CROMATOGRAFIA ALTERNATIVA

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1 CROMATOGRAFIA ALTERNATIVA TÍTULO: Cromatografia Alternativa: Pesquisando Novos Materiais Que Facilitem A Inserção Da Cromatografia No Ensino Médio AUTORES: JESUS, J. C. B. J. (IFPB); RESENDE FILHO, J. B. M (UFPB). RESUMO: É consenso geral que aulas de Química experimentais são mais eficientes que aulas teóricas, porém muitas escolas ainda não abordam este método de ensino, por vezes devido à falta de recursos ou ambiente inadequado na Instituição. Com o intuito de possibilitar a realização de aulas experimentais procurou-se desenvolver a Cromatografia Alternativa, de modo a permitir a inserção dos processos e técnicas de cromatografia no Ensino Médio. Tal projeto é baseado na filosofia do Laboratório com Materiais Alternativos, sendo desenvolvido com materiais de fácil acesso e/ou de baixo custo, possibilitando a realização da Cromatografia Alternativa em qualquer escola do Ensino Médio, e através da inserção dela a abordagem contextualizada de conceitos fundamentais a Química. PALAVRAS CHAVE: cromatografia; aulas experimentais; laboratório com materiais alternativos. INTRODUÇÃO: A aplicação de aulas experimentais em Ciências possibilita a contextualização dos assuntos abordados em sala de aula, dando sentido e estabelecendo a ligação entre teoria e prática, entre a ciência e o cotidiano (SEED, 2006 apud SALVADEGO e LABURÚ, 2009), além de possibilitarem uma abordagem interdisciplinar, permitindo ao discente perceber a Ciência como um conjunto harmônico, e não como disciplinas distintas e fragmentadas, o que, por conseguinte, auxilia na compreensão do universo em que os cerca. Mesmo com tantas vantagens conhecidas, as aulas experimentais dificilmente são inseridas no processo educativo, seja por acomodação ao sistema de educação tradicional, que se baseia em aulas meramente expositivas, seja por falta de ambientes e instrumentações sofisticadas de laboratório (NARDI, 1998 apud BUENO, et. al., 2007). Baseados nos argumentos aqui mencionados, e com o intuito de possibilitar aos alunos um ensino mais coeso, propõe-se a inserção da cromatografia no ensino de Química do Ensino Médio (EM), através da denominada Cromatografia Alternativa que consiste no conjunto de processos e técnicas cromatográficas adaptadas ao Ensino Médio, embasados na filosofia do Laboratório com Materiais Alternativos. A cromatografia é um processo físico-químico de separação de misturas, baseado na distribuição diferencial dos componentes, gerada pelas interações intermoleculares existentes entre os componentes da mistura e as fases cromatográficas: fase fixa (ou fase estacionária) e fase móvel (RIBEIRO, et. al., 2008). A idéia da Cromatografia Alternativa surgiu a partir do desenvolvimento de um projeto vinculado à aula da disciplina de Laboratório com Materiais Alternativos, no então CEFET-PB (atual IFPB), que consistia na cromatografia de pimentões em coluna de açúcar comercial, tendo como embasamento teórico os artigos contidos no periódico Química Nova na Escola (LISBÔA, 1998; PALOSCHI, et. al., 1998; FONSECA, et. al., 2004; SILVA, et. al., 2006; RIBEIRO, et. al., 2008). A inserção da cromatografia no EM possibilita a abordagem de diversos conceitos fundamentais à disciplina, tais como polaridade, solubilidade, separação de misturas, interações intermoleculares, estrutura dos compostos químicos, entre outros. Para tanto,

2 faz-se necessário uma pesquisa inicial pelos materiais convenientes para se confeccionar sistemas cromatográficos em coluna (parte fixa e parte móvel) que se adaptem ao processo de ensino-aprendizagem no EM, bem como materiais para se cromatografar. Este trabalho denota os resultados oriundos da pesquisa realizada concernentes aos materiais para a parte fixa da coluna cromatográfica e para a parte móvel da mesma, possibilitando a adaptação da cromatografia em coluna para aulas no EM. MATERIAIS E MÉTODOS: A Cromatografia Alternativa está fundamentada na filosofia do LMA (Laboratório com Materiais Alternativos) e, portanto, utiliza-se de materiais de baixo custo e de fácil acesso para a sua organização e aplicação. Sendo assim, a pesquisa de materiais que sejam de baixo custo e acessíveis se faz de suma importância, pois visa viabilizar a inserção do método no EM. Para a parte fixa da coluna cromatográfica buscam-se sólidos de coloração clara, que permitam a visualização dos pigmentos separados, já que, como o foco é o ensino de Química para o EM, é interessante trabalhar a separação cromatográfica de pigmentos coloridos, para aguçar a atenção dos alunos, possibilitando o surtimento da motivação para o estudo da respectiva disciplina. Já para os eluentes (parte móvel) foram pesquisados solventes que possam ser utilizados sem que ocorra a solubilidade da parte fixa ou reações entre eles e a coluna e/ou o material que se deseja cromatografar, valendo a pena frisar que tais solventes podem ser encontrados facilmente nas habitações dos alunos ou no comércio. Por último, foram pesquisados materiais para cromatografar que possibilitem uma abordagem interdisciplinar e contextualizada, e que apresentem um bom efeito visual. Tais materiais compreendem basicamente os produtos naturais, tais como vegetais presentes na alimentação diária, muitos dos quais trabalhados em artigos publicados na Química Nova na Escola (QNEsc), tais como pimentões (RIBEIRO, et. al., 2008), espinafre (FONSECA, et. al., 2004) e páprica (SILVA, et. al., 2006), entre outros (cenoura, condimentos, etc.). Após a pesquisa bibliográfica dos materiais que possam ser utilizados na parte fixa ou na parte móvel, são realizados testes de solubilidade e de experimentos cromatográficos, com o intuito de verificar a aplicabilidade de tal material em tal função. No que tange aos materiais para cromatografar, fez-se uma pesquisa bibliográfica com o intuito de verificar os pigmentos constituintes de cada material e sua possível aplicação na cromatografia em coluna, realizada segundo os preceitos do LMA. RESULTADOS E DISCUSSÕES: De acordo com o critério para a escolha da fase fixa (sólidos de coloração clara, que permita a visualização dos pigmentos separados), propôsse os seguintes compostos para fases estacionárias alternativas: farinha de mandioca, farinha de trigo, cal, gesso, sal de cozinha, sal amargo, carbonato de cálcio e arroz branco. Em seguida, com o intuito de averiguar se o material escolhido não se solubiliza na fase móvel, realizou-se testes de solubilidade dos compostos em eluentes que comumente são empregados na cromatografia, os resultados obtidos encontram-se na Tabela 1. Posteriormente, partiu-se para a cromatografia de misturas conhecidas (como a cromatografia do pimentão verde), montando-se a coluna cromatográfica com as possíveis fases fixas alternativas, descartando-se as farinhas de mandioca e de trigo, assim como o arroz branco, por observar-se a interação destas com a fase móvel utilizada (hexano). Já o gesso desidratado foi descartado para pimentões verdes (ou quaisquer outros compostos que apresentem componentes de coloração semelhante), por ser difícil a visualização dos

3 pigmentos, a cal foi rejeitada devido à demora na eluição (9 gotas por minuto), o que acarreta num processo demorado e inviável para realizá-lo durante o horário de uma aula. Solutos Acetona Hexano Metanol Etanol Isopropanol Éter de Petróleo Diclorometano Cloreto de sódio Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Sulfato de magnésio Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Farinha de trigo Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel - Solúvel Cal Insolúvel* Insolúvel Solúvel Solúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Farinha de mandioca Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel* Insolúvel * Gesso Insolúvel Insolúvel Solúvel** Solúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Carbonato de cálcio Arroz branco Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Tabela 1. Teste de solubilidade realizado em materiais para a fase fixa da coluna cromatográfica alternativa. Já para os materiais que se deseja cromatografar foram elencados alguns produtos naturais, tais como pimentão verde, espinafre, cenoura, pimentão vermelho, entre outros. A cromatografia dos primeiros ocorreu conforme o previsto (RIBEIRO, et. al., 2008; FONSECA, et. al., 2004), cromatografando os dois primeiros produtos foi possível visualizar duas bandas coloridas distintamente: amarelo e verde (betacaroteno e clorofila, respectivamente). Figura 1: Separação dos pigmentos do pimentão verde (clorofila e beta-caroteno) por cromatografia em coluna de açúcar refinado comercial.

4 Na cromatografia da cenoura obtiveram-se duas bandas amarelas, a primeira num tom mais escuro que a segunda. Já na separação dos pigmentos do pimentão vermelho, a princípio, com o acréscimo do hexano (eluente apolar) verificou-se o aparecimento de duas bandas uma amarela e outra vermelha, sendo que esta segunda ao entrar em contato com a acetona (eluente polar) reagiu, mudando de coloração. Sendo, portanto, necessário uma mudança no eluente utilizado. Figura 2: Separação dos pigmentos cenoura por cromatografia em coluna de açúcar refinado comercial. Os materiais que demonstraram viabilidade para aplicação nas colunas da Cromatografia Alternativa foram o sal amargo (MgSO 4 ) e o sal de cozinha (NaCl), que obtiveram resultados semelhantes ao da coluna do açúcar comercial na cromatografia do pimentão verde. Para a escolha dos solventes, optou-se por eluentes que possuíssem produtos comerciais equivalentes, tal como o hexano (benzina), a acetona (removedor de esmalte), o álcool etílico (álcool comercial), acetato de amila (óleo de banana), entre outros. CONSIDERAÇÕES FINAIS: A pesquisa de novos materiais visa encontrar meios de viabilizar a inserção de técnicas cromatográficas no Ensino Médio, facilitando a execução de experimentos durante as aulas de Química e possibilitando o estabelecimento de vínculos entre a experimentação e alguns dos assuntos abordados em sala de aula, tais como separação de misturas, interações intermoleculares, solubilidade, entre outros. AGRADECIMENTOS: Ao DIFES/SESu/MEC, à CAPES, ao IFPB, ao professor Dr. Umberto Gomes da Silva Júnior e ao grupo PET Química do IFPB. REFERÊNCIAS: BUENO, L.; MOREIA, K. C.; SOARES, Marília; JERONIMO, D. D.; WIEZZEL, A. C. S.; TEIXEIRA, M. F. S. O ensino de química por meio de atividades experimentais: a realidade

5 do ensino nas escolas. Presidente Prudente: II Encontro do Núcleo de Ensino de Presidente Prudente, FONSECA, S. F.; GONÇALVES, C. C. S. Extração de Pigmentos do Espinafre e Separação em Coluna de Açúcar Comercial. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 20, Novembro de 2004, pag GALIAZZI, M. C.; GONÇALVES, F. P.; A natureza pedagógica da experimentação: uma pesquisa na licenciatura em química. Revista Química Nova, São Paulo, Vol. 27, No. 2, 2004, pag LISBÔA, J. C. Foschini. Investigando Tintas de Canetas utilizando cromatografia em papel. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 7, Maio de 1998, pag OLIVEIRA, R. C.; FARIAS, S. A.; FERREIRA L. H.; A Experimentação na Formação de Professores de Química: concepções dos Licenciandos. Curitiba: XIV Encontro Nacional de Ensino de Química, OLIVEIRA, A. R. M.; SIMONELLI, F.; MARQUES, F. A. Cromatografando com giz e espinafre: um experimento de fácil reprodução nas escolas do Ensino Médio. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 7, Maio de 1998, pag PALOSCHI, R.; ZENI, M.; RIVEROS, R. Experimentos Cromatográficos. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 7, Maio de 1998, pag RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Análise de Pigmentos de Pimentões por Cromatografia em Papel. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 23, Agosto de 2008, pag SALVADEGO, W. N. C.; LABURÚ, C. E. Uma Análise das Relações do Saber Profissional do Professor do Ensino Médio com a Atividade Experimental no Ensino de Química. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 03, Agosto de 2009, pag SILVA, L. B.; ALLES, I. M.; MOREL, A. F.; DALCOL, I. I. Produtos Naturais no Ensino de Química: Experimentação para o Isolamento dos Pigmentos do Extrato de Páprica. Revista Química Nova na Escola, São Paulo, Nº 23, Maio de 2006, pag