Experimentos simples usando fotometria de chama para ensino de princípios de espectrometria atômica em cursos de química analítica

Fabiano Okumura, Éder T. G. Cavalheiro, Joaquim A. Nóbrega
2004 Química Nova  
Recebido em 19/5/03; aceito em 30/1/04; publicado na web em 17/6/04 SIMPLE FLAME PHOTOMETRIC EXPERIMENTS TO TEACH PRINCIPLES OF ATOMIC SPECTROMETRY IN UNDERGRADUATE ANALYTICAL CHEMISTRY COURSES. The purpose of this paper is the development of simple strategies to teach basic concepts of atomic spectrometry. Metals present in samples found in the daily lives of students are determined by flame atomic emission spectrometry (FAES). FAES is an accurate, precise, and inexpensive analytical method
more » ... nalytical method often used for determining sodium, potassium, lithium, and calcium. Historical aspects and their contextualization for students are also presented and experiments with samples that do not require pre-treatment are described. Keywords: flame atomic emission photometry; education in analytical chemistry; instrumental analysis. INTRODUÇÃO A fotometria de chama é a mais simples das técnicas analíticas baseadas em espectroscopia atômica. Nesse caso, a amostra contendo cátions metálicos é inserida em uma chama e analisada pela quantidade de radiação emitida pelas espécies atômicas ou iônicas excitadas. Os elementos, ao receberem energia de uma chama, geram espécies excitadas que, ao retornarem para o estado fundamental, liberam parte da energia recebida na forma de radiação, em comprimentos de onda característicos para cada elemento químico 1-4 . Apesar da simplicidade da técnica, diversos conceitos importantes estão envolvidos no desenvolvimento de experimentos usando a fotometria de chama, desde os princípios de espectroscopia até a estatística no tratamento de dados, passando por preparo de amostra e eliminação de interferências 1,2 . Este trabalho é parte de um projeto que objetiva o ensino de princípios de métodos óticos de análise para ensino superior e escolas técnicas, utilizando a fotometria de chama para análise de amostras do cotidiano dos alunos. Considerando o baixo custo do instrumento usado em relação à sua ampla aplicabilidade, a técnica oferece muitas opções didáticas. O uso de amostras presentes no cotidiano é reconhecidamente importante para atrair a atenção do estudante, melhorando o aproveitamento do conteúdo abordado. Aspectos como a interdisciplinaridade e o cotidiano são incentivados pelas novas propostas de ensino no País, tais como a Lei das Diretrizes e Bases da Educação, além dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), que foram propostos para o ensino fundamental e médio, com o intuito de melhorar a participação dos alunos nas aulas e despertar o seu interesse para o conteúdo abordado 5 , mas podem ser úteis também no ensino superior. Essas propostas são plenamente contempladas nos experimentos propostos. A introdução de um contexto histórico também contribui positivamente na proposta de atrair a atenção dos alunos. Uma breve discussão sobre o desenvolvimento dos métodos de espectroscopia atômica é apresentada a seguir. Segundo propostas recentes, o contexto histórico deve ser apresentado aos alunos, de maneira a contribuir no processo de ensino, apresentando-lhes o desenvolvimento científico, seus erros e discussões 5 . Isso possibilita aos estudantes a vivência do processo de criação científica e o desenvolvimento da percepção de que o mesmo, tal como as demais obras humanas, é marcado por uma evolução gradual decorrente do trabalho de equipes multi-disciplinares e que as abordagens são freqüentemente revistas ou aprofundadas, em função da disponibilidade de novos dados experimentais ou mesmo da substituição de paradigmas. Nos experimentos aqui propostos, as amostras analisadas foram soro fisiológico, águas minerais, bebidas isotônicas e medicamentos anti-depressivos à base de lítio. A natureza dessas amostras sugere seu aproveitamento também em cursos de farmácia. Algumas das práticas foram aplicadas em aulas e os resultados, avaliados em provas e questionários. Considerações sobre o desenvolvimento da espectroscopia atômica 2,6,7 A apresentação da evolução histórica sobre o conteúdo abordado é recomendada pelas razões já citadas. No caso da espectroscopia atômica, devido à sua grande relevância para o avanço das ciências naturais, há vários textos relacionados com o tema, destacando-se os de Jarrell 6 , que apresenta um histórico da análise por emissão atômica entre 1660-1950, o livro de Lajunen 2 sobre análise espectroquímica por emissão e absorção atômicas e o artigo de Filgueiras 7 sobre as relações da espectroscopia e a química, entre inúmeros outros. Os parágrafos abaixo são um resumo do que citam estes autores 2,6,7 . Tais textos destacaram a teoria corpuscular da luz de Isaac Newton (1666), que foi o primeiro a observar a decomposição da luz branca ao incidir em um prisma, resultando no aparecimento de diferentes cores, o que o levou a supor que a luz seria composta de partículas minúsculas, que se deslocariam em altas velocidades. Já Christian Huygens, físico holandês, apresentou em 1678 a teoria ondulatória da luz que, atualmente, é mais aceita. A construção das grades de difração, iniciada em 1786, pelo astrônomo americano David Rittenhouse possibilitou avanços tecnológicos que permitiram a construção de um espectroscópio por
doi:10.1590/s0100-40422004000500026 fatcat:25fbyctuifgtfidtti7bezg2ja