SENSORES ELETROQUÍMICOS: CONSIDERAÇÕES SOBRE MECANISMOS DE FUNCIONAMENTO E APLICAÇÕES NO MONITORAMENTO DE ESPÉCIES QUÍMICAS EM AMBIENTES MICROSCÓPICOS

SENSORES ELETROQUÍMICOS: CONSIDERAÇÕES SOBRE MECANISMOS DE FUNCIONAMENTO E

APLICAÇÕES NO MONITORAMENTO DE ESPÉCIES QUÍMICAS EM AMBIENTES MICROSCÓPICOS

INTRODUÇÃO

O atual panorama da Eletroanalítica

As técnicas eletroquímicas constituem-se em poderosa ferramenta

para os químicos analíticos na resolução de seus problemas, especialmente

por causa de algumas características vantajosas como a

elevada sensibilidade das determinações, custo moderado e

portabilidade1-3. A versatilidade das técnicas eletroquímicas também

merece destaque visto que é possível controlar as reações eletródicas

modificando a interface eletrodo-solução e selecionando-se

criteriosamente o potencial aplicado à célula. A facilidade de

automação em virtude da medição de sinais elétricos, a possibilidade

de proceder à especiação de íons metálicos em certos casos e a “compatibilidade

ambiental”, pois o reagente empregado é o elétron, também

consistem em aspectos que conferem aos métodos eletroanalíticos

uma posição de destaque no contexto da Química Analítica.

Inerentes às propriedades acima destacadas, aparecem aspectos

desvantajosos das medições eletroquímicas, principalmente quando

comparadas às efetuadas com técnicas espectroscópicas. Um dos

problemas refere-se à interação do eletrodo com a amostra, que em

muitos casos ocasiona perda ou irreprodutibilidade nas medidas. O

conjunto de compostos passíveis de determinação eletroanalítica

também é menos abrangente que no caso das técnicas espectroscópicas.

Finalmente, deve-se destacar a natural aversão às técnicas

eletroquímicas em razão do sofisticado e nem sempre muito bem

compreendido processo heterogêneo de transferência de elétrons

que ocorre na interface eletrodo-solução.

No atual panorama da Eletroanalítica, pesquisas nas quais se

utilizam detectores amperométricos acoplados a sistemas de separação

têm recebido atenção crescente, especialmente nos casos em

que se deseja a miniaturização do sistema analítico4-16. Uma justificativa

para esta motivação inclui a disponibilidade de tecnologias

que facilmente viabilizam a fabricação de eletrodos em escala

micrométrica, a preços relativamente baixos. Além disso, a sensibilidade

das determinações não é comprometida pela redução do tamanho

do sensor ou da célula, como é o caso dos métodos

espectroscópicos, uma vez que a reação de interesse ocorre na região

interfacial eletrodo/solução e, portanto, não depende do volume

da amostra. Alta sensibilidade analítica pode também ser obtida

empregando-se espectroscopia de massa ou fluorescência por laser

induzido17. Entretanto, os instrumentos requeridos para o emprego

destas técnicas são muito mais caros e de maior porte que um

potenciostato, o qual pode ser facilmente construído em um “chip”

de poucos centímetros. Desta forma, a fabricação de sistemas analíticos

compactos que empregam detecção amperométrica tem sido

proposta na literatura e o aspecto diferencial prende-se à possibilidade

de realizar todas as operações analíticas de maneira integrada

e contínua em um único instrumento8,15,16. Há vários exemplos na

literatura em que a associação da eletroforese capilar com detecção

amperométrica é proposta no desenvolvimento de equipamentos internacionalmente

conhecidos como μTAS (“micro total analysis

system”) ou “lab-on-a-chip”18-20. Ainda no que tange ao uso de

detectores amperométricos em sistemas hidrodinâmicos, cumpre

destacar que a possibilidade de redução da exposição do eletrodo a

contaminações provenientes de amostras reais constitui-se em fator

relevante e que justifica os seguidos progressos oriundos da

introdução de amostras por sistemas FIA ou BIA (“batch injection

analysis”)21,22.

Sensores eletroquímicos: um panorama resumido

Sensores químicos são dispositivos que permitem a coleta de

dados e obtenção de informações com manipulação mínima do sistema

estudado. Desta forma, os resultados obtidos podem ser analisados

e correlacionados com outros parâmetros no ambiente em que

estão inseridos. Estes dispositivos possuem características peculiares

que os distinguem de métodos instrumentais de largo porte, os

quais, por usa vez, são cada vez mais precisos, sensíveis e seletivos,

mas não permitem a obtenção de informações in situ e em

Vol. 29, No. 6 Sensores eletroquímicos