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Relatório de experimento científico realizado em sala de aula na disciplina de Biofísica Instrumental....

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Medidas de pH e Sistema Tampão Ana Júlia Poletto Gilberto Coloni Junior

Departamento de Ciências Fisiológicas Universidade Federal de Santa Catarina - SC, Brasil [email protected] 25/09/2018

Resumo O presente experimento buscou analisar, com o auxílio de papel e soluções indicadoras, medidas de pH de diferentes soluções aquosas e a eficiência da soluçãotampão. Após preparo, medição e coleta de dados, os métodos indicadores mostraramse parcialmente eficientes; a solução-tampão, por sua vez, cumpriu com a sua função, com exceção a uma única vez, onde possivelmente houve erro em sua preparação e/ou utilização. Palavras-Chave: pH. Solução-tampão. Papel indicador. Soluções indicadoras. Introdução O potencial hidrogeniônico é uma grandeza utilizada para a verificação do grau de acidez ou basicidade de soluções a partir da concentração de Íons H+. Tamanha é sua importância, que a determinação do pH é realizada em laboratórios de controle de qualidade em diversas indústrias, como a indústria farmacêutica, de alimentos, bebidas, análises clínicas e até no controle da preservação do meio ambiente. A escala de pH pode variar de 0 (fortemente ácido) a 14 (fortemente básico ou alcalino), sendo 7 considerado o valor neutro.

Para auxílio no equilíbrio ácido-básico, existem os chamados sistemas tampões, formados de um ácido ou base fraco e sua base conjugada; estes, juntos, tem a função de evitar variações significativas do pH. O corpo humano, por exemplo, possui um pH de aproximadamente 7,4, controlado por soluções tampões que atuam tanto no LIC (fosfato), quanto no LEC (HCO3-). A medição de potencial de hidrogênio é realizada, fundamentalmente, de duas maneiras:

através

de

métodos

eletrométricos

e

métodos

colorimétricos.

Os

eletrométricos fazem suas medições a partir de aparelhos eletrodos, como o pHmetro, que gera potencial a partir de óxido-redução e que, por sua vez, traduz o valor de potencial elétrico obtido para a escala de pH. Os colorimétricos, por outro lado, utilizam soluções ou papéis indicadores que, dada a concentração de HCO3-, medem o pH a partir da coloração adquirida nos indicadores. Objetivo O principal objetivo da prática é efetuar a medição do pH de diferentes soluções aquosas utilizando métodos colorimétricos (papel indicador e soluções indicadoras – fenolftaleína e vermelho congo), comparando as variações que ocorrem em soluções com e sem a presença de solução tampão. Material e métodos Para a realização da prática experimental foram utilizados nove tubos de ensaio, uma pera de sucção, seis pipetas graduadas, um becker, uma proveta, um conta-gotas, fitas de papel indicador, fenolftaleína, vermelho congo, vinagre, água destilada, leite, solução HCl 0,1N, solução NaOH 10%, ácido acético 0,1N e acetato de sódio 0,1N. Numerou-se, primeiramente, cinco tubos de ensaio com valores de 1 a 5, e em seguida, conforme descrito na Tabela 1, preparou-se cinco soluções. A fim de realizar a medição do pH de cada solução, utilizou-se um papel indicador para cada um dos tubos de ensaio, submergindo-os nas soluções, e fez-se a leitura da cor adquirida pela fita de papel indicador com o padrão de cores. Após, anotou-se os valores encontrados.

Tubo

H₂₂O

Vinagre

HCl

Leite

0,1N

NaOH 10%

1

10mL

-

-

-

-

2

5mL

5mL

-

-

-

3

5mL

-

5mL

-

-

4

5mL

-

-

5mL

-

5

5mL

-

-

-

5mL

Tabela 1 – Preparo inicial das soluções. Em cada um dos tubos adicionou-se cinco gotas do indicador Fenolftaleína, e fez-se a leitura do pH aproximado com base na cor observada. Depois, cinco gotas do indicador vermelho congo foram adicionadas a cada um dos tubos. Anotaram-se os valores encontrados em ambas as etapas, separadamente. Adiante, numerou-se quatro tubos com valores de 6 a 9. Preparou-se, nos tubos de valores 7 e 9, soluções tampões compostas de 3mL de ácido acético 0,1N + 5mL de acetato de sódio 0,1N (cada) e em dois tubos (6 e 8) adicionou-se apenas 8mL de água. Mediu-se, com papel indicador, o pH da solução tampão e da água, e registraram-se os valores. A seguir, adicionou-se HCl nos tubos 6 e 7 e NaOH 10% nos tubos 8 e 9, quantidades descritas conforme Tabela 2. Mensuraram-se e anotaram-se os valores de pH encontrados nos quatro tubos. Tubo

H₂₂O

HCl 0,1N

NaOH 10%

6

8mL

1mL

-

7

-

1mL

-

8

8mL

-

1 gota

9

-

-

1 gota

Tabela 2 – Quantidade de HCl 0,1N e NaOH 10% adicionadas à solução. Em sequência, colocou-se, de forma progressiva, maiores quantidades de NaOH 10% no tubo 9 até obtenção de mudança significativa de pH. Após, anotou-se as medidas e observou-se as diferenças entre os valores e a relação destas com a quantidade de NaOH 10% adicionado. Por fim, então, acrescentou-se à solução cinco

gotas de vermelho congo, até a saturação do tampão, e conferiu-se a cor com o pH observado na fita de pH. Resultados Finalizadas as preparações de soluções e medições por métodos colorimétricos, foram obtidos valores aproximados de pH, os quais estão descritos na Tabela 3. Após a adição de Fenolftaleína, os tubos permaneceram incolores do nº 1 ao 4, enquanto o tubo 5 adquiriu coloração rosa, como mostrado na Figura 1. A adição de vermelho congo, por outro lado, proporcionou diferentes colorações às soluções, conforme Figura 2. Tubo

pH (fita)

Fenolftaleína Cor

Vermelho Congo

e pH aproximado

Cor e pH

(faixa)

aproximado (faixa)

1

7,5

Incolor (0,0- 8,0)

Vermelho (7,014,0)

2

2

Incolor (0,0- 8,0)

Roxo (3,0-,5,2)

3

0

Incolor (0,0- 8,0)

Azul (0,0-3,0)

4

6,5

Incolor (0,0- 8,0)

Rosa (5,0-7,0)

5

14

Rosa (8,3-10)

Vermelho (7,014,0)

Tabela 3 – Resultado das análises por métodos colorimétrico

Figura 1 – Adição de Fenolftaleína.

Figura 2 – Adição de Vermelho Congo

Os resultados obtidos a partir da preparação de solução tampão nos tubos 7 e 9 estão descritos na Tabela 4, juntamente com os valores relativos às soluções H ₂O, ambos medidos antes e depois da adição de HCl 0,1N e NaOH 10%. Tubo

pH (fita) anterior à adição

pH (fita) posterior à

de ácido e base

adição de ácido e base

6 – H₂₂O

7

5

7 – Tampão

5

4

8 – H₂O

7

11

9 – Tampão

5

5,5

Tabela 4 – Resultados pH anterior e posterior às adições de ácido e base. Discussão No tubo 1 a fita indicadora encontrou um pH de 7,5, a fenolftaleína ficou incolor, indicando um pH de 0 a 8, e o vermelho congo fez com que a solução adquirisse coloração vermelha, isto é, o pH se encontra em uma faixa de 7 a 14. A partir desses valores, conclui-se que o pH da substância do primeiro tubo é de aproximadamente 7,0 (neutra). Os valores encontrados estão dentro do esperado, uma vez que no tubo 1 havia apenas água.

A solução preparada no segundo tubo tratava-se de uma solução aquosa de vinagre, um ácido orgânico. Esperava-se, portanto, que o pH fosse baixo, de caráter ácido. O valor encontrado pela fita indicadora foi de 2,0, e as cores adquiridas pela substância após a aplicação de fenolftaleína e vermelho congo foram, sucessivamente, incolor e roxo, sendo a segunda indicadora de um pH entre 3 e 5,2. O pH desta substância é um valor baixo, portanto ácido, dentro do que era esperado. Do HCl substância do tubo 3, esperava-se um pH baixo, pois trata-se de um ácido forte. O valor encontrado pela fita indicadora, 0, a incoloração com a fenolftaleína e a cor roxa adquirida com a adição de vermelho congo (pH de 0 a 3,0) condizem com a hipótese inicial a respeito do experimento. O tubo quatro possuía leite, substância com pH aproximado de 6,5 a 6,7. O valor encontrado pela fita indicadora foi de 6,5. A fenolftaleína permaneceu incolor como nos tubos anteriores, indicando o pH maior que zero e menor que oito, enquanto o vermelho congo deu à substância coloração rosa (pH em uma faixa de 5,0 a 7,0). Os resultados obtidos ocorreram como o esperado, revelando que o leite é, de fato, uma substância levemente ácida. A substância do último tubo desta etapa, nº 5, era NaOH, uma base forte. O resultado esperado, então, era de um pH de valor alto. Os valores encontrados foram ao encontro das expectativas: pH de 14 medido pela fita indicadora, coloração rosa após a fenolftaleína (pH de 8,3 a 10) e coloração vermelha após o indicador vermelho congo (pH de 7 a 14). Nos tubos 6 e 8, o pH encontrado anterior à adição do ácido foi neutro, de valor 7,0, como esperado. Nos tubos 7 e 9, de solução tampão, o pH anterior à adição da base foi de 5,0. Esperava-se, a partir disso, que os valores de pH das soluções tampões tivessem menor variação em relação às soluções sem tampões. Os resultados obtidos corroboraram com o que era esperado, apesar da variação de 4 para 5,5 da solução tampão, pois a variação ocorrida na solução sem tampão foi muito mais significativa, de 5 para 11. No tubo 9, onde foram colocadas progressivamente maiores quantidades de

NaOH (10%), além da solução-tampão, observou-se uma grande variação no pH (elevação de 5 para 14), o que não era o esperado. Esperava-se que a solução tampão impedisse uma variação tão significativa. Uma possível explicação para tal resultado é alguma falha cometida durante a preparação da solução, que possivelmente passou despercebida, ou até mesmo falha nas fitas de medição de pH, as quais encontravamse fora da data de validade. Com tal fato, é observável que a solução-tampão não teve, neste caso, sua função estabelecida. Após realizar a adição das quantidades de NaOH(10%), foram adicionadas 5 gotas de vermelho-congo , e assim, observou-se a cor vermelha na solução, indicando um pH maior que 5. Conclusão A solução-tampão utilizada se mostrou eficaz quando em contato com o HCl, ou seja, com ácidos fortes, pois foi observada pequena diminuição do pH, indicando uma variação de 5 para 4. Já em contato com o NaOH, ou seja, uma base forte, o aumento do pH se mostrou significativo, com variação de 5 para 14, o que é inaceitável para um sistema-tampão eficaz. Das formas e métodos para indicar o pH, as fitas demonstraram maior eficácia e precisão, uma vez que eram todas graduadas e de fácil observação, quando comparadas com os padrões de cores de fitas. A indicação de pH pela adição do vermelho-congo e fenolftaleína não se mostrou tão eficaz e precisa, pois indicam apenas intervalos de pH, como no vermelho congo (azul-menor que 3; vermelho-maior que 5) ou se está maior ou menor que 8, como no caso da fenolftaleína. Referências RODRIGUES DE OLIVEIRA, Jarbas. BIOFÍSICA PARA CIENCIAS BIOMÉDICAS . 4. ed. Porto Alegre: EdiPUCRS, 2004. 299 p. FIORUCCI, Antônio R. O Conceito de Solução Tampão. Disponível em: Acesso em: 23 set. 2018 HENEINE, Ibrahim F. (c1996) Biofísica Básica, 2ª. Ed., Livraria Atheneu, SP...