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À descoberta da Química e da Bioquímica
Oficina de Verão


Prof. Dr. Joaquim C. G. Esteves da Silva
Dr.ª Sónia de Jesus Rocha
Faculdade de Ciências
Universidade do Porto | Julho 2010
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010



Índice

Parte I -------------------------------------------------------------------------------------------                     3

       Material e Equipamento de Laboratório -------------------------------------------------------                    4
       Regras de Segurança ------------------------------------------------------------------------------               6
Parte II ------------------------------------------------------------------------------------------                     8

       Actividades Experimentais ------------------------------------------------------------------------               8
               1. Detecção de impressões digitais -----------------------------------------------------------           9
               2. Detecção de vestígios de sangue ----------------------------------------------------------           10
               3. Fluorescência ------------------------------------------------------------------------------------   11
               4. Produção de bioetanol ------------------------------------------------------------------------       12
               5. Síntese das pérolas de alginato ------------------------------------------------------------         17
               6. Aquecimento químico -------------------------------------------------------------------------        19
               7. Arrefecimento químico ------------------------------------------------------------------------       20
               8. Síntese da borracha natural -----------------------------------------------------------------        21
Bibliografia ------------------------------------------------------------------------------------- 22
Blogue ------------------------------------------------------------------------------------------                      22




                                                            Departamento de Química e Bioquímica 2
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      Parte I



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Material e Equipamento de Laboratório




                                        Kitasato ou matráz
                                                                                     Garrafa de
    Gobelé              Matráz           com tubuladura           Proveta
                                                                                      esguicho
                                              lateral




                                                                                     Frasco conta-
Pipeta graduada   Pipeta volumétrica           Pompete              Balança
                                                                                         gotas




   Espátula             Pinça            Vareta de vidro           Funil        Pipeta conta-gotas




Suporte                                                    Termómetro
                  Noz                  Garra                                  Banho termostático
universal                                                     digital




                                                  Departamento de Química e Bioquímica 4
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                          Placa de
                                              Barra         Placa de agitação     Manta de
Suporte elevatório    aquecimento com
                                             magnética         magnética         aquecimento
                     agitação magnética




                     Cabeça de         Adaptador de
Balão redondo                                                  Condensador           Alonga
                     destilação         termómetro




Vidro de relógio     Tubo de ensaio       Suporte para         Lamparina        Mola de madeira
                                        tubos de ensaio




                       Frasco de      Frasco de vidro     Anel adaptado a um
     Coador                                                                         Estufa
                        plástico         com rolha               funil




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Regras de Segurança

Regras gerais
    Vestir sempre uma bata, não a usando fora da área do laboratório.
    Usar sempre luvas.
    Usar sempre óculos de protecção.
    Nunca trabalhar sozinho no laboratório.
    Nunca realizar experiências não autorizadas.
    No laboratório não se brinca.
    Evitar em absoluto fumar, beber, comer, ou guardar alimentos dentro do laboratório.
    Nunca ingerir, inalar, ou tocar com as mãos nos produtos químicos. Se algo deste tipo
      acontecer, tomar imediatamente medidas de primeiros socorros relacionados com risco e
      segurança dos produtos químicos.
    Muito cuidado com os olhos. Nunca friccioná-los com as mãos. Ter em atenção o cabelo. Se
      este for comprido, deve ser amarrado.
    Se sentir alguma irritação, lavá-los imediatamente com água em abundância.
    Não iniciar uma experiência sem antes ler atentamente como se deve proceder (ler o
      protocolo experimental) e tirar todas as dúvidas, caso haja, até ficar totalmente esclarecido.
    Identificar claramente todos os recipientes. Nunca usar algum em relação ao qual se tenha
      dúvidas quanto ao conteúdo.
    Depois de abrir o frasco que contém o produto químico, colocar a tampa na mesa sempre
      voltada para cima. Assim, evita-se a contaminação do produto.
    Enquanto se transfere o líquido, voltar o rótulo do frasco para cima para que não fique
      deteriorado com o líquido que escorre.
    Evitar troca de tampas.
    Depois de retirar o produto químico, fechar imediatamente o frasco.
    Evitar a abertura simultânea de vários frascos.
    Ler sempre o rótulo de qualquer produto químico antes de o utilizar.
    Não guardar nenhuma substância sem rótulo.
    Trabalhar na hotte sempre que necessário.
    Adicionar sempre lentamente soluções concentradas a água ou a soluções diluídas, para
      evitar reacções violentas.
    Para diluir um ácido, adicionar sempre o ácido à água e nunca fazer ao contrário.
    Adicionar sempre qualquer reagente lentamente e nunca de uma vez só, observando
      qualquer ocorrência que tenha lugar. Observar o que acontece quando a primeira pequena
      quantidade é adicionada e esperar uns segundos antes de adicionar mais quantidade;
      algumas reacções demoram a começar.
    Manter a bancada limpa e organizada.
    Colocar o material no centro da bancada.
    Nunca manusear equipamento eléctrico com as mãos molhadas e sempre que for necessário
      deslocar, ou inspeccionar um aparelho, deve-se desligá-lo primeiro.
    Quando o trabalho estiver concluído, lavar todo o material e limpar a bancada de trabalho.
      Verificar se os frascos estão bem fechados e assegurar que tudo o que foi utilizado está em
      ordem para os colegas que vêm a seguir.
    Deixar o laboratório com segurança, desligando todo o equipamento eléctrico e fechando as
      trompas de água.
    Conhecer a localização de extintores de incêndio, saídas de emergência, caixa de primeiros
      socorros, chuveiros e equipamento protector.
                                                  Departamento de Química e Bioquímica 6
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010

Regras de segurança durante a transferência de sólidos
    Para transferir sólidos, utilizar uma espátula devidamente limpa e seca.

Regras de segurança durante a transferência de líquidos
    Nunca pipetar líquidos com a boca. Usar uma pompete, proveta ou uma pipeta conta-gotas
      de acordo com a situação.
    Deve ser usada uma vareta de vidro e/ou um funil durante a transferência de líquidos.

Regras de segurança durante a “pesagem”
    A balança deve estar nivelada e mantida sempre limpa.
    Não se deve colocar reagentes directamente no prato da balança.
    O prato da balança deve ser limpo com um pincel imediatamente após algum derrame
      ocasional da substância a “pesar”.
    A temperatura do objecto/substância a “pesar” deve estar próxima da temperatura ambiente.
    Nunca usar maior quantidade de reagente do que a necessária para a experiência. Caso
      exceda essa quantidade, não recolocar o excesso no frasco original, mas antes numa
      embalagem separada.

Regras de segurança durante o aquecimento com uma lamparina
    Não levar à chama recipientes que não foram feitos para tal.
    Durante a utilização da lamparina de álcool, deve-se ter cuidado para não derramar o álcool,
      que é inflamável. Se isso acontecer, limpar imediatamente toda a superfície atingida.
    Sempre que a lamparina não está a ser utilizada ou quando se pretende transportá-la de um
      local para outro, deve-se tapá-la.
    Cuidado com os materiais que ardem. Nunca se deve aproximá-los da chama.
    A lamparina nunca deve estar completamente cheia de álcool e o pavio deve ter uma altura
      aproximada de 4mm.
    Nunca voltar a boca de um tubo de ensaio, que esteja a ser aquecido, para o próprio rosto ou
      para o rosto de um colega pois há perigo de projecções de material.
    Segura sempre o tubo de ensaio com uma mola de madeira.
    Durante o aquecimento, mantém o tubo de ensaio inclinado para fora, move-o ligeiramente
      em torno da chama e nunca apontes a extremidade aberta para ti ou para os teus colegas.
    Ter em atenção a capacidade do tubo de ensaio. Não encher demasiado um tubo de ensaio
      que vai ser aquecido.

Regras de segurança durante a destilação
    A ebulição deve ser regular, por isso deve-se adicionar núcleos de ebulição, de modo que
      estes estejam dispersos no interior do líquido. A sua ausência provocaria um
      sobreaquecimento. Nesta situação, a temperatura ultrapassaria o ponto de ebulição até que
      as bolhas de vapor se formassem, devido à excessiva temperatura, e estas teriam uma
      pressão suficiente para provocar projecções de líquido, havendo uma ebulição tumultuosa.
    Os núcleos de ebulição podem ser pequenos fragmentos de porcelana porosa, esferas de
      vidro ou pedaços de pedra-pomes.
    Os núcleos de ebulição devem ser colocados no início, antes de iniciar o aquecimento.
    O aquecimento deve ser uniforme e não excessivo de modo a evitar o sobreaquecimento em
      zonas localizadas.
    O balão redondo ou o balão de destilação não deve conter mais do que ⅔ da sua capacidade.


                                                  Departamento de Química e Bioquímica 7
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         Parte II
Actividades Experimentais




                         Departamento de Química e Bioquímica 8
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1. Detecção de impressões digitais

Notas introdutórias:
       A detecção de impressões digitais é uma das etapas mais importantes em investigações
criminais. Actualmente, existem várias técnicas para revelar uma impressão digital e, de facto, a
revelação da impressão digital corresponde a uma reacção química. Neste caso, usa-se como
reagente a ninidrina e como solvente o etanol ou álcool etílico.



Material/Equipamento:
   Borrifador                                           Estufa
   Papel



Reagentes:
   Ninidrina (s), C9H6O4                                Etanol, C2H5OH


Esquema de montagem:




Figura 1.1 – Impressão digital.


Procedimento experimental:

Preparação da mistura ninidrina/etanol

   Dissolver 0,5 g de ninidrina no estado sólido em 30 mL de etanol.
   Transferir a mistura preparada para o borrifador.



Revelação de impressões digitais

   Pressionar o dedo sobre um pedaço de papel.
   Borrifar a zona onde está localizada a impressão digital.
   Esperar que o solvente evapore e borrifar novamente, caso seja necessário.
   Colocar o pedaço de papel na estufa, a uma temperatura entre 50-70ºC.




                                                      Departamento de Química e Bioquímica 9
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2. Detecção de vestígios de sangue

Notas introdutórias:
       Em locais de crime, os investigadores forenses têm que procurar vestígios de sangue. Uma
das maneiras mais vulgares de detectar vestígios de sangue, mesmo após a lavagem da zona com
detergentes, é a utilização do produto químico luminol. O luminol, juntamente com água oxigenada,
ao entrar em contacto com vestígios de sangue origina a emissão de luz. Esta emissão de luz
corresponde a uma reacção quimioluminescente. Os vestígios de sangue vão catalisar a reacção
química de oxidação do luminol pela água oxigenada.
       Nesta actividade experimental, em vez de sangue vai-se utilizar uma solução aquosa de
catião Cu2+ que é um catalisador da reacção química de oxidação do luminol pela água oxigenada.

Material:
   Frasco de polietileno                           Vidro de relógio
   Balança                                         Esguicho
   Espátula                                        Borrifador
   Vareta de vidro                                 Gobelé
   Proveta                                         Pipeta conta-gotas

Reagentes:
   Peróxido de hidrogénio, H2O2 (aq), 3%     Bicarbonato de sódio, NaHCO3 (s)
   Água desionizada                          Carbonato      de      amónio    monohidratado,
   Sulfato de cobre pentahidratado,           (NH4)2CO3.H2O (s)
    CuSO4.5H2O (s)                            Carbonato de sódio, Na2CO3 (s)
   Luminol, C8H7O2N3 (s)

Procedimento experimental:
Preparação da solução A
 Medir 5 mL de peróxido de hidrogénio 3%.
 Adicionar água desionizada até perfazer o volume de 100 mL.
 Transferir a solução para um frasco fechado de polietileno.
 Rotular a solução preparada.
 Guardar a solução no frigorífico.

Preparação da solução B
 Medir 0,4 g de carbonato de sódio; 0,02 g de luminol; 2,4 g de bicarbonato de sódio e 0,05 g de
   carbonato de amónio monohidratado.
 Dissolver os reagentes, pela ordem indicada, em água desionizada, de modo a que o volume de
   solução seja de 100 mL.
 Rotular a solução preparada.
 Guardar esta solução no frigorífico.

Preparação da solução aquosa de sulfato de cobre(II) 0,01mol/dm3
 Preparar 100 mL de solução aquosa de sulfato de cobre(II) 0,01mol/dm3.

Simulação de detecção de vestígios de sangue
 Borrifar em simultâneo com as soluções A e B a superfície indicada.
 Observar o que acontece e ler a mensagem que aparece.
                                                 Departamento de Química e Bioquímica 10
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


3. Fluorescência
Notas introdutórias:
       A fluorescência ocorre quando uma substância absorve radiação electromagnética a um
determinado comprimento de onda do espectro magnético e reemite-a como radiação a um
comprimento de onda maior (menor energia). Algumas substâncias absorvem luz ultravioleta e
reemite-a como luz visível numa variedade de cores.
       Nesta actividade experimental, observa-se a cor que diferentes objectos têm antes e após a
incidência de luz negra. O quadro 1 mostra exemplos da exposição de algumas frutas e legumes à
luz negra.

Quadro 1 – Cor de frutas e legumes antes e após a incidência de luz negra.
    Banana           Pimento verde             Cebola                   Kiwi        Courgete   Alface




Material:
   Luz negra

Reagentes:
   Cebola                                                         Courgete
   Alface                                                         Pimento verde
   Banana                                                         kiwi
   Água tónica

Esquema de montagem:




Figura 3.1 – Fruta no interior da caixa onde se encontra a luz negra.


Procedimento experimental:
        Colocar as frutas, legumes e água tónica, separadamente, no interior da caixa onde se
         encontra a luz negra (figura 3.1).
        Acender a luz negra.
        Observar a coloração das frutas, legumes e água tónica quando a luz negra incide sobre cada
         uma delas.
                                                               Departamento de Química e Bioquímica 11
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


4. Produção de bioetanol

Notas introdutórias:
       O carvão, o petróleo e o gás natural são denominados por combustíveis fósseis e são
considerados fontes de energia não renováveis. Os combustíveis fósseis são constituídos
fundamentalmente por carbono e a sua combustão interfere com o ciclo do carbono, contribuindo
para a emissão de dióxido de carbono para a atmosfera.
       As alternativas aos combustíveis ou os combustíveis alternativos são as soluções
encontradas para resolver um problema ambiental inerente ao uso desenfreado de combustíveis
fósseis e à eminente crise energética. Uma das estratégias energéticas implementada a nível
mundial tem sido a produção de biocombustíveis, nomeadadmente biodiesel e bioetanol. O biodiesel
tem sido produzido para substituir parcial ou totalmente o gasóleo, enquanto que o bioetanol
pretende substituir parcial ou totalmente a gasolina. Os biocombustíveis são soluções muito restritas
por continuarem a investir no ciclo do carbono. Ao investir no ciclo do carbono permanece o
problema do envio de dióxido de carbono para atmosfera durante a combustão dos combustíveis.
       Em termos idealistas, a estratégia deverá passar pela maior eficiência no uso, pela
necessidade de economizar a energia e por minimizar as implicações ambientais da sua utilização.

        A produção de bioetanol pode ser feita usando várias técnicas e matérias-primas. São
exemplos de matérias-primas: cana-de-açúcar, cereais (milho, trigo), erva, amido, celulose e frutas. A
nível laboratorial, a produção de bioetanol compreende as seguintes etapas:
        (1) uso de glicose ou a obtenção de glicose a partir de outros glícidos;
        (2) fermentação alcoólica;
        (3) destilação.

        Os glúcidos ou glícidos (vulgarmente designados por hidratos de carbono ou açúcares) são
compostos orgânicos. Os glúcidos podem ser classificados em: monossacarídeos, oligossacarídeos
e polissacarídeos.

A tabela 4.1 mostra exemplos de monossacarídeos.

Tabela 4.1 – Exemplos de monossacarídeos.
              Glicose                        Frutose ou Levulose                Galactose




A tabela 4.2 mostra exemplos de oligossacarídeos.

Tabela 4.2 – Exemplos de oligossacarídeos.
             Sacarose                             Maltose                        Lactose




                                                       Departamento de Química e Bioquímica 12
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010

       Os polissacarídeos podem desempenhar funções de reserva ou estrutural. Os
polissacarídeos de reserva são o amido (figura 4.1) e o glicogénio. Os polissacarídeos estruturais
são a celulose e a quitina. Os polissacarídeos são constituídos por numerosas unidades de
monossacarídeos.




Figura 4.1 – Amido.


       Os glícidos que reduzem o reagente de Fehling (Licor de Fehling) são conhecidos por
açúcares redutores. Todos os monossacarídeos são açúcares redutores. Os oligossacarídeos
exemplificados na tabela também são açúcares redutores, à excepção da sacarose, sendo
designado por açúcar não-redutor.

        O bioetanol produz-se a partir do monossacarídeo – glicose, C6H12O6, na presença de uma
suspensão de leveduras (leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae). Se não houver
inicialmente glicose, mas um oligassacarídeo ou um polissacarídeo, deve-se proceder à hidrólise
destes para obter glicose. Para confirmar se durante a hidrólise de facto se formou glicose, deve-se
retirar uma pequena amostra e proceder ao teste com o Licor de Fehling. O aparecimento de um
precipitado de óxido de cobre(I) (Cu2O) de cor tijolo geralmente permite comprovar a hidrólise e a
formação de glicose. Após a confirmação de que de facto se formou glicose é que se procede à
fermentação alcoólica. Obviamente que o processo é facilitado se for usada a glicose como matéria-
prima.

      Durante a fermentação alcoólica ocorre a seguinte reacção química, descrita através da
equação de palavras 4.1 e respectiva equação química 4.1:

glicose(aq)  etanol(aq) + dióxido de carbono(g)                                      (Equação de palavras 4.1)
C6H12O6(aq)  2C2H5OH(aq) + 2CO2(g)                                                      (Equação química 4.1)


       A fermentação alcoólica deve ocorrer em meio anaeróbio, ou seja, na ausência de oxigénio.
Durante a fermentação alcoólica surgem bolhas gasosas à superfície, evidência da formação de um
gás durante a reacção química. Pode-se comprovar que o gás formado é o dióxido de carbono
recorrendo à água de cal. O dióxido de carbono formado durante a fermentação alcoólica vai turvar a
água de cal (evidência da presença de dióxido de carbono). A água de cal em contacto com o
dióxido de carbono forma um depósito de cor esbranquiçado de carbonato de cálcio, de
acordo com a equação de palavras 4.2 e respectiva equação química 4.2:

hidróxido de cálcio(aq) + dióxido de carbono(aq) ⇄ carbonato de cálcio(s) + água(ℓ)   (Equação de palavras 4.2)

Ca(HO)2(aq) + CO2(aq) ⇄ CaCO3(s) + H2O(ℓ)                                                (Equação química 4.2)


         Após a fermentação alcoólica procede-se à destilação para a recolha do destilado (álcool
etílico ou etanol).




                                                        Departamento de Química e Bioquímica 13
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


Material:
   Suporte para tubos de ensaio                            Mola de madeira
   Tubos de ensaio                                         Pipeta conta-gotas
   Lamparina                                               Fósforos
   Suporte universal                                       Vareta de vidro
   Noz                                                     Gobelé
   Garra                                                   Matráz
   Funil                                                   Papel de filtro
   Matráz com tubuladura lateral                           Balança
   Rolha                                                   Espátula
   Frasco de plástico                                      Banho termostático
   Frasco de vidro com rolha                               Condensador
   Mangueira                                               Alonga
   Manta de aquecimento                                    Suporte elevatório
   Balão redondo de fundo redondo de 100 mL                Termómetro
   Cabeça de destilação                                    Proveta de 50 mL
   Proveta de 100 mL                                       Adaptador de termómetro
   Anel adaptado a um funil


Reagentes:
   Solução A de licor de Fehling                           Sumo de maçã
   Solução B do licor de Fehling                           Sumo de uva
   Fermento de padeiro                                     Solução aquosa de glicose
   Água desionizada                                        Solução aquosa de glicose a 30%
   Óxido de cálcio

Parte A – Teste do Licor de Fehling.

Esquema de montagem:




Figura 4.2 – Teste do Licor de Fehling.

Procedimento experimental:
   Transferir para um tubo de ensaio a solução aquosa de glicose (cerca de 1 cm de altura).
   Adicionar 3 gotas da solução A do licor de Fehling.
   Adicionar 3 gotas da solução B do licor de Fehling.
   Acender a lamparina.
   Com uma mola de madeira, segurar o tubo de ensaio e aquecer a mistura (figura 4.2).
   Observar a mudança de cor e o aparecimento de um precipitado cor de tijolo.
   Apagar a lamparina.
   Colocar o tubo de ensaio no suporte para tubos de ensaio.
                                                     Departamento de Química e Bioquímica 14
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010

Parte B – Fermentação alcoólica

       Preparação da solução de água de cal, Ca(HO)2(aq)

Procedimento experimental:
   Colocar, com o auxílio de uma espátula, uma pequena quantidade de óxido de cálcio num
    gobelé.
   Adicionar água desionizada.
   Agitar com a vareta a mistura obtida.
   Fazer a montagem de uma filtração por gravidade.
   Fazer um filtro de pregas.
   Fazer a filtração da mistura obtida.
   Recolher o filtrado (água de cal) para o interior de um frasco.
   Rotular o frasco.

       Preparação de levedura a partir do fermento de padeiro


Esquema de montagem:




Figura 4.3 – Suspensão de leveduras no banho termostático.


Procedimento experimental:
   Preparar uma suspensão de leveduras (leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae) a partir
    do fermento de padeiro a 10%.
   Colocar o recipiente contendo a suspensão de leveduras no banho termostático (figura 4.3), a
    uma temperatura de 30ºC, no mínimo durante 2 horas.

       Fermentação alcoólica

Esquema de montagem:




Figura 4.4 – Turvação da água de cal.


                                                             Departamento de Química e Bioquímica 15
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


Procedimento experimental:
   Colocar cerca de 100 mL de solução aquosa de glicose a 30% num matráz com tubuladura
    lateral.
   Adicionar cerca de 50 mL de suspensão de leveduras à solução aquosa de glicose.
   Rolhar o frasco e dirigir a mangueira para o tubo de vidro que contém água de cal (figura 4.4).
   Observar a turvação da água de cal, enquanto ocorre a fermentação alcoólica.



SUGESTÃO
       Substituir a glicose por sumo de maçã ou sumo de uva. Fazer a fermentação alcoólica do
sumo de maçã ou de uva directamente com fermento de padeiro seco. Misturar 70 mL do sumo e 1 g
de fermento de padeiro seco num frasco. A mistura é agitada para dissolver o fermento de padeiro.
Deixar fermentar durante aproximadamente uma semana. Posteriormente, proceder à destilação.


Parte C – Destilação simples

Esquema de montagem:




Figura 4.5 – Destilação simples.


Procedimento experimental:
    Medir com uma proveta 50 mL da mistura anterior.
    Transferir a mistura para o balão redondo de fundo redondo.
    Adicionar 5 a 6 esferas de vidro (regularizadores de ebulição) ao balão redondo de fundo
     redondo.
    Fazer uma montagem semelhante à da figura 4.5.
    Verificar se todas as juntas esmeriladas estão bem ajustadas e se o sentido de circulação da
     água no condensador é contrário ao sentido de circulação do destilado.
    Abrir a água para arrefecimento, regulando simultaneamente o caudal.
    Aquecer moderadamente, de modo a que o condensado se forme, lenta e continuamente, à
     razão de uma gota por segundo.
    Registar a temperatura à qual sai a primeira gota.
    Observar a variação da temperatura após a saída da primeira gota.
    Interromper a destilação quando a temperatura se aproximar da temperatura de ebulição da
     água.

                                                       Departamento de Química e Bioquímica 16
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


5. Síntese de pérolas de alginato

Notas introdutórias:
         As pérolas de alginato produzidas laboratorialmente são polímeros biodegradáveis de
alginato. Define-se polímero como sendo uma molécula de grandes dimensões «macromolécula»
constituída por unidades estruturais repetitivas, unidas entre si por ligações químicas.
         Os polímeros têm vindo a ser utilizados como aditivos na indústria alimentar. Os polímeros de
alginato são constituídos por polissacarídeos e podem ser facilmente biotransformados. Actualmente
têm inúmeras aplicações, nomeadamente, espessantes de gelados, recheios de pimentos e
azeitonas, etc. As propriedades destes polímeros podem ser alteradas por adição de determinados
sais metálicos.
         Os alginatos são extractos das algas castanhas da classe das Phacophyceae em particular
das seguintes espécies: Ascophyllum nodosum, Laminaria digitata e Fucus serratus. O alginato de
sódio tem vindo a ser usado na gastronomia molecular.


Material:
   Pipeta conta-gotas                                             Coador
   3 Gobelés de 100 mL                                            Placa com agitação magnética
   Barra magnética


Reagentes:
   Solução aquosa de alginato de sódio
   Solução aquosa de cloreto de cálcio
   Solução aquosa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado
   Solução aquosa de cloreto de níquel


Esquema de montagem:

                 A                     B




Figura 5.1 – (A) queda de gotas de alginato sobre a solução aquosa de sulfato de cobre (II) (B) pérolas de alginato.




                                                               Departamento de Química e Bioquímica 17
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010

Procedimento experimental:
   Colocar a solução aquosa de alginato de sódio no interior de uma pipeta conta-gotas.
   Colocar no gobelé 1 a solução aquosa de cloreto de cálcio.
   Colocar no gobelé 2 a solução aquosa de sulfato de cobre (II).
   Colocar no gobelé 3 a solução aquosa de cloreto de níquel.
   Adicionar ao gobelé 1 uma barra magnética.
   Colocar o gobelé 1 em cima da placa com agitação magnética. Se a placa tiver as duas funções
(aquecimento e agitação magnética) ligar apenas a parte da agitação magnética.
   Deixar cair no interior do gobelé 1 uma gota de solução aquosa de alginato de sódio.
   Observar o que acontece.
   Adicionar várias gotas.
   Coar a mistura obtida.
   Observar o que fica no coador.
   Repetir o mesmo procedimento para os gobelés 2 e 3.




                                                   Departamento de Química e Bioquímica 18
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


6. Aquecimento químico

Notas introdutórias:
        Numa reacção exotérmica ocorre libertação de energia, provocando um aumento de
temperatura do meio exterior.


Material:
   Termómetro                           Gobelé                           Espátula
   Suporte universal                    Garra                            Noz
   Placa com agitação                   Barra magnética                  Vareta de vidro
    magnética


Reagentes:
   Água desionizada                     Cloreto de cálcio anidro,   (s)

Esquema de montagem:




Figura 6.1 – Reacção exotérmica.


Procedimento experimental:
   Adicionar cerca de 100 mL de água desionizada num gobelé.
   Colocar uma barra magnética no gobelé.
   Colocar o gobelé em cima de uma placa com agitação magnética. Se esta for simultaneamente
    de aquecimento e de agitação magnética, ligar apenas a agitação magnética.
   Mergulhar a extremidade do termómetro na água desionizada.
   Medir a temperatura da água e registar o valor.
   Adicionar uma espátula de cloreto de cálcio anidro.
   Agitar ligeiramente para dissolver o cloreto de cálcio.
   Medir a temperatura da mistura e registar o valor.
   Observar a variação de temperatura.
   Determinar o valor da variação de temperatura.




                                                      Departamento de Química e Bioquímica 19
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


7. Arrefecimento químico

Notas introdutórias:
        Numa reacção endotérmica ocorre absorção de energia, provocando uma diminuição de
temperatura do meio exterior.


Material:
   Termómetro                                           Placa com agitação magnética
   Suporte universal                                    Barra magnética
   Garra                                                Gobelé
   Noz                                                  Espátula
   Vidro de relógio                                     Vareta de vidro
   Balança

Reagentes:
   Nitrato de amónio,              (s)                  Água desionizada

Esquema de montagem:




Figura 7.1 – Reacção endotérmica.


Procedimento experimental:
   Colocar cerca de 50 mL de água desionizada num gobelé.
   Mergulhar a extremidade do termómetro na água desionizada.
   Medir a temperatura da água e registar o valor.
   Adicionar 14 g de nitrato de amónio.
   Agitar ligeiramente para dissolver o nitrato de amónio.
   Medir a temperatura da mistura e registar o valor.
   Determinar o valor da variação de temperatura.




                                                      Departamento de Química e Bioquímica 20
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


8. Síntese da borracha natural

Notas introdutórias:
        A borracha é um polímero, mais concretamente um elastómero.


Material:
   2 Provetas de 10 mL                                          Vareta de vidro
   Gobelé



Reagentes:
   Látex comercial                                              Água desionizada
   Ácido acético,                2 mol/dm3                      Vinagre



Esquema de montagem:
                           A                              B




Figura 8.1 – (A) Formação da bola de borracha natural; (B) Lavagem da bola.



Procedimento experimental:
   Medir, com uma proveta, 5 mL de látex comercial e transferi-lo para um gobelé.
   Medir, com proveta, 5 mL de água desionizada e adicioná-la ao látex.
   Agitar a mistura de água desionizada com o látex.
   Medir 7 mL de ácido acético 2 mol/dm3 e adicioná-lo à mistura água/látex.
   Agitar vigorosamente com uma vareta, até formar uma bola.
   Retirar a bola que se formou. (Usar luvas.)
   Lavar a bola com água corrente, comprimindo-a com as mãos. (Usar luvas.)
   Verificar a elasticidade da bola.



Nota: O ácido acético pode ser substituído pelo vinagre.




                                                            Departamento de Química e Bioquímica 21
À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010


Bibliografia
   Andrade, Cristina T.; Coutinho, Fernanda M.B.; Dias, Marcos L.; Lucas, Elizabete F.; Oliveira,
    Clara Marize F.; Tabak, David; Dicionário de Polímeros; Editora Interciência; Rio de Janeiro;
    2001.
   Boyd, R.; Morrison, R.; Química Orgânica; Fundação Calouste Gulbenkian; 13ª edição; Lisboa;
    1996.
   Burke, Barbara A.; Golestaneh, Kamran; Samson, Helene; Luminosity, My Dear Watson,
    Luminosity! – Or, Are Those Bloodstains?; Journal of Chemical Education; Vol. 76; n.º1; 1999;
    pág. 65.
   Burrows, Hugh D.; Pereira, Mariette M.; Química – Síntese e Estrutura: uma abordagem prática;
    Escolar Editora; Lisboa; 2006.
   Davim, J. Paulo; Tecnologia dos Materiais Plásticos; Universidade Aberta; Lisboa; 1998.
   Epstein, Jessica L.; Vieira, Matthew; Aryal, Binod; Vera, Nicolas; Solis, Melissa; Developing
    Biofuel in the Teaching Laboratory: Ethanol from Various Sources; Journal of Chemical
    Education; 2010; DOI 10.1021/ed100260g.
   http://biocombustiveis-esag.blogspot.com/ (consultado a 20 de Junho de 2010).
   MacCormac, Aoife; O’Brien, Emma; O’Kennedy, Richard; Classroom Activity Connections:
    Lessons from Fluorescence; Journal of Chemical Education; 2010; DOI 10.1021/ed100262t.
   Pombeiro, Armando J. Latourrette O.; Técnicas e Operações Unitárias em Química Laboratorial;
    Fundação Calouste Gulbenkian; 3ª edição; Lisboa; 1998.
   Rocha, Sónia J,; Dissertação de mestrado: Combustíveis Fósseis no ensino da Química;
    Departamento de Química da FCUP (Mestrado em Química para o Ensino), 2007.
   Simões, José A. M.; Castanho, Miguel A. R. B.; Lampreia, Isabel, M. S.; Santos, Fernando J. V.;
    Castro, Carlos A. N.; Norberto, Maria de Fátima; Pamplona, M. Teresa; Mira, Lurdes; Meireles, M.
    Margarida; Guia do Laboratório de Química e Bioquímica; Lidel; Lisboa; 2000.
   Sodhi, Gurvinder S.; Kaur, Jasjeet; Chemical Methods for Developing Latent Fingerprints; Journal
    of Chemical Education; Vol. 76; n.º4; 1999; pág. 488A.




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Manual "À descoberta da Química e da Bioquímica."

  • 1. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão Prof. Dr. Joaquim C. G. Esteves da Silva Dr.ª Sónia de Jesus Rocha Faculdade de Ciências Universidade do Porto | Julho 2010
  • 2. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Índice Parte I ------------------------------------------------------------------------------------------- 3 Material e Equipamento de Laboratório ------------------------------------------------------- 4 Regras de Segurança ------------------------------------------------------------------------------ 6 Parte II ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 Actividades Experimentais ------------------------------------------------------------------------ 8 1. Detecção de impressões digitais ----------------------------------------------------------- 9 2. Detecção de vestígios de sangue ---------------------------------------------------------- 10 3. Fluorescência ------------------------------------------------------------------------------------ 11 4. Produção de bioetanol ------------------------------------------------------------------------ 12 5. Síntese das pérolas de alginato ------------------------------------------------------------ 17 6. Aquecimento químico ------------------------------------------------------------------------- 19 7. Arrefecimento químico ------------------------------------------------------------------------ 20 8. Síntese da borracha natural ----------------------------------------------------------------- 21 Bibliografia ------------------------------------------------------------------------------------- 22 Blogue ------------------------------------------------------------------------------------------ 22 Departamento de Química e Bioquímica 2
  • 3. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Parte I Departamento de Química e Bioquímica 3
  • 4. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Material e Equipamento de Laboratório Kitasato ou matráz Garrafa de Gobelé Matráz com tubuladura Proveta esguicho lateral Frasco conta- Pipeta graduada Pipeta volumétrica Pompete Balança gotas Espátula Pinça Vareta de vidro Funil Pipeta conta-gotas Suporte Termómetro Noz Garra Banho termostático universal digital Departamento de Química e Bioquímica 4
  • 5. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Placa de Barra Placa de agitação Manta de Suporte elevatório aquecimento com magnética magnética aquecimento agitação magnética Cabeça de Adaptador de Balão redondo Condensador Alonga destilação termómetro Vidro de relógio Tubo de ensaio Suporte para Lamparina Mola de madeira tubos de ensaio Frasco de Frasco de vidro Anel adaptado a um Coador Estufa plástico com rolha funil Departamento de Química e Bioquímica 5
  • 6. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Regras de Segurança Regras gerais  Vestir sempre uma bata, não a usando fora da área do laboratório.  Usar sempre luvas.  Usar sempre óculos de protecção.  Nunca trabalhar sozinho no laboratório.  Nunca realizar experiências não autorizadas.  No laboratório não se brinca.  Evitar em absoluto fumar, beber, comer, ou guardar alimentos dentro do laboratório.  Nunca ingerir, inalar, ou tocar com as mãos nos produtos químicos. Se algo deste tipo acontecer, tomar imediatamente medidas de primeiros socorros relacionados com risco e segurança dos produtos químicos.  Muito cuidado com os olhos. Nunca friccioná-los com as mãos. Ter em atenção o cabelo. Se este for comprido, deve ser amarrado.  Se sentir alguma irritação, lavá-los imediatamente com água em abundância.  Não iniciar uma experiência sem antes ler atentamente como se deve proceder (ler o protocolo experimental) e tirar todas as dúvidas, caso haja, até ficar totalmente esclarecido.  Identificar claramente todos os recipientes. Nunca usar algum em relação ao qual se tenha dúvidas quanto ao conteúdo.  Depois de abrir o frasco que contém o produto químico, colocar a tampa na mesa sempre voltada para cima. Assim, evita-se a contaminação do produto.  Enquanto se transfere o líquido, voltar o rótulo do frasco para cima para que não fique deteriorado com o líquido que escorre.  Evitar troca de tampas.  Depois de retirar o produto químico, fechar imediatamente o frasco.  Evitar a abertura simultânea de vários frascos.  Ler sempre o rótulo de qualquer produto químico antes de o utilizar.  Não guardar nenhuma substância sem rótulo.  Trabalhar na hotte sempre que necessário.  Adicionar sempre lentamente soluções concentradas a água ou a soluções diluídas, para evitar reacções violentas.  Para diluir um ácido, adicionar sempre o ácido à água e nunca fazer ao contrário.  Adicionar sempre qualquer reagente lentamente e nunca de uma vez só, observando qualquer ocorrência que tenha lugar. Observar o que acontece quando a primeira pequena quantidade é adicionada e esperar uns segundos antes de adicionar mais quantidade; algumas reacções demoram a começar.  Manter a bancada limpa e organizada.  Colocar o material no centro da bancada.  Nunca manusear equipamento eléctrico com as mãos molhadas e sempre que for necessário deslocar, ou inspeccionar um aparelho, deve-se desligá-lo primeiro.  Quando o trabalho estiver concluído, lavar todo o material e limpar a bancada de trabalho. Verificar se os frascos estão bem fechados e assegurar que tudo o que foi utilizado está em ordem para os colegas que vêm a seguir.  Deixar o laboratório com segurança, desligando todo o equipamento eléctrico e fechando as trompas de água.  Conhecer a localização de extintores de incêndio, saídas de emergência, caixa de primeiros socorros, chuveiros e equipamento protector. Departamento de Química e Bioquímica 6
  • 7. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Regras de segurança durante a transferência de sólidos  Para transferir sólidos, utilizar uma espátula devidamente limpa e seca. Regras de segurança durante a transferência de líquidos  Nunca pipetar líquidos com a boca. Usar uma pompete, proveta ou uma pipeta conta-gotas de acordo com a situação.  Deve ser usada uma vareta de vidro e/ou um funil durante a transferência de líquidos. Regras de segurança durante a “pesagem”  A balança deve estar nivelada e mantida sempre limpa.  Não se deve colocar reagentes directamente no prato da balança.  O prato da balança deve ser limpo com um pincel imediatamente após algum derrame ocasional da substância a “pesar”.  A temperatura do objecto/substância a “pesar” deve estar próxima da temperatura ambiente.  Nunca usar maior quantidade de reagente do que a necessária para a experiência. Caso exceda essa quantidade, não recolocar o excesso no frasco original, mas antes numa embalagem separada. Regras de segurança durante o aquecimento com uma lamparina  Não levar à chama recipientes que não foram feitos para tal.  Durante a utilização da lamparina de álcool, deve-se ter cuidado para não derramar o álcool, que é inflamável. Se isso acontecer, limpar imediatamente toda a superfície atingida.  Sempre que a lamparina não está a ser utilizada ou quando se pretende transportá-la de um local para outro, deve-se tapá-la.  Cuidado com os materiais que ardem. Nunca se deve aproximá-los da chama.  A lamparina nunca deve estar completamente cheia de álcool e o pavio deve ter uma altura aproximada de 4mm.  Nunca voltar a boca de um tubo de ensaio, que esteja a ser aquecido, para o próprio rosto ou para o rosto de um colega pois há perigo de projecções de material.  Segura sempre o tubo de ensaio com uma mola de madeira.  Durante o aquecimento, mantém o tubo de ensaio inclinado para fora, move-o ligeiramente em torno da chama e nunca apontes a extremidade aberta para ti ou para os teus colegas.  Ter em atenção a capacidade do tubo de ensaio. Não encher demasiado um tubo de ensaio que vai ser aquecido. Regras de segurança durante a destilação  A ebulição deve ser regular, por isso deve-se adicionar núcleos de ebulição, de modo que estes estejam dispersos no interior do líquido. A sua ausência provocaria um sobreaquecimento. Nesta situação, a temperatura ultrapassaria o ponto de ebulição até que as bolhas de vapor se formassem, devido à excessiva temperatura, e estas teriam uma pressão suficiente para provocar projecções de líquido, havendo uma ebulição tumultuosa.  Os núcleos de ebulição podem ser pequenos fragmentos de porcelana porosa, esferas de vidro ou pedaços de pedra-pomes.  Os núcleos de ebulição devem ser colocados no início, antes de iniciar o aquecimento.  O aquecimento deve ser uniforme e não excessivo de modo a evitar o sobreaquecimento em zonas localizadas.  O balão redondo ou o balão de destilação não deve conter mais do que ⅔ da sua capacidade. Departamento de Química e Bioquímica 7
  • 8. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Parte II Actividades Experimentais Departamento de Química e Bioquímica 8
  • 9. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 1. Detecção de impressões digitais Notas introdutórias: A detecção de impressões digitais é uma das etapas mais importantes em investigações criminais. Actualmente, existem várias técnicas para revelar uma impressão digital e, de facto, a revelação da impressão digital corresponde a uma reacção química. Neste caso, usa-se como reagente a ninidrina e como solvente o etanol ou álcool etílico. Material/Equipamento:  Borrifador  Estufa  Papel Reagentes:  Ninidrina (s), C9H6O4  Etanol, C2H5OH Esquema de montagem: Figura 1.1 – Impressão digital. Procedimento experimental: Preparação da mistura ninidrina/etanol  Dissolver 0,5 g de ninidrina no estado sólido em 30 mL de etanol.  Transferir a mistura preparada para o borrifador. Revelação de impressões digitais  Pressionar o dedo sobre um pedaço de papel.  Borrifar a zona onde está localizada a impressão digital.  Esperar que o solvente evapore e borrifar novamente, caso seja necessário.  Colocar o pedaço de papel na estufa, a uma temperatura entre 50-70ºC. Departamento de Química e Bioquímica 9
  • 10. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 2. Detecção de vestígios de sangue Notas introdutórias: Em locais de crime, os investigadores forenses têm que procurar vestígios de sangue. Uma das maneiras mais vulgares de detectar vestígios de sangue, mesmo após a lavagem da zona com detergentes, é a utilização do produto químico luminol. O luminol, juntamente com água oxigenada, ao entrar em contacto com vestígios de sangue origina a emissão de luz. Esta emissão de luz corresponde a uma reacção quimioluminescente. Os vestígios de sangue vão catalisar a reacção química de oxidação do luminol pela água oxigenada. Nesta actividade experimental, em vez de sangue vai-se utilizar uma solução aquosa de catião Cu2+ que é um catalisador da reacção química de oxidação do luminol pela água oxigenada. Material:  Frasco de polietileno  Vidro de relógio  Balança  Esguicho  Espátula  Borrifador  Vareta de vidro  Gobelé  Proveta  Pipeta conta-gotas Reagentes:  Peróxido de hidrogénio, H2O2 (aq), 3%  Bicarbonato de sódio, NaHCO3 (s)  Água desionizada  Carbonato de amónio monohidratado,  Sulfato de cobre pentahidratado, (NH4)2CO3.H2O (s) CuSO4.5H2O (s)  Carbonato de sódio, Na2CO3 (s)  Luminol, C8H7O2N3 (s) Procedimento experimental: Preparação da solução A  Medir 5 mL de peróxido de hidrogénio 3%.  Adicionar água desionizada até perfazer o volume de 100 mL.  Transferir a solução para um frasco fechado de polietileno.  Rotular a solução preparada.  Guardar a solução no frigorífico. Preparação da solução B  Medir 0,4 g de carbonato de sódio; 0,02 g de luminol; 2,4 g de bicarbonato de sódio e 0,05 g de carbonato de amónio monohidratado.  Dissolver os reagentes, pela ordem indicada, em água desionizada, de modo a que o volume de solução seja de 100 mL.  Rotular a solução preparada.  Guardar esta solução no frigorífico. Preparação da solução aquosa de sulfato de cobre(II) 0,01mol/dm3  Preparar 100 mL de solução aquosa de sulfato de cobre(II) 0,01mol/dm3. Simulação de detecção de vestígios de sangue  Borrifar em simultâneo com as soluções A e B a superfície indicada.  Observar o que acontece e ler a mensagem que aparece. Departamento de Química e Bioquímica 10
  • 11. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 3. Fluorescência Notas introdutórias: A fluorescência ocorre quando uma substância absorve radiação electromagnética a um determinado comprimento de onda do espectro magnético e reemite-a como radiação a um comprimento de onda maior (menor energia). Algumas substâncias absorvem luz ultravioleta e reemite-a como luz visível numa variedade de cores. Nesta actividade experimental, observa-se a cor que diferentes objectos têm antes e após a incidência de luz negra. O quadro 1 mostra exemplos da exposição de algumas frutas e legumes à luz negra. Quadro 1 – Cor de frutas e legumes antes e após a incidência de luz negra. Banana Pimento verde Cebola Kiwi Courgete Alface Material:  Luz negra Reagentes:  Cebola  Courgete  Alface  Pimento verde  Banana  kiwi  Água tónica Esquema de montagem: Figura 3.1 – Fruta no interior da caixa onde se encontra a luz negra. Procedimento experimental:  Colocar as frutas, legumes e água tónica, separadamente, no interior da caixa onde se encontra a luz negra (figura 3.1).  Acender a luz negra.  Observar a coloração das frutas, legumes e água tónica quando a luz negra incide sobre cada uma delas. Departamento de Química e Bioquímica 11
  • 12. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 4. Produção de bioetanol Notas introdutórias: O carvão, o petróleo e o gás natural são denominados por combustíveis fósseis e são considerados fontes de energia não renováveis. Os combustíveis fósseis são constituídos fundamentalmente por carbono e a sua combustão interfere com o ciclo do carbono, contribuindo para a emissão de dióxido de carbono para a atmosfera. As alternativas aos combustíveis ou os combustíveis alternativos são as soluções encontradas para resolver um problema ambiental inerente ao uso desenfreado de combustíveis fósseis e à eminente crise energética. Uma das estratégias energéticas implementada a nível mundial tem sido a produção de biocombustíveis, nomeadadmente biodiesel e bioetanol. O biodiesel tem sido produzido para substituir parcial ou totalmente o gasóleo, enquanto que o bioetanol pretende substituir parcial ou totalmente a gasolina. Os biocombustíveis são soluções muito restritas por continuarem a investir no ciclo do carbono. Ao investir no ciclo do carbono permanece o problema do envio de dióxido de carbono para atmosfera durante a combustão dos combustíveis. Em termos idealistas, a estratégia deverá passar pela maior eficiência no uso, pela necessidade de economizar a energia e por minimizar as implicações ambientais da sua utilização. A produção de bioetanol pode ser feita usando várias técnicas e matérias-primas. São exemplos de matérias-primas: cana-de-açúcar, cereais (milho, trigo), erva, amido, celulose e frutas. A nível laboratorial, a produção de bioetanol compreende as seguintes etapas: (1) uso de glicose ou a obtenção de glicose a partir de outros glícidos; (2) fermentação alcoólica; (3) destilação. Os glúcidos ou glícidos (vulgarmente designados por hidratos de carbono ou açúcares) são compostos orgânicos. Os glúcidos podem ser classificados em: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. A tabela 4.1 mostra exemplos de monossacarídeos. Tabela 4.1 – Exemplos de monossacarídeos. Glicose Frutose ou Levulose Galactose A tabela 4.2 mostra exemplos de oligossacarídeos. Tabela 4.2 – Exemplos de oligossacarídeos. Sacarose Maltose Lactose Departamento de Química e Bioquímica 12
  • 13. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Os polissacarídeos podem desempenhar funções de reserva ou estrutural. Os polissacarídeos de reserva são o amido (figura 4.1) e o glicogénio. Os polissacarídeos estruturais são a celulose e a quitina. Os polissacarídeos são constituídos por numerosas unidades de monossacarídeos. Figura 4.1 – Amido. Os glícidos que reduzem o reagente de Fehling (Licor de Fehling) são conhecidos por açúcares redutores. Todos os monossacarídeos são açúcares redutores. Os oligossacarídeos exemplificados na tabela também são açúcares redutores, à excepção da sacarose, sendo designado por açúcar não-redutor. O bioetanol produz-se a partir do monossacarídeo – glicose, C6H12O6, na presença de uma suspensão de leveduras (leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae). Se não houver inicialmente glicose, mas um oligassacarídeo ou um polissacarídeo, deve-se proceder à hidrólise destes para obter glicose. Para confirmar se durante a hidrólise de facto se formou glicose, deve-se retirar uma pequena amostra e proceder ao teste com o Licor de Fehling. O aparecimento de um precipitado de óxido de cobre(I) (Cu2O) de cor tijolo geralmente permite comprovar a hidrólise e a formação de glicose. Após a confirmação de que de facto se formou glicose é que se procede à fermentação alcoólica. Obviamente que o processo é facilitado se for usada a glicose como matéria- prima. Durante a fermentação alcoólica ocorre a seguinte reacção química, descrita através da equação de palavras 4.1 e respectiva equação química 4.1: glicose(aq)  etanol(aq) + dióxido de carbono(g) (Equação de palavras 4.1) C6H12O6(aq)  2C2H5OH(aq) + 2CO2(g) (Equação química 4.1) A fermentação alcoólica deve ocorrer em meio anaeróbio, ou seja, na ausência de oxigénio. Durante a fermentação alcoólica surgem bolhas gasosas à superfície, evidência da formação de um gás durante a reacção química. Pode-se comprovar que o gás formado é o dióxido de carbono recorrendo à água de cal. O dióxido de carbono formado durante a fermentação alcoólica vai turvar a água de cal (evidência da presença de dióxido de carbono). A água de cal em contacto com o dióxido de carbono forma um depósito de cor esbranquiçado de carbonato de cálcio, de acordo com a equação de palavras 4.2 e respectiva equação química 4.2: hidróxido de cálcio(aq) + dióxido de carbono(aq) ⇄ carbonato de cálcio(s) + água(ℓ) (Equação de palavras 4.2) Ca(HO)2(aq) + CO2(aq) ⇄ CaCO3(s) + H2O(ℓ) (Equação química 4.2) Após a fermentação alcoólica procede-se à destilação para a recolha do destilado (álcool etílico ou etanol). Departamento de Química e Bioquímica 13
  • 14. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Material:  Suporte para tubos de ensaio  Mola de madeira  Tubos de ensaio  Pipeta conta-gotas  Lamparina  Fósforos  Suporte universal  Vareta de vidro  Noz  Gobelé  Garra  Matráz  Funil  Papel de filtro  Matráz com tubuladura lateral  Balança  Rolha  Espátula  Frasco de plástico  Banho termostático  Frasco de vidro com rolha  Condensador  Mangueira  Alonga  Manta de aquecimento  Suporte elevatório  Balão redondo de fundo redondo de 100 mL  Termómetro  Cabeça de destilação  Proveta de 50 mL  Proveta de 100 mL  Adaptador de termómetro  Anel adaptado a um funil Reagentes:  Solução A de licor de Fehling  Sumo de maçã  Solução B do licor de Fehling  Sumo de uva  Fermento de padeiro  Solução aquosa de glicose  Água desionizada  Solução aquosa de glicose a 30%  Óxido de cálcio Parte A – Teste do Licor de Fehling. Esquema de montagem: Figura 4.2 – Teste do Licor de Fehling. Procedimento experimental:  Transferir para um tubo de ensaio a solução aquosa de glicose (cerca de 1 cm de altura).  Adicionar 3 gotas da solução A do licor de Fehling.  Adicionar 3 gotas da solução B do licor de Fehling.  Acender a lamparina.  Com uma mola de madeira, segurar o tubo de ensaio e aquecer a mistura (figura 4.2).  Observar a mudança de cor e o aparecimento de um precipitado cor de tijolo.  Apagar a lamparina.  Colocar o tubo de ensaio no suporte para tubos de ensaio. Departamento de Química e Bioquímica 14
  • 15. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Parte B – Fermentação alcoólica  Preparação da solução de água de cal, Ca(HO)2(aq) Procedimento experimental:  Colocar, com o auxílio de uma espátula, uma pequena quantidade de óxido de cálcio num gobelé.  Adicionar água desionizada.  Agitar com a vareta a mistura obtida.  Fazer a montagem de uma filtração por gravidade.  Fazer um filtro de pregas.  Fazer a filtração da mistura obtida.  Recolher o filtrado (água de cal) para o interior de um frasco.  Rotular o frasco.  Preparação de levedura a partir do fermento de padeiro Esquema de montagem: Figura 4.3 – Suspensão de leveduras no banho termostático. Procedimento experimental:  Preparar uma suspensão de leveduras (leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae) a partir do fermento de padeiro a 10%.  Colocar o recipiente contendo a suspensão de leveduras no banho termostático (figura 4.3), a uma temperatura de 30ºC, no mínimo durante 2 horas.  Fermentação alcoólica Esquema de montagem: Figura 4.4 – Turvação da água de cal. Departamento de Química e Bioquímica 15
  • 16. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Procedimento experimental:  Colocar cerca de 100 mL de solução aquosa de glicose a 30% num matráz com tubuladura lateral.  Adicionar cerca de 50 mL de suspensão de leveduras à solução aquosa de glicose.  Rolhar o frasco e dirigir a mangueira para o tubo de vidro que contém água de cal (figura 4.4).  Observar a turvação da água de cal, enquanto ocorre a fermentação alcoólica. SUGESTÃO Substituir a glicose por sumo de maçã ou sumo de uva. Fazer a fermentação alcoólica do sumo de maçã ou de uva directamente com fermento de padeiro seco. Misturar 70 mL do sumo e 1 g de fermento de padeiro seco num frasco. A mistura é agitada para dissolver o fermento de padeiro. Deixar fermentar durante aproximadamente uma semana. Posteriormente, proceder à destilação. Parte C – Destilação simples Esquema de montagem: Figura 4.5 – Destilação simples. Procedimento experimental:  Medir com uma proveta 50 mL da mistura anterior.  Transferir a mistura para o balão redondo de fundo redondo.  Adicionar 5 a 6 esferas de vidro (regularizadores de ebulição) ao balão redondo de fundo redondo.  Fazer uma montagem semelhante à da figura 4.5.  Verificar se todas as juntas esmeriladas estão bem ajustadas e se o sentido de circulação da água no condensador é contrário ao sentido de circulação do destilado.  Abrir a água para arrefecimento, regulando simultaneamente o caudal.  Aquecer moderadamente, de modo a que o condensado se forme, lenta e continuamente, à razão de uma gota por segundo.  Registar a temperatura à qual sai a primeira gota.  Observar a variação da temperatura após a saída da primeira gota.  Interromper a destilação quando a temperatura se aproximar da temperatura de ebulição da água. Departamento de Química e Bioquímica 16
  • 17. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 5. Síntese de pérolas de alginato Notas introdutórias: As pérolas de alginato produzidas laboratorialmente são polímeros biodegradáveis de alginato. Define-se polímero como sendo uma molécula de grandes dimensões «macromolécula» constituída por unidades estruturais repetitivas, unidas entre si por ligações químicas. Os polímeros têm vindo a ser utilizados como aditivos na indústria alimentar. Os polímeros de alginato são constituídos por polissacarídeos e podem ser facilmente biotransformados. Actualmente têm inúmeras aplicações, nomeadamente, espessantes de gelados, recheios de pimentos e azeitonas, etc. As propriedades destes polímeros podem ser alteradas por adição de determinados sais metálicos. Os alginatos são extractos das algas castanhas da classe das Phacophyceae em particular das seguintes espécies: Ascophyllum nodosum, Laminaria digitata e Fucus serratus. O alginato de sódio tem vindo a ser usado na gastronomia molecular. Material:  Pipeta conta-gotas  Coador  3 Gobelés de 100 mL  Placa com agitação magnética  Barra magnética Reagentes:  Solução aquosa de alginato de sódio  Solução aquosa de cloreto de cálcio  Solução aquosa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado  Solução aquosa de cloreto de níquel Esquema de montagem: A B Figura 5.1 – (A) queda de gotas de alginato sobre a solução aquosa de sulfato de cobre (II) (B) pérolas de alginato. Departamento de Química e Bioquímica 17
  • 18. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Procedimento experimental:  Colocar a solução aquosa de alginato de sódio no interior de uma pipeta conta-gotas.  Colocar no gobelé 1 a solução aquosa de cloreto de cálcio.  Colocar no gobelé 2 a solução aquosa de sulfato de cobre (II).  Colocar no gobelé 3 a solução aquosa de cloreto de níquel.  Adicionar ao gobelé 1 uma barra magnética.  Colocar o gobelé 1 em cima da placa com agitação magnética. Se a placa tiver as duas funções (aquecimento e agitação magnética) ligar apenas a parte da agitação magnética.  Deixar cair no interior do gobelé 1 uma gota de solução aquosa de alginato de sódio.  Observar o que acontece.  Adicionar várias gotas.  Coar a mistura obtida.  Observar o que fica no coador.  Repetir o mesmo procedimento para os gobelés 2 e 3. Departamento de Química e Bioquímica 18
  • 19. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 6. Aquecimento químico Notas introdutórias: Numa reacção exotérmica ocorre libertação de energia, provocando um aumento de temperatura do meio exterior. Material:  Termómetro  Gobelé  Espátula  Suporte universal  Garra  Noz  Placa com agitação  Barra magnética  Vareta de vidro magnética Reagentes:  Água desionizada  Cloreto de cálcio anidro, (s) Esquema de montagem: Figura 6.1 – Reacção exotérmica. Procedimento experimental:  Adicionar cerca de 100 mL de água desionizada num gobelé.  Colocar uma barra magnética no gobelé.  Colocar o gobelé em cima de uma placa com agitação magnética. Se esta for simultaneamente de aquecimento e de agitação magnética, ligar apenas a agitação magnética.  Mergulhar a extremidade do termómetro na água desionizada.  Medir a temperatura da água e registar o valor.  Adicionar uma espátula de cloreto de cálcio anidro.  Agitar ligeiramente para dissolver o cloreto de cálcio.  Medir a temperatura da mistura e registar o valor.  Observar a variação de temperatura.  Determinar o valor da variação de temperatura. Departamento de Química e Bioquímica 19
  • 20. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 7. Arrefecimento químico Notas introdutórias: Numa reacção endotérmica ocorre absorção de energia, provocando uma diminuição de temperatura do meio exterior. Material:  Termómetro  Placa com agitação magnética  Suporte universal  Barra magnética  Garra  Gobelé  Noz  Espátula  Vidro de relógio  Vareta de vidro  Balança Reagentes:  Nitrato de amónio, (s)  Água desionizada Esquema de montagem: Figura 7.1 – Reacção endotérmica. Procedimento experimental:  Colocar cerca de 50 mL de água desionizada num gobelé.  Mergulhar a extremidade do termómetro na água desionizada.  Medir a temperatura da água e registar o valor.  Adicionar 14 g de nitrato de amónio.  Agitar ligeiramente para dissolver o nitrato de amónio.  Medir a temperatura da mistura e registar o valor.  Determinar o valor da variação de temperatura. Departamento de Química e Bioquímica 20
  • 21. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 8. Síntese da borracha natural Notas introdutórias: A borracha é um polímero, mais concretamente um elastómero. Material:  2 Provetas de 10 mL  Vareta de vidro  Gobelé Reagentes:  Látex comercial  Água desionizada  Ácido acético, 2 mol/dm3  Vinagre Esquema de montagem: A B Figura 8.1 – (A) Formação da bola de borracha natural; (B) Lavagem da bola. Procedimento experimental:  Medir, com uma proveta, 5 mL de látex comercial e transferi-lo para um gobelé.  Medir, com proveta, 5 mL de água desionizada e adicioná-la ao látex.  Agitar a mistura de água desionizada com o látex.  Medir 7 mL de ácido acético 2 mol/dm3 e adicioná-lo à mistura água/látex.  Agitar vigorosamente com uma vareta, até formar uma bola.  Retirar a bola que se formou. (Usar luvas.)  Lavar a bola com água corrente, comprimindo-a com as mãos. (Usar luvas.)  Verificar a elasticidade da bola. Nota: O ácido acético pode ser substituído pelo vinagre. Departamento de Química e Bioquímica 21
  • 22. À descoberta da Química e da Bioquímica Oficina de Verão 2010 Bibliografia  Andrade, Cristina T.; Coutinho, Fernanda M.B.; Dias, Marcos L.; Lucas, Elizabete F.; Oliveira, Clara Marize F.; Tabak, David; Dicionário de Polímeros; Editora Interciência; Rio de Janeiro; 2001.  Boyd, R.; Morrison, R.; Química Orgânica; Fundação Calouste Gulbenkian; 13ª edição; Lisboa; 1996.  Burke, Barbara A.; Golestaneh, Kamran; Samson, Helene; Luminosity, My Dear Watson, Luminosity! – Or, Are Those Bloodstains?; Journal of Chemical Education; Vol. 76; n.º1; 1999; pág. 65.  Burrows, Hugh D.; Pereira, Mariette M.; Química – Síntese e Estrutura: uma abordagem prática; Escolar Editora; Lisboa; 2006.  Davim, J. Paulo; Tecnologia dos Materiais Plásticos; Universidade Aberta; Lisboa; 1998.  Epstein, Jessica L.; Vieira, Matthew; Aryal, Binod; Vera, Nicolas; Solis, Melissa; Developing Biofuel in the Teaching Laboratory: Ethanol from Various Sources; Journal of Chemical Education; 2010; DOI 10.1021/ed100260g.  http://biocombustiveis-esag.blogspot.com/ (consultado a 20 de Junho de 2010).  MacCormac, Aoife; O’Brien, Emma; O’Kennedy, Richard; Classroom Activity Connections: Lessons from Fluorescence; Journal of Chemical Education; 2010; DOI 10.1021/ed100262t.  Pombeiro, Armando J. Latourrette O.; Técnicas e Operações Unitárias em Química Laboratorial; Fundação Calouste Gulbenkian; 3ª edição; Lisboa; 1998.  Rocha, Sónia J,; Dissertação de mestrado: Combustíveis Fósseis no ensino da Química; Departamento de Química da FCUP (Mestrado em Química para o Ensino), 2007.  Simões, José A. M.; Castanho, Miguel A. R. B.; Lampreia, Isabel, M. S.; Santos, Fernando J. V.; Castro, Carlos A. N.; Norberto, Maria de Fátima; Pamplona, M. Teresa; Mira, Lurdes; Meireles, M. Margarida; Guia do Laboratório de Química e Bioquímica; Lidel; Lisboa; 2000.  Sodhi, Gurvinder S.; Kaur, Jasjeet; Chemical Methods for Developing Latent Fingerprints; Journal of Chemical Education; Vol. 76; n.º4; 1999; pág. 488A. Blogue O blogue do projecto já está criado. Os participantes podem incluir textos, fotografias, desenhos, vídeos, apresentações e outros documentos. Endereço do blogue http://adescobertadaquimicaedabioquimica.blogspot.com/ Departamento de Química e Bioquímica 22