Os materiais empregados em implantes cirúrgicos devem levar em consideração diferentes aspectos de forma a garantir a qualidade destes produtos. Entre as características quedevem ser observadas estão as possíveis reações entre os materiais dos implantes com tecidos e fluidos biológicos, reações com outros materiais, possíveis efeitos de radiação e campos magnéticos e/ou eletromagnéticos sobre o material. Os diferentes tipos de aço inoxidável empregados em implantes cirúrgicos podem conter no máximo
de manganês em sua constituição.
Como responsável pela avaliação da qualidade de uma nova prótese fabricada em aço inoxidável você deve emitir um laudo a respeito do conteúdo de manganês neste material. Assim, uma amostra de
de aço foi dissolvida com 20 mL de uma solução aquosa de
e tratada com solução oxidante (para transformar todo manganês presente em permanganato). Após, foi diluída com água deionizada até um volume de 50 mL . A amostra apresentou uma absorbância de 0,258.
Todas as soluções padrão empregadas nesta determinação, foram preparadas nas mesmas condições da amostra. A absorbância, de uma série de diferentes soluções padrão de permanganato de potássio, foi medida em 525 nm . Os resultados obtidos estão descritos na tabela abaixo.
Como responsável pela avaliação da qualidade de uma nova prótese fabricada em aço inoxidável você deve emitir um laudo a respeito do conteúdo de manganês neste material. Assim, uma amostra de
Todas as soluções padrão empregadas nesta determinação, foram preparadas nas mesmas condições da amostra. A absorbância, de uma série de diferentes soluções padrão de permanganato de potássio, foi medida em 525 nm . Os resultados obtidos estão descritos na tabela abaixo.
|
A |
---|---|
1,0 | 0,014 |
2,0 | 0,032 |
5,0 | 0,108 |
10,0 | 0,216 |
20,0 | 0,444 |
25,0 | 0,544 |
35,0 | 0,754 |
Construa a curva analítica para a determinação de manganês e determine qual a concentração
de manganês nesta amostra de aço inoxidável. Comente a respeito da possibilidade de utilização deste material em humanos.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente determinar a quantidade de manganês (
) presente em uma amostra de aço inoxidável usando dados de absorbância e construir uma curva analítica. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre espectrofotometria, preparar a curva padrão com os dados fornecidos e depois calcular a concentração de manganês na amostra. No final, vamos comentar se esse material é seguro para uso em humanos considerando o limite máximo de 2% de manganês.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é espectrofotometria. É uma técnica que mede a quantidade de luz que uma substância absorve. A absorbância (
) está relacionada à concentração da substância na solução. A relação é dada pela Lei de Beer-Lambert:
Onde:
-
é a absorbância, -
é o coeficiente de absorção molar, -
é a largura da célula (em cm), -
é a concentração da solução.
No nosso caso, vamos usar as concentrações conhecidas de permanganato de potássio (
) e suas respectivas absorbâncias para construir a curva padrão.
Passo 3
Vamos tabular os dados fornecidos:
|
A |
---|---|
1,0 | 0,014 |
2,0 | 0,032 |
5,0 | 0,108 |
10,0 | 0,216 |
20,0 | 0,444 |
25,0 | 0,544 |
35,0 | 0,754 |
Passo 4
Agora, precisamos construir a curva padrão relacionando a concentração de
com a absorbância. Vamos plotar esses valores em um gráfico, onde:
- Eixo X: Concentração (
) - Eixo Y: Absorbância (A)
Depois de plotar os pontos, traçamos uma linha de tendência que melhor se ajusta aos dados. Essa linha será usada para determinar a concentração de manganês na amostra a partir da sua absorbância.
Passo 5
Observando os dados, percebemos que a relação entre concentração e absorbância parece ser linear. Podemos calcular a equação da reta (linha de tendência) usando a fórmula:
Onde:
-
é o coeficiente angular (inclinação da reta), -
é o coeficiente linear (interseção com o eixo Y).
Para simplificar, vamos considerar que a linha passa pela origem (
), já que quando a concentração é zero, a absorbância também é zero. Assim, a equação fica:
Calculando a inclinação
:
Usando dois pontos para facilitar, por exemplo,
e
:
Portanto, a equação da reta é:
Passo 6
Agora, vamos usar a absorbância da amostra para encontrar a concentração de manganês. A absorbância da amostra é
.
Usando a equação da reta:
Resolvendo para
:
Passo 7
Agora, precisamos relacionar essa concentração com a massa de manganês na amostra de aço inoxidável. Sabemos que foram dissolvidos
de aço em
da solução final.
Primeiro, vamos calcular a quantidade de manganês na solução:
Passo 8
Agora, calculamos a porcentagem em massa (
) de manganês no aço:
Substituindo os valores:
Resposta
A concentração de manganês na amostra de aço inoxidável é aproximadamente
. Como este valor está bem abaixo do limite máximo de
estabelecido para implantes cirúrgicos, o material analisado é seguro para utilização em humanos.