Development of analytical methods for the determination of phosphine gas

A fosfina é um gás inflamável, instável e altamente tóxico que é produzido pela hidrólise de fosfetos metálicos como alumínio, manganês ou zinco. Quando o gás é produzido no laboratório é utilizado a metodologia proposta pela FAO, no entanto na última década tem sido introduzidos os princípios da química verde o que suscita um interesse no uso de metodologias com toxicidade reduzida além de propôs um método analítico prático para a padronização de solução gasosa de fosfina. No presente trabalho foi proposto um sistema para produção de fosfina em escala laboratorial mais simples e controlado comparado com o sistema tradicional. Além disso foram desenvolvidos três métodos analíticos para a sua determinação. O primeiro método desenvolvido foi o iodométrico. As condições experimentais em que o método apresentou melhor resposta foi em um tempo de reação de 35 min. Foram obtidas figuras de mérito mostrando um valor de 0,99 como coeficiente de determinação, limite de detecção (LoD) de 0,062 mL e de quantificação (LoQ) de 0,208 mL, em uma faixa analítica de trabalho no intervalo de 0,208 mL até 1,5 mL de fosfina. O segundo foi um método espectrofotométrico baseado na descoloração do azul de metileno. Foram estabelecidas condições experimentais de azul de metileno (40 μmol L -1 ), na presença de Cu(ll) que atua no meio como catalisador, em pH 9,0, para obter a curva analítica com coeficiente de determinação 0,90, LoD 0,79 mmol L -1 e LoQ 2,62 mmol L -1 , em uma faixa analítica de trabalho no intervalo de 2,62 mmol L -1 até 9,0 mmol L -1 . O terceiro método foi o método de análise de imagem baseado na avaliação do sinal analítico obtido de uma imagem digital e foi otimizado para a quantificação de fosfina, pela obtenção de uma curva analítica com coeficiente de determinação de 0,99, LoD de 0,714 mmol L -1 e LoQ de 2,377 mmol L -1 , em uma faixa analítica de trabalho no intervalo de 2,3 mmol L -1 até 9,0 mmol L -1 . Uma curva analítica foi construída para propor outra alternativa de desenvolvimento de método em trabalhos futuros obtendo um coeficiente de determinação de 0,99, valores de LoD de 5,64 μL e LoQ de 18,77 μL, com uma faixa de trabalho de 5,64 μL até 100 μL.Phosphine is a flammable, unstable and highly toxic gas that is produced by the hydrolysis of metal phosphides such as aluminum, manganese or zinc. When the gas is produced in the laboratory, the methodology proposed by the FAO is used, however in the last one the principles of green chemistry have been introduced, which provokes an interest in the use of methodologies with reduced toxicity, besides proposing a practical analytical method for the standardization of Gaseous phosphine solution. In the present work, a simpler and more controlled system of phosphine production was proposed in laboratory scale compared to the traditional system. In addition, three analytical methods have been developed for their determination. The first method developed was the iodometric. The experimental conditions in which the method presented the best response was at a reaction time of 35 min. We obtained figures of merit showing a value of 0.99 as determination coefficient, detection limit (LoD) of 0.062 mL and quantification (LoQ) of 0.208 mL, in an analytical range of work in the range of 0.208 mL to 1.5 mL of phosphine. The second was a spectrophotometric method based on methylene blue discoloration. Experimental conditions of methylene blue (40 μmol L -1 ) were established in the presence of Cu (II), which acts in the medium as a catalyst at pH 9.0, to obtain the analytical curve with determination coefficient of 0.90, LoD 0.79 mmol L -1 and LoQ 2.62 mmol L -1 , in an analytical working range in the range of 2.62 mmol L -1 to 9.0 mmol L -1 . The third method was the method of image analysis based on the evaluation of the analytical signal obtained from a digital image and was optimized for the quantification of phosphine by obtaining an analytical curve with determination coefficient of 0.99, LoD of 0.714 mmol L -1 and LoQ of 2.377 mmol L -1 , in an analytical working range in the range of 2.3 mmol L -1 to 9.0 mmol L -1 . An analytical curve was constructed to propose another alternative of method development in future works, obtaining a coefficient of determination of 0.99, LoD values of 5.64 μL and LoQ of 18.77 μL, with a working range of 5.64 μL to 100 μL