Dando bandeira

 

Como acertar as cores da bandeira do Brasil usando apenas um corante indicador?

Palavras-chave

Química: equilibrio químico; indicadores ácido-base; retroprojetor.

 

Você vai precisar de:

Retroprojetor;
Bandeja retangular de vidro com divisórias (veja medidas no passo 1);
Placa de Petri de 10cm de diâmetro;
Azul de bromotimol, solução aquosa a 1%;
Ácido clorídrico, solução 0,1 mol;
Hidróxido de sódio, solução 0.1 mol/L;
Ácido cloridrico, solução 0,01 mol&;
Hidróxido de sódio, solução 0.01 mol/L;
Bastão de vidro.

Mãos à obra

Base

1 placa de vidro 24x17cm
Laterais:                                                               
2 plaquinhas de 17 x 2 cm e
2 plaquinhas de 23.3 x 2 cm
Losango Interno:
4 plaquinhas de 12 x 2 cm
1 Placa de Petri -
diâmetro metro de 9,5 cm. altura de 1,4 cm

 

 

Muitas lojas que cortam vidros fazem aquários sob medida, então basta levar o desenho da bandeja e pedir que eles cortem e colem os vidros. Se você mesmo vai colar os pedaços, use cola de silicone e tome cuidado para não sujar a base da bandeja, pois esta é a parte que irá aparecer na projeção. Não coloque água na bandeja até a cola ter curado completamente, em geral após 24 horas. Verifique se há algum vazamento. Caso você tenha de fazer algum reparo, aguarde novamente 24 horas antes de colocar água. Você pode também fazer a bandeja de acrílico, colando as peças com clorofórmio.

Passo 2

Preparando as soluções, cuidados e descarte
Você pode conseguir o indicador azul de bromotimol em lojas que vendem materiais para aquários ou piscinas, já que ele é usado em kits vendidos para determinação de pH.
Para preparar a solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L, pese 4 g (CUIDADO!) e dissolva em 500 ml de água. Dilua essa solução até chegar em 1 litro. Você pode usar soda cáustica comprada em um supermercado.
A solução de ácido clorídrico pode ser preparada diluindo-se a solução concentrada comercial (38% em massa, ou 12,4 mol/L). Para isso, meça 8 ml da solução concentrada (CUIDADO!) e dilua em 1 litro. Você pode usar o ácido muriático, que é o ácido clorídrico impuro, encontrado em lojas de material de construção. Nesse caso a solução tem em torno de 10 a 12% (cerca de 3 mol/L). Meça 33 ml de ácido muriático e dilua em 1 litro.
Ao preparar e manusear diluições de ácido clorídrico e hidróxido de sódio, evite o contato com a pele. Caso isso ocorra, lave bem a região afetada com água corrente. O uso de óculos de segurança é recomendado.

 

Passo 3
Preparando a demonstração

Meça qual o volume de água necessário para encher a bandeja até a metade de sua altura. Coloque a bandeja de vidro sobre o retroprojetor. Neste volume de água coloque algumas gotas de solução de azul de bromotimol a 1%, até que a cor fique intensa. Distribua a solução entre o retângulo externo, o losango e a placa de Petri. Coloque algumas gotas de ácido clorídrico no retângulo (que ficará amarelo) e algumas gotas de hidróxido de sódio no losango (que ficará azul). Na placa de Petri coloque alternadamente gotas de uma solução bem diluída de hidróxido de sódio e de ácido clorídrico até que a solução fique verde. A demonstração está pronta.

Passo 4
Mudando as cores da bandeira

Na apresentação, o retroprojetor é ligado e se pode perguntar à audiência se eles notam que algo está errado. Após se confirmar que as cores da bandeira estão trocadas, o apresentador afirma que irá usar a química para consertar, senão todos os problemas do Brasil, pelo menos as cores da bandeira. Uma música de clima nacionalista é colocada no fundo enquanto o apresentador acrescenta os reagentes e os mistura com um bastão de vidro. Na placa de Petri central, se adicionam algumas gotas da solução de hidróxido de sódio. No losango acrescentam-se algumas gotas da solução de ácido clorídrico. Já no retângulo externo, coloca-se alternadamente a solução de base e de ácido, mexendo após colocar algumas gotas de cada, tentando conseguir uma coloração verde. Com as soluções nessa concentração, é difícil se chegar à coloração verde. Chame a atenção dos alunos para o fato de que com uma quantidade muito pequena de ácido ou base o indicador já muda de cor. Finalmente, as soluções mais diluídas de ácido e base são adicionadas gota a gota até que a cor do indicador fique verde. Uma alternativa é utilizar uma solução tampão de pH = 7.

Passo 5
Discutindo o que ocorreu

Após acertar a bandeira, pergunte aos alunos o que acham que ocorreu. Diga a eles o que você colocou em um dos compartimentos, por exemplo, no losango. A partir daí, peça que digam o que foi colocado no círculo central e anote as cores do azul de bromotimol em meio ácido e básico no quadro. Pergunte a eles como se pode chegar à cor verde e por que foi tão difícil conseguir isso. Você pode demonstrar a reversibilidade da reação, alterando novamente as cores da bandeira.

 

O que acontece

Essa demonstração foi criada, em um formato um pouco diferente, pelo professor José AtílioVanin, que trabalhou no Instituto de Química da USP e coordenou o grupo Química em Ação. O Química em Ação foi o primeiro grupo a fazer shows de química no Brasil, começando em 1985. Inconformado com o grande número de experimentos na literatura que reproduzem as cores da bandeira americana, ele pensou em uma demonstração bem nacionalista. Este experimento era apresentado ao som de “Aquarela do Brasil” e tinha como foco demonstrar que a mudança de cor é uma das evidências de reação química.

O indicador azul de bromotimol apresenta as três cores da nossa bandeira: amarelo em meio ácido, azul em meio básico e verde em meio neutro.

Como todos os indicadores ácido-base, o azul de bromotimol pode ser visto como um ácido fraco que apresenta cores diferentes nas suas formas protonada e deprotonada.

Em meio ácido (pH < 7), o azul de bromotimol se encontra predominantemente na forma amarela. Em meio alcalino (pH > 7), a espécie em maior quantidade é a azul. A cor verde aparece quando se tem quantidades significativas das duas espécies, amarela e azul. Neste caso observamos a mistura das cores, que resulta no verde.

O retângulo da bandeira continha água e ácido clorídrico. Quando adicionamos o hidróxido de sódio, estamos fazendo a reação de um ácido forte com uma base forte. Quando colocamos uma pequena quantidade de base a mais, o pH irá ficar muito alto, e quando adicionamos o ácido a mais, o pH irá ficar muito baixo. O azul de bromotimol só irá ficar verde quando a solução estiver neutra, e por isso é tão difícil acertar a cor. Veja como varia o pH de uma solução de ácido clorídrico quando colocamos hidróxido de sódio no gráfico que mostra a variação do pH à medida que adicionamos hidróxido de sódio.

Quando estamos próximos de neutralizar o ácido, basta uma pequena quantidade de base a mais, uma gota sequer, e o pH muda de um valor baixo para bem alto. Esse pulo faz o indicador passar direto de amarelo para azul, ao invés de ficar no verde.

 

 Referência: Matheus, A.L.; Reis, D.D; Paula, H.F. e- "Ciência na tela experimentos no retroprojetor".

 

 

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