60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

O mini-instrumento construído é capaz de realizar medidas quantitativas através da transmitância da luz, em soluções que contenham um analito colorido ou que promova turbidez. Portanto, a lei de Beer pode ser aplicada para que a concentração do analito seja determinada através de uma curva de calibração. O objetivo deste trabalho consiste em demonstrar a praticidade e a importância de se construir instrumentos desta natureza bem como sua demonstração experimental e aplicação didática quando conteúdos relacionados com a luz, com a óptica e com soluções forem abordados. De forma mais específica, estão envolvidos temas tais como: transmitância, absorbância, lei de Beer, preparo de soluções, propagação e fenômenos de transporte da luz. Em função da simplicidade e da visualização completa dos poucos componentes, o mini-instrumento pode ser utilizado em sala de aula de escolas que não possuem equipamentos ou laboratórios, como é o caso da maior parte das escolas públicas de ensino médio do Brasil. Este mini-instrumento foi usado com sucesso em aulas experimentais demonstrativas para uma classe de alunos do terceiro ano de uma escola do ensino médio.

METODOLOGIA:

Para a construção deste mini-instrumento foi priorizado ao máximo a simplicidade, a funcionalidade e a objetividade quando medidas que seguem a lei de Beer são realizadas. Os componentes são: 1-fotodiodo ou fotoresistor (detector), 2-pequenos frascos cilíndricos de vidro usados em perfumes do tipo “amostra grátis” (cubetas), 3-caixinha de plástico preto de filme fotográfico (“compartimento para as cubetas), 4- tampinha de refrigerante PET com um orifício central para acomodação correta das “cubetas” dentro da caixinha, 5- luz solar ambiente, 6- tampinha cônica de plástico vazada para balão volumétrico (coletor de luz) e 7-multímetro (leitura direta da resposta do detector). Pode ser acoplado os seguintes itens opcionais: 8- luz de uma pequena lanterna à pilha, 9- pequenos discos de plásticos de diversas cores (filtros ópticos). Para ilustração da aplicação e funcionamento do instrumento foram utilizadas soluções padronizadas de sulfato de cobre (azul) e um disco de plástico vermelho. Foram preparadas 10 soluções com concentrações variando de saturada até diluição infinita (água pura usada como “solução do branco”). Uma cubeta foi preenchida com grafite em pó (zero de transmitância ou 100% de absorbância da luz). Uma cubeta vazia também foi utilizada. Os resultados das leituras foram montados em papel milimetrado para fornecer o gráfico com a curva de calibração.

RESULTADOS:

Na demonstração realizada na escola, os alunos tiveram a oportunidade de preparar soluções simuladas (soluções teste) de sulfato de cobre para testar o instrumento. Eles partiram de uma solução saturada e procederam as diluições usando um conta-gotas e a própria cubeta. Em seguida, a concentração destas soluções foram determinadas após leitura no multímetro e comparação com a curva de calibração. Os alunos foram orientados para transformar o número de gotas (1,0 mL = 20 gotas) em cada 5,0 mL de solução contida na cubeta (volume real 4,8 mL) em concentração mol/L (valor calculado a partir da diluição da solução saturada). O experimento permitiu a exploração de vários questionamentos: tais como: o que aconteceria se tal experimento fosse realizado em dias nublados, com muitas nuvens ou á noite? A luz ambiente poderia ser substituída por uma lâmpada? Nestes casos, os valores numéricos apresentados pelo multímetro mudariam? Se estes valores forem diferentes em função da luz como saberíamos as concentrações (número de gotas)? Por que os valores das medidas com as cubetas contendo as soluções mais diluídas são maiores que a medida com a cubeta vazia ou sem cubeta? Por que as medidas das soluções mais concentradas são próximas do valor medido com a cubeta contendo grafite? E se o disco de plástico ou a solução fosse de outra cor?

CONCLUSÕES:

Como esperado após a finalização da primeira parte deste trabalho (confecção e testes do mini-instrumento), as determinações seguiram a lei de Beer para as soluções mais diluídas. As cubetas contendo as soluções funcionam como lentes biconvexas ampliando a intensidade da luz, fato que compensa o baixo sinal de resposta do detector quando desprovido de um circuito de amplificação, como é o caso. Os alunos foram divididos em grupos e orientados para escreverem e apresentarem trabalhos de pesquisa sobre estes e outros questionamentos pertinentes. Como o tema não pode ser encontrado já pronto em livros ou na rede internet, os textos desenvolvidos pelos alunos demonstraram bastante criatividade, personalidade e, claro, curiosidade e interesse pela “invenção”. A possibilidade de construir com facilidade e simplicidade estes mini-instrumentos, bem como sua aplicação em sala de aula, fornecem aos alunos motivação e interesse por disciplinas (Química e Física) que, geralmente, não são muito apreciadas por eles. A segunda parte deste trabalho (utilização em sala de aula) permitiu que a abordagem e estudo de um tema aparentemente específico (Química) fosse tratado de forma interdisciplinar, envolvendo os professores de Química (soluções, lei de Beer), Física (lentes, óptica), Matemática (gráficos, equações) e de Língua Portuguesa (correção dos trabalhos escritos pelos alunos). Da forma interdisciplinar como pode ser explorado em atividades de ensino, este mini-instrumento substitui com vantagens os fotômetros ou espectrofotômetros comerciais.

Instituição de fomento: UFMT, UNICAMP

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: mini-instrumentos, transmitância, interdisciplinaridade

E-mail para contato: profmatias@yahoo.com