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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2005.tde-16112006-110659
Document
Author
Full name
Andréa Keller Maruchi
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2005
Supervisor
Committee
Rocha, Fábio Rodrigo Piovezani (President)
Correia, Paulo Rogério Miranda
Nogueira, Ana Rita de Araújo
Title in Portuguese
Fracionamento de fósforo em plantas empregando diferentes procedimentos de preparo de amostras e sistemas de análise em fluxo monossegmentado
Keywords in Portuguese
Análises em fluxo
Fósforo
Material vegetal
Multicomutação
Abstract in Portuguese
Neste trabalho, foram avaliados diferentes procedimentos para tratamento de amostra de material vegetal, visando o fracionamento de fósforo (determinação das frações orgânica e inorgânica, solúvel e insolúvel). Os procedimentos avaliados visavam a conversão das diferentes frações em ortofosfato, minimizando tempo, consumo de reagentes e geração de resíduos. Foi desenvolvido um sistema de análises em fluxo monossegmentado empregando comutadores discretos (válvulas solenóides) para controlar a inserção das bolhas de ar e das alíquotas de amostras e reagentes. Para a determinação de fosfato, foi empregada a reação de formação do azul de molibdênio, empregando molibdato de amônio e ácido ascórbico como reagentes. Resposta linear foi obtida entre 0,50 e 25,0 mg L-1 P, descrita pela equação A = 0,0402 + 0,0377C (mg L-1 P), r = 0,999 para soluções preparadas em água. A sensibilidade diminuiu 8 % e 22 % quando se trabalhou com solução de referência em 0,35 mol L-1 e 0,70 mol L-1 HNO3, respectivamente. Limite de detecção de 0,024 mg L-1 P (99,7% de confiança), coeficiente de variação de 3,5% (n = 10) e freqüência de amostragem de 38 medidas/hora foram estimados. O consumo de reagentes foi de 5,0 mg de ácido ascórbico e 0,60 mg de molibdato de amônio por determinação. O sistema de análises em fluxo monossegmentado mostrou-se pouco susceptível a efeitos de matriz e perturbações por efeito Schlieren causadas por variações de acidez das amostras de planta. O sistema foi aplicado ao fracionamento de fósforo em uma planta que é utilizada como adubo verde (Crotalaria Juncea). Foram avaliados procedimentos para extração de fósforo, como o emprego de agitação mecânica empregando água ou ácido nítrico diluído como extrator (extração de fósforo solúvel), fotodegradação do fósforo orgânico solúvel em meio ácido com persulfato de amônio e digestão ácida assistida por microondas (determinação de fósforo total e de fósforo orgânico solúvel). Para determinação de fósforo total, foram avaliados procedimentos empregando diferentes massas de material vegetal, diferentes concentrações de HNO3 e adição de H2O2 como oxidante auxiliar. Bons resultados foram obtidos empregando 100 mg de material vegetal e 500 µL HNO3 concentrado, sendo desnecessária a adição de H2O2. O programa de aquecimento, com duração total de 29 min foi constituído pelas seguintes etapas: 1-rampa (5 min)/patamar (1 min): 140 ºC; 2-rampa (4 min)/patamar (5 min): 180 ºC; 3-rampa (4 min)/patamar (10 min): 220 ºC. Na determinação de fósforo inorgânico solúvel, a mesma eficiência de extração foi obtida empregando 0,20 mol L-1 HClO4, 0,05 mol L-1 HNO3 ou água como extrator em 10 minutos de agitação. Para a determinação do fósforo orgânico solúvel, foram avaliados diferentes massas de persulfato de amônio e diferentes tempos de irradiação. Obteve-se boa eficiência empregando 0,1 g de persulfato de amônio, em meio ácido com um tempo de irradiação de 30 min. Digestão ácida assistida por microondas também foi empregada para a determinação de fósforo orgânico solúvel; o programa de aquecimento empregado foi o mesmo para a determinação de fósforo total. Bons resultados foram obtidos empregando 5,5 mL do extrato solúvel e 500 µL HNO3 concentrado. Os resultados para as diferentes frações foram concordantes com os obtidos por ICP-OES a nível de confiança de 95%.
Title in English
Phosphorus fractionation in plant materials exploiting procedures for sample preparation and monosegmented flow analysis
Keywords in English
Flow analysis
Multicommutation
Phosphorus
Plant materials
Abstract in English
In this work, different sample treatment procedures were evaluated for fractionation of phosphorous in plant material (determination of organic and inorganic, soluble and insoluble fractions). The evaluated procedures aimed the conversion of different fractions in ortophosphate, minimizing time, reagent amounts and waste generation. It was developed a monosegmented flow system using discrete commutators (solenoid valves) to control the insertion of air bubbles, samples and reagents. For the determination of phosphate, it was used the reaction of molibdenium blue formation, using ammonium molibdate and ascorbic acid as reagents. Linear response was observed within 0.50 and 25.0 mg L-1 P, described by the equation A = 0.0402 + 0.0377C (mg L-1 P), r = 0.999 for solutions prepared in water. The sensitivity decreased about 8 and 22 % for reference solutions in 0.35 mol L-1 and 0.70 mol L-1 HNO3, respectively. Detection limit of 0.024 mg L-1 P (99.7% confidence level), coefficient of variation of 3.5% (n = 10) and sampling rate of 38 measurements per hour were estimated. The reagent consumption was 5.0 mg ascorbic acid and 0.60 mg ammonium molibdate per determination. The flow system was less prone to matrix effects and perturbations by Schlieren effect, both caused by variations of acidity in the samples. The system was applied to fractionation of phosphorous in a plant used as green manure (Crotalaria juncea). Several procedures for phosphorous extraction were evaluated, such as mechanic agitation using water or diluted nitric acid as extractor (extraction of soluble phosphorous), photodegradation of organic soluble phosphorous in acid medium and acid digestion assisted by microwaves (determination of total phosphorous and organic phosphorous). For determination of total phosphorous, procedures using different mass of plant material, different concentrations of HNO3 concentrated and addiction of H2O2 as auxiliary oxidant were evaluated. Good results were obtained using 100 mg of plant material and 500 µL HNO3, not being necessary the addiction of HO2. The heating program, with 29 min duration was constituted by the steps: 1-ramp (5 min)/hold (1 min): 140 ºC; 2-ramp (4 min)/hold (5 min): 180 ºC; 3-ramp (4 min)/hold (10 min): 220 ºC. In inorganic soluble phosphorous determination, the same extraction efficiency was obtained using 0.20 mol L-1 HClO4, 0.05 mol L-1 HNO3 or water as extractor in 10 minutes of agitation. For the determination of organic soluble phosphorous, different amounts of ammonium persulphate and different irradiation times were evaluated. It was obtained a good efficiency using 0.1 g of ammonium persulphate in acid medium with an irradiation time of 20 min. Acid digestion assisted by microwaves was also used for determination of organic soluble phosphorous; the heating program was the same applied for total phosphorous determination. Good results were attained using 5.5 mL of soluble extract and 500 µL HNO3 concentrated. The results for the different fractions agreed with the obtained by ICP-OES at the 95% confidence level.
 
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Publishing Date
2008-04-30
 
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  • MARUCHI, A. K., e ROCHA, F. R. P. An improved procedure for phosphorous fractionation in plant materials exploiting sample preparation and monosegmented flowanalysis [doi:10.1016/j.microc.2006.01.010]. Microchemical Journal [online], 2006, vol. 82, nº 2, p. 207-213.
  • MARUCHI, A. K., et al. Especiação de fósforo em plantas empregando diferentes procedimentos de preparo de amostras e sistema de análises em fluxo monossegmentado. In XIII Encontro Nacional de Química Analítica e I Congresso Ibero-Americano de Química Analítica, Niterói, 2005. Resumo.
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