Revista Brasileira de Geociências 28(2): 169-172, junho de 1998 DETERMINAÇÃO DOS ELEMENTOS TERRAS RARAS EM AMOSTRAS GEOLÓGICAS POR ICP/AES UTILIZANDO MINICOLUNAS ROBSON COTA DE OLIVEIRA* & GERALDO RESENDE BOAVENTURA** ABSTRACT RARE EARTH ELEMENTS DETERMINATION IN GEOLOGICAL SAMPLES B Y ICP/AES USING MINICOLUMNS The determination of the rare earth elements (REE) by a simple, quick and low cost method is presented. The method involves sample decomposition, ion-exchange separation using minicolumns and determination of REE (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb and Lu) by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP/AES). Geochemical references samples were used for accuracy and precision evaluation. The results are close to the recommended values with relative standard deviations consistem with the literature, demonstrating efficiency, and compatibility with the conventional methods. The recuperation of the heavy REE, Ho, Er, Yb and Lu was 100%; Nd, Sm, Eu, Gd and Dy is 98-99%; Ce is 94% and La 85%. The method allows to analyse 18 samples/hour, representing quick and high performance procedures for geological materiais. Keywords: rare earth determinations, ion-exchange, minicolumns, ICP/AES. RESUMO A determinação dos Elementos Terras Raras (ETR) por um método simples, rápido e de baixo custo é apresentado. O método envolve a decomposição da amostra, separação por troca iônica utilizando minicolunas e leitura dos ETR (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb e Lu) por Espectrometria de Emissão Atômica com fonte de Plasma (ICP/AES). Amostras de referência geoquímica foram utilizadas para avaliar a exatidão e precisão do método. Os resultados obtidos situam-se próximo aos valores recomendados, com desvios padrão relativo consistentes com os da literatura, demonstrando eficiência e compatibilidade com os métodos convencionais. O percentual de recuperação dos ETR pesados Ho, Er, Yb e Lu foi de 100%; do Nd, Sm, Eu, Gd e Dy foi de 98% a 99%; do Ce 94% e La 85%. O método proposto permite análise de até 18 amostras/hora, representando um procedimento de menor tempo e maior eficiência para materiais geológicos. Palavras-chaves: determinação de terras raras, troca-iônica, minicoluna, ICP/AES. INTRODUÇÃO O conhecimento dos teores dos ETR em rochas ou solos é de grande importância em estudos petrogenéticos, metalogenéticos, na prospecção mineral e no entendimento da evolução crustal. As técnicas instrumentais mais comuns utilizadas na de- terminação dos ETR são a Ativação Neutrônica, Espec- trometria de Massa com Diluição Isotópica, Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP/AES ) e Espectrometria de Massa com fonte de Plasma (ICP-MS ). As duas primeiras apesar de apresentarem sensi- bilidade, exatidão e precisão necessárias na determinação dos ETR em amostras geológicas são de custo e tempo de análise elevados, dificultando a sua aplicação em análises de rotina. Com o desenvolvimento da Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-AES), reduziram-se os limites de detecção, o efeito matriz e aumen- taram a precisão, exatidão, faixa linear dinâmica e o volume de literatura a respeito, demonstrando a eficiência da técnica. O método normalmente utilizado na determinação destes ele- mentos por ICP/AES é baseado na decomposição da amostra, separação por troca iônica dos elementos da matriz e leitura no instrumento. Os primeiros estudos envolvendo a separação dos ETR em coluna de troca iônica foram realizados por Strelow (1978), e o processo de separação e determinação por ICP/AES tem sido utilizado por diversos autores (Walsh et al 1981, Crock & Licthe 1982, Dutra 1984, Roelandts 1986, Watkins & Nolan 1992, Boaventura & Furtado 1993, Oliveira 1995). A separação dos ETR por troca iônica é um processo bastante eficiente e conveniente. Os maiores problemas do método tem sido o emprego de colunas com grande quanti- dade de resina (10a 20g), o que implica em grandes volumes de eluição (300-800 mL), aumentando o tempo e o custo das análises. Neste trabalho propomos um novo método de separação e determinação dos ETR (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Lu), cujas principais características são a simplici- dade, rapidez e o custo relativo reduzido em relação aos métodos convencionais. O método baseia-se na utilização de minicolunas e quantidades mínimas de reagentes, propor- cionando baixo custo e rapidez analítica. MÉTODOS Amostras de referência geoquímica Os padrões internacionais JB-3 (basalto), BHVO-1 (basalto), JA-3 (andesito), JG-2 (granito) e JR-2 (riolito) do GSJ (Geo- logical Survey of Japan) e do USGS (United States Geological Survey) foram empregados como referência para acompanhar o desenvolvimento do método e avaliar a sua exatidão. Decomposição das amostras A decomposição das amostras de referência geoquímica foi feita com abertura ácida convencional para silicatos, com mistura dos ácidos HC1/HF/HC1O 4 (Dutra 1984, Totland et al 1992)(Fig 1). En- tretanto, esta abertura nem sempre é efetiva para todos os minerais de rochas, principalmente zircão, granada, barita e cromita, resistentes a decomposição ácida. Nestes casos, o resíduo foi filtrado, calcinado, fundido com LiBO 2 e dis- ssolvido em HC1 diluído, combinando-se os filtrados. Este procedimento permitiu a decomposição total, das amostras, sem perda dos ETR. Troca iônica A separação dos ETR foi realizada separadamente com a utilização de uma bomba peristáltica de 6 canais, com velocidade de fluxo ajustável, conectados a minicolunas (Fig 2). A separação dos ETR foi feita com o emprego da resina catiônica DOWEX-50Wda Dow Chemical Co, 200-400 mesh e minicolunas plásticas com diâmetro de 6 mm e comprimento de 25 mm (Fig 3). Uma alíquota da amostra (5mL ou l0mL) foi eluída com quantidades mínimas de HNO 3 2,0 moles/L (5mL), e HC16,0 moles/L (10 mL) com velocidade de fluxo de (1,9±0,1) mL/min. Instrumentação Todas as medidas foram realizadas em um espectrômetro de emissão atômica com fonte de plasma da marca SPECTROFLAME modelo FMV 05 SCANNER, montagem Paschen-Runge, distância focai de 750 mm, grade côncava com 3600 ranhuras/mm, faixa espectral de 210 a 480nm, dispersão recíproca variando de 0,25 a 0,67 nm/mm. * Curso de Pós-Graduação em Química Analítica, Departamento de Química da Universidade de Brasília Campus Asa Norte 70910-900 Brasília-DF. / CPMTC / IGC/ UFMG. email: robcogeo@oraculo.lcc.ufmg.br. ** Laboratório de Geoquímica do Instituto de Geociências da Universidade de Brasília, Campus Asa Norte 70910-900 Brasília -DF. email: grbunb@guarany.cpd.unb.br