A despeito dos avanços instrumentais, as titulações continuam sendo largamente aplicadas em laboratórios de química analítica. Seu amplo uso está relacionado com a boa exatidão em aplicações bem estabelecidas e freqüente indicação como método de referência (p. ex., farmacopéias), equipamentos simples, comuns e de custo reduzido, consumo moderado de tempo e de reagentes. Entre as técnicas de titulação, destacam-se as potenciométricas (TP), empregadas universalmente para a quantificação de um ou mais componentes ácidos ou básicos em soluções aquosas ou não aquosas, possibilitando ainda determinar as constantes de dissociação de ácidos e de protonação de bases. Na análise de dados de TP são, via de regra, empregados os métodos clássicos (derivadas), porém, para sistemas compreendendo componentes multiprotonáveis, as inflexões das curvas de titulação deixam ser nítidas, especialmente em baixas concentrações. Nestas condições desfavoráveis, ainda assim podem-se obter resultados satisfatórios recorrendo a métodos de linearização das curvas ou analisando os dados por regressão não linear (RNL), facilmente implementáveis em computadores, hoje disseminados nos laboratórios. Outra técnica clássica para acompanhamento de titulações é a condutimétrica (TC), menos utilizada que a TP nos dias atuais, salvo para ácidos ou bases muito fracas, servindo para prover dados complementares em estudos de formação de complexos ou na caracterização de amostras ambientais. Tipicamente os pontos estequiométricos coincidem com a intersecção de segmentos de reta. Para amostras muito diluídas, com sistemas multipróticos ou com elevada concentração de eletrólitos em relação às espécies tituladas, a interpretação gráfica fica dificultada e a precisão decai. Pesquisas recentes mostraram que é possível aproveitar informações obtidas por TP para alimentar modelos de regressão não linear de TC e, assim, obter informações mais completas das amostras estudadas. No presente trabalho, avançou-se nesta linha criando programas computacionais para a análise simultânea de dados obtidos por TC e TP, empregando o método de RNL e minimizando os desvios (ou o quadrado dos desvios) dos dois conjuntos completos de dados para prover caracterização mais completa das amostras e melhoria na precisão dos resultados. Um programa de simulação de dados de TC e TP das mais diversas combinações e concentrações de sistemas ácido-base, com recursos para acrescentar erros aleatórios às variáveis simuladas, foi também desenvolvido. Permitiu verificar a validade e potencialidade do método da TPC-RNL e aperfeiçoar o programa de análise simultânea de dados. O programa de TPC-RNL foi aplicado inicialmente à re-avaliação de dados de titulações de água de chuva anteriormente coletadas e analisadas por outro colaborador do grupo. Como exemplo de aplicação original a amostras reais difíceis tanto para a TC como a TP isoladamente, determinou-se, por TPC, baixas concentrações de ácidos orgânicos de baixo peso molecular em amostras obtidas do produto de oxidação acelerada do biodiesel. Os resultados se mostraram compatíveis com os obtidos por outro pesquisador que recorreu à eletroforese capilar, sendo que o pH, a condutividade e a força iônica das amostras também foi reproduzida pelo programa Peak Master alimentado com as concentrações ajustadas por RNL / Despite all the advances in instrumental techniques, titrations are still widely applied in analytical chemistry laboratories. Its widespread use is associated with good accuracy, well established applications, simple, readily available and low cost equipment, moderate consumption of time and reagents and frequent indication as a reference method (eg., Pharmacopoeias). Potentiometric titrations (PT) outstands among other techniques, being universally used for the quantification of one or more basic or acidic components in aqueous or non aqueous samples and enabling further determination of the dissociation constants of acids and bases. Data analysis of PT with the glass electrode is typically done by finding the inflections of the curves with help of simple derivatives. However, PT curves of systems with multiprotonable components, specially at very low concentrations, fail to show sharp inflections. Under such unfavorable conditions, satisfactory results can still be obtained by using curve linearization methods or nonlinear regression (NLR) methods, now at the reach of every laboratory computer. Another classic technique for following titrations is conductivity (CT), less used routinely than PT nowadays except for very weak acids or bases, but still valuable as a complementary technique in equilibrium studies of complex formation or for the characterization of environmental samples. The stoichiometric points of simple CTs are found at the intersection of line segments. For very dilute samples or for multiprotic systems or with high concentrations of electrolytes compared to the species to be titrated, the graphical interpretation becomes difficult and the accuracy declines. Recent research has shown that it is possible to harness information obtained by PT to render non-linear regression models of CT solvable, thus extracting more complete information of the samples. This dissertation is devoted to the development and evaluation of software for the simultaneous analysis of data from CT and PT gathered together in the laboratory or by simulation, using the method of NLR with minimization of the weighted deviations (or their squares) of the two full data sets to provide more complete characterization of the samples and to improve the precision of the results. A simulation program for generating CT and PT curves for freely combined acid-base systems over a wide concentration range, with features to add random errors to the simulated variables was also developed. The simulator was used to evaluate the validity and potentiality of the PCTNLR method and improve the software of simultaneous data analysis. The program of PCT-NLR was applied firstly to the re-evaluation of data from titrations of rainwater collected and analyzed previously by another contributor to the group. As an original application example to real samples that are difficult for CT or PT separately, low concentrations of organic acids of low molecular weight were determined by PCT-NLR in samples from accelerated biodiesel oxidation tests. The results were consistent with those obtained by another researcher who used the capillary electrophoresis. The pH, ionic strength and conductivity of the samples were also reproduced by the program Peak Master using concentrations adjusted by NLR

A eletroforese capilar (CE) é uma técnica de separação eficiente, que tem merecido grande atenção nas últimas duas décadas, e que oferece soluções analíticas alternativas ou complementares à cromatografia líquida num número crescente campos de aplicação, incluindo análises de fármacos, compostos biológicos e biogênicos, dentre outros. Entre as vantagens comparativas da técnica figuram separações mais rápidas com pequeno dispêndio de amostras, solução tampão (e solvente orgânico, se usado), baixo custo de operação e manutenção. Todavia, a exigüidade de amostra no capilar tem como reflexo, via de regra, limites de detecção menos favoráveis que os da HPLC, uma limitação significativa na análise de traços, suplantável por técnicas e procedimentos de extração/acumulação prévia dos analitos. Nesta tese concebeu-se e implementou-se a combinação inédita entre a CE e a préconcentração eletroquímica de metais. Novos dispositivos para extração líquido/gás/líquido mediada por membranas microporosas também foram propostos e aplicados à analise de aminas voláteis, sempre utilizando detector de condutância medida sem contato direto com a solução (C4D, contactless capacitively coupled conductivity detection). Primeiramente, sem recorrer à preconcentração, definiu-se condições de análise para 16 aminas (metilamina, dimetilamina, trimetilamina, propilamina, n-butilamina, s-butilamina, t-butilamina, hexilamina, DMAE, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, 1,3-diaminopropano, 1,4-diaminobutano, 1,5-diaminopentano e 1,6-diaminohexano) juntamente com íon amônio, e, para análise de 9 metais (TI++, Cd2+, Pb2+,Cr3+, Zn2+, Ag+, Cu2+, Co2+ e Ni2+). Um método completo para análise de dimetilaminoetanol em formulações cosméticas por CE-C4D foi desenvolvido e validado. Os estudos de extração e pré-concentração líquido/gás/líquido foram realizados utilizando filamento oco de Oxyphan preenchido com solução coletora. Foi construída cela para extração gasosa constituída de recipiente fechado no qual se introduz amostra com analitos voláteis, ou volatilizáveis pela adição de reagente e/ou aquecimento (pervaporação). A bobina coletora de filamento oco preenchido com solução coletora foi montada na parte interna da tampa da cela. Testes realizados com amostras de tecidos de peixe demonstraram o funcionamento do sistema, que poderá ser aperfeiçoado e aplicado, por exemplo, à análise de aminas biogênicas primárias de baixo peso molecular, indicadoras de decomposição de certos alimentos. Criou-se também extrator microvolumétrico em que o filamento de Oxyphan é montado concentricamente no interior de um capilar de sílica fundida, para realização de estudos de extração líquido/gás/líquido em fluxo. Um sistema em fluxo compreendendo válvulas e microbombas foi montado e colocado sob controle de um programa de computador (Labview), que, entre outras funções, controla o deslocamento da solução coletora exposta no filamento oco (13 &#181;L) até o ponto exato da interface em que se dá a injeção no capilar da CE. Pela primeira vez recorreu-se à acumulação eletroquímica (ECPC) de analitos num sistema FIA-CE-C4D - uma configuração baseada inteiramente na eletroquímica -, visando expandir os limites de detecção das determinações e eliminar interferência de matriz por troca de meio. Implementou-se a pré-concentração catódica seguida de redissolução anódica com uma célula eletroquímica especial, em que o capilar da eletroforese é posicionado junto ao eletrodo de trabalho, feito de ouro obtido a partir de CD\'s graváveis. Uma célula microfluídica ECPC-FIA-CE-C4D também foi construída. Tomando íons Cu2+ como sistema modelo, demonstrou-se o aumento do sinal referente aos íons cobre(lI) no eletroferograma para tempos crescentes de acumulação eletroquímica. Para a solução de alto teor salino contendo mistura dos íons Cd(II), Pb(II), Zn(lI) e Cu(II), comprovou-se a eliminação da interferência da matriz por troca de meio antes da redissolução anódica. Os testes iniciais indicam que os novos dispositivos e sistemas propostos nesta tese para uso em conjunto com a CE têm potencialidade para desencadear novas pesquisas, desenvolvimento de métodos e aplicações, sendo passíveis também de miniaturização e automação. / Capillary electrophoresis (CE) is an efficient separation technique that evolved rapidly in the last couple of decades, now offering complementary or alternative analytical solutions to liquid chromatography for an expanding number of application fields including drugs, biological and biogenic compounds. Some comparative advantages of CE are faster separation, very low consumption of buffer solutions and samples (and organic solvents, if any), lower maintenance and operational costs. However, the quantification of a few nanoliters of analyte in a capillary, as a rule, compromises the detection limits attainable by HPLC, a shortcomming in trace analysis, suplantable by extraction/preconcentration of the analytes from the sample. The combination of electrochemical preconcentration (ECPC) with CE is first proposed in this thesis and tested with metal ions. New devices for liquid/gas/liquid extraction based on microporous filaments filled with a collector solution were proposed and applied to the analysis of volatile amines, The detector of choice was the C4D (capacitively coupled contactless conductivity detection) and CE-C4D working conditions were defined for the separation and determination of: i) 16 amines (methylamine, dimethylamine, trimethylamine, propylamine, n-butylamine, s-butylamine, t-butylamine, hexilamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, DMAE, 1,3-diaminopropane, 1,4- diaminobutane, 1,5-diaminopentane and 1,6-diaminohexane) plus ammonium, ii) nine metallic ions (Tl+, Cd2+, Pb2+, Cr3+ Zn2+, Ag+, Cu2+, Co2+ e Ni2+). A complete method of analysis for Dimethyl-amino-ethanol (DMAE) in cosmetic formulations was established and validated. Liquid/gas/liquid extraction studies were based on the use of a polypropylene microporous filment (Oxyphan® ) filled with the collection solution. A closed cell was devised in which an Oxyphan® coil is installed beneath the cap and volatilization of sample components can be promoted by heating (pervaporation) or addition of a reactant. The device was successfully tested with fish samples by the detection of primary low molecular weight biogenic amines, a procedure of special interest in fast checking of fish or other foods for decomposition. A microvolumetric version of the liquid/gas/liquid extractor was created with an Oxyphan® hollow fiber mounted concentrically inside a silica capillary. A flow system comprising the micropumps, solenoid valves and the microextrator was designed, automatically operated under software control (Labview). This FIA-CE system was tested by the extraction/enrichment of volatile amines in the collecting solution (13 &#181;L) followed by accurate displacement to the interface with the CE capillary by the micropumps. Pioneering work with ECPC-FIA-CE-C4D an all-electrochemical system was conducted in this thesis aiming expanded detection limits and matrix effect reduction. An electrochemical cell for the interface with FIA-CE system was built in acrylic using gold electrodes made from gold-sputtered CD-Rs. A microfluidic version of the cell interfaced with the CE capillary was also conceived. The full system was evaluated by using Cu2+ as a model specie; an increase in analytical signal was observed as a function of the cathodic deposition time before stripping. For a mixture of Cd2+, Cu2+, Zn2+ and Pb2+ in a high saline media, elimination of the matrix interference by medium exchange before stripping was demonstrated. Initial favorable evaluations show that the devices and systems proposed in 12 the thesis have the potential to engender further research of methods and applications as well as miniaturization and automation of procedures.

A presente dissertação trata da implementação e otimização de um sistema de detecção condutométrica sem contato capacitivamente acoplada (C4D) para Eletroforese Capilar (CE). O sistema é caracterizado pela compactação do sistema de detecção, versatilidade e flexibilidade de instalação em diferentes equipamentos comerciais de eletroforese capilar e home made. Desde a década de 80, a eletroforese capilar vem se consolidando como uma das técnicas de separação mais relevantes. Normalmente, os instrumentos comerciais são disponibilizados com detectores ópticos e detectores eletroquímicos. A C4D é utilizada em eletroforese capilar posicionando-se dois eletrodos tubulares envoltos ao capilar. A aplicação de sinais de alta frequência entre os eletrodos permite monitorar variações de condutividade da solução dentro do capilar. Assim, a resposta do detector depende de diversos fatores como mobilidade do analito, do co-íon do eletrólito, da frequência e amplitude do sinal aplicado entre os eletrodos e da geometria dos mesmos. A ausência de componentes móveis torna o presente detector compacto (6,5 cm3) e robusto. O presente C4D é constituído de um oscilador local funcionando a 1,1 MHz, um circuito capaz de converter corrente em tensão, retificar e filtrar os sinais analógcos, além de apresentar um conversor de sinais analógicos em digitais (Conversor A/D) de alta resolução (21 bits efetivos). Outra vantagem é a possibilidade de determinar o diâmetro interno do capilar através da leitura do conversor A/D quando se faz passar um fluxo de ar e, posteriormente água através do capilar. A diferença de leitura de conversor A/D pode ser convertida em diâmetro interno mediante uma curva de calibração. Em uma aplicação típica, os limites de detecção baseado no critério 3s (sem filtragem inicial) foi de 0,6, 0,4, 0,3, 0,5, 0,6 e 0,8 &#181;mol L-1 para K+, Ba2+, Ca2+, Na+, Mg2+ e Li+, respectivamente, é comparável a outras implementações de alta qualidade de um detector condutométrico sem contato capacitivamente acoplado. / This dissertation deals with the implementation and optimization of a Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D) applied to capillary electrophoresis (CE). The system is characterized by compaction of the detection system, installation flexibility and versatility in different commercial capillary electrophoresis equipment and home-made. Since the 80s, capillary electrophoresis has been consolidated as one of the most important separation techniques. Typically, commercial instruments are available to optical detectors and electrochemical detectors. The C4D is used in capillary electrophoresis positioning two electrodes encased in tubular capillary. The application of high frequency signals between the electrodes allows monitoring changes in conductivity of the solution within the capillary. Thus, the detector response depends on several factors such as mobility of the analyte, the co-ion electrolyte, the frequency and amplitude of the signal applied between the electrodes and the geometry of the same. The absence of moving parts makes this compact detector (6.5 cm3) and robust. This C4D is composed of a local oscillator, working at 1.1 MHz, a circuit capable of converting current into voltage, rectify and filter the analogs signals, besides presenting a high-resolution analog-to-digital converter (ADC) (21 bits effective). Another advantage is the possibility of determining the internal diameter of the capillary by reading the ADC when it is passed a stream of air and then water through the capillary. A readings different ADC can be converted into inner diameter through a curve a calibration curve. In a typical application, the detection limits based on the 3s criterion (without baseline filtering) was 0.6, 0.4, 0.3, 0.5, 0.6 and 0.8 &#181;mol L-1 for K+, Ba2 +, Ca2 +, Na+, Mg2+ and Li+, respectively, is comparable to other high-quality implementations of a capacitively coupled contactless conductivity detector.

A despeito dos avanços instrumentais, as titulações continuam sendo largamente aplicadas em laboratórios de química analítica. Seu amplo uso está relacionado com a boa exatidão em aplicações bem estabelecidas e freqüente indicação como método de referência (p. ex., farmacopéias), equipamentos simples, comuns e de custo reduzido, consumo moderado de tempo e de reagentes. Entre as técnicas de titulação, destacam-se as potenciométricas (TP), empregadas universalmente para a quantificação de um ou mais componentes ácidos ou básicos em soluções aquosas ou não aquosas, possibilitando ainda determinar as constantes de dissociação de ácidos e de protonação de bases. Na análise de dados de TP são, via de regra, empregados os métodos clássicos (derivadas), porém, para sistemas compreendendo componentes multiprotonáveis, as inflexões das curvas de titulação deixam ser nítidas, especialmente em baixas concentrações. Nestas condições desfavoráveis, ainda assim podem-se obter resultados satisfatórios recorrendo a métodos de linearização das curvas ou analisando os dados por regressão não linear (RNL), facilmente implementáveis em computadores, hoje disseminados nos laboratórios. Outra técnica clássica para acompanhamento de titulações é a condutimétrica (TC), menos utilizada que a TP nos dias atuais, salvo para ácidos ou bases muito fracas, servindo para prover dados complementares em estudos de formação de complexos ou na caracterização de amostras ambientais. Tipicamente os pontos estequiométricos coincidem com a intersecção de segmentos de reta. Para amostras muito diluídas, com sistemas multipróticos ou com elevada concentração de eletrólitos em relação às espécies tituladas, a interpretação gráfica fica dificultada e a precisão decai. Pesquisas recentes mostraram que é possível aproveitar informações obtidas por TP para alimentar modelos de regressão não linear de TC e, assim, obter informações mais completas das amostras estudadas. No presente trabalho, avançou-se nesta linha criando programas computacionais para a análise simultânea de dados obtidos por TC e TP, empregando o método de RNL e minimizando os desvios (ou o quadrado dos desvios) dos dois conjuntos completos de dados para prover caracterização mais completa das amostras e melhoria na precisão dos resultados. Um programa de simulação de dados de TC e TP das mais diversas combinações e concentrações de sistemas ácido-base, com recursos para acrescentar erros aleatórios às variáveis simuladas, foi também desenvolvido. Permitiu verificar a validade e potencialidade do método da TPC-RNL e aperfeiçoar o programa de análise simultânea de dados. O programa de TPC-RNL foi aplicado inicialmente à re-avaliação de dados de titulações de água de chuva anteriormente coletadas e analisadas por outro colaborador do grupo. Como exemplo de aplicação original a amostras reais difíceis tanto para a TC como a TP isoladamente, determinou-se, por TPC, baixas concentrações de ácidos orgânicos de baixo peso molecular em amostras obtidas do produto de oxidação acelerada do biodiesel. Os resultados se mostraram compatíveis com os obtidos por outro pesquisador que recorreu à eletroforese capilar, sendo que o pH, a condutividade e a força iônica das amostras também foi reproduzida pelo programa Peak Master alimentado com as concentrações ajustadas por RNL / Despite all the advances in instrumental techniques, titrations are still widely applied in analytical chemistry laboratories. Its widespread use is associated with good accuracy, well established applications, simple, readily available and low cost equipment, moderate consumption of time and reagents and frequent indication as a reference method (eg., Pharmacopoeias). Potentiometric titrations (PT) outstands among other techniques, being universally used for the quantification of one or more basic or acidic components in aqueous or non aqueous samples and enabling further determination of the dissociation constants of acids and bases. Data analysis of PT with the glass electrode is typically done by finding the inflections of the curves with help of simple derivatives. However, PT curves of systems with multiprotonable components, specially at very low concentrations, fail to show sharp inflections. Under such unfavorable conditions, satisfactory results can still be obtained by using curve linearization methods or nonlinear regression (NLR) methods, now at the reach of every laboratory computer. Another classic technique for following titrations is conductivity (CT), less used routinely than PT nowadays except for very weak acids or bases, but still valuable as a complementary technique in equilibrium studies of complex formation or for the characterization of environmental samples. The stoichiometric points of simple CTs are found at the intersection of line segments. For very dilute samples or for multiprotic systems or with high concentrations of electrolytes compared to the species to be titrated, the graphical interpretation becomes difficult and the accuracy declines. Recent research has shown that it is possible to harness information obtained by PT to render non-linear regression models of CT solvable, thus extracting more complete information of the samples. This dissertation is devoted to the development and evaluation of software for the simultaneous analysis of data from CT and PT gathered together in the laboratory or by simulation, using the method of NLR with minimization of the weighted deviations (or their squares) of the two full data sets to provide more complete characterization of the samples and to improve the precision of the results. A simulation program for generating CT and PT curves for freely combined acid-base systems over a wide concentration range, with features to add random errors to the simulated variables was also developed. The simulator was used to evaluate the validity and potentiality of the PCTNLR method and improve the software of simultaneous data analysis. The program of PCT-NLR was applied firstly to the re-evaluation of data from titrations of rainwater collected and analyzed previously by another contributor to the group. As an original application example to real samples that are difficult for CT or PT separately, low concentrations of organic acids of low molecular weight were determined by PCT-NLR in samples from accelerated biodiesel oxidation tests. The results were consistent with those obtained by another researcher who used the capillary electrophoresis. The pH, ionic strength and conductivity of the samples were also reproduced by the program Peak Master using concentrations adjusted by NLR