Sensor ph

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Quim. Nova, Vol. 28, No. 5, 932-936, 2005

Educação

USO DE MEMBRANAS DE NAFION PARA A CONSTRUÇÃO DE SENSORES ÓPTICOS PARA MEDIDAS DE pH
Silvia Cristina Lopes Pinheiro e Ivo M. Raimundo Jr.*
Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, CP 6154, 13084-971 Campinas - SP
Recebido em 22/6/04; aceito em 4/1/05; publicado na web em 13/4/05

USE OF NAFION® MEMBRANES FOR THECONSTRUCTION OF OPTICAL SENSORS FOR pH MEASUREMENTS. The
behaviour of Nafion® polymeric membranes containing acid-base dyes, bromothymol blue (BB) and methyl violet (MV), were
studied aiming at constructing an optical sensor for pH measurement. BB revealed to be inadequate for developing sensing phases
due to the electrostatic repulsion between negative groups of their molecules and the negative chargeof the sulfonate group of the
Nafion®, which causes leaching of the dye from the membrane. On the other hand, MV showed to be suitable due to the presence
of positive groups in its structure. The membrane prepared from a methanolic solution whose Nafion®/dye molar ratio was 20
presented the best analytical properties, changing its color from green to violet in the pH range from 0.6 to 3.0. Themembrane can
be prepared with good reproducibility, presenting durability of ca. 6 months and response time of 22 s, making possible its use for
pH determination in flow analysis systems.
Keywords: optical sensor; optode; pH sensor.

INTRODUÇÃO
Os sensores químicos de fibras ópticas, também conhecidos
como optodos1-3 ou optrodos4, combinam as vantagens oferecidas
pelas fibras ópticas comsistemas químicos de transdução. Nestes
sensores, a fase sensora (transdutor químico) é constituída por um
reagente imobilizado, sensível e preferencialmente seletivo a um
dado analito, que gera o sinal óptico, o qual é relacionado à concentração da espécie de interesse.
A imobilização de um reagente pode ser realizada fisicamente,
por adsorção, oclusão ou atração eletrostática, ouquimicamente,
através de ligação covalente5. A imobilização física do reagente
por adsorção na superfície é a mais simples de ser efetuada, sendo
assim, empregada com regularidade. Entretanto, tem como principal desvantagem o baixo tempo de vida útil do sensor, pois o
reagente pode ser facilmente lixiviado, dado que sua interação com
o suporte é relativamente fraca6. A oclusão do reagente em umamatriz polimérica, embora, a princípio, possa aumentar o tempo
de resposta do sensor em função da espessura da membrana, permite a obtenção de fases sensoras de maior durabilidade, pois o
reagente permanece preso no interior da membrana, sendo lixiviado
com maior dificuldade5. A imobilização covalente do reagente2,7 na
matriz adequada é considerada eficiente, pois minimiza a perda do
reagente porlixiviação. A literatura relata o uso de vários materiais poliméricos adequados para imobilizar o reagente covalentemente, sendo mais comumente usados os derivados da celulose2,8-13. As membranas assim obtidas oferecem optodos com tempos de resposta curtos, vida útil longa e grande estabilidade.
Os métodos que empregam sensores ópticos são baseados nas
mudanças das propriedades ópticas doreagente imobilizado, por
meio de medidas de reflexão, dispersão, difusão de luz, interferência, absorção, refração e difração. Quando um destes fenômenos
acontece, as mudanças nas propriedades ópticas resultam na modulação de uma ou mais das seguintes propriedades: comprimento
de onda (cor), amplitude, fase ou polarização14. O princípio de funcionamento básico dos optodos é simples. A luz de umafonte apro*e-mail: ivo@iqm.unicamp.br

priada é introduzida dentro da fibra óptica e guiada para a região
onde interage com a fase sensora. Esta interação resulta em uma
modificação do sinal óptico, que está relacionado à informação
química desejada; o sinal volta pela mesma ou outra fibra, sendo
guiado até um sistema de detecção de luz, para ser medido5.
Um grande número de optodos tem sido...
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