ÁREA: Educação em Química
TÍTULO: SOFTWARE COM RECURSOS PARA PREPARAR SOLUÇÕES TAMPÃO DERIVADAS DE ÁCIDOS FRACOS MONO, BI E TRIPRÓTICOS
AUTORES: LIMA, J. B. – UFMA; BEZERRA, C. W. B. – UFMA
RESUMO: O preparo de uma solução tampão constitui uma atividade do cotidiano dos laboratórios tanto de pesquisas quanto em ensino de graduação. Em alguns casos, dependendo do tipo e da precisão requerida na sua aplicação, a preparação destas soluções pode tornar-se bastante complexa pois nas expressões das constantes de equilíbrio foi empregado o conceito de atividade em vez de concentração. Portanto, faz-se necessário o uso de recursos computacionais uma vez que são utilizadas equações matemáticas solucionadas por métodos numéricos. Assim, o objetivo desse trabalho foi o de desenvolver um software que permitisse a realização de cálculos das concentrações dos pares ácido-base conjugados utilizados na preparação de soluções tampão.
PALAVRAS CHAVES: preparação de soluções tampão, software educativo, ensino de química.
INTRODUÇÃO: Soluções ou sistemas tampão são soluções que apresentam propriedades de resistir à variação de pH por efeito de diluição ou adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases. Ou seja, um tampão apresenta a propriedade de atenuar a variação ou estabilizar o pH de uma solução. São sistemas necessários ao perfeito funcionamento de organismos vivos, sendo amplamente estudados pela bioquímica e fisiologia. Como exemplos, basta citar o sangue e a saliva. Na química, são importantes para a realização de procedimentos analíticos, aumentando, por exemplo, a sensibilidade de métodos e evitando interferências de outras espécies na análise. Um meio tamponado pode evitar reações indesejadas, como as de precipitação e protonação, em determinados processos, sendo imprescindível o conhecimento do preparo destas soluções. Dentre os diversos sistemas tamponantes, destacam-se os derivados de ácidos fracos, pela sua ampla aplicação. Assim, o objetivo desse trabalho foi o de desenvolver um software que permitisse a realização de cálculos das concentrações dos pares ácido-base conjugados utilizados na preparação destas soluções.
MATERIAL E MÉTODOS: Foi utilizado nas expressões das constantes de equilíbrio o conceito de atividade no lugar de concentração, permitindo assim, maior exatidão nos cálculos.
Os coeficientes de atividade foram calculados através da equação de Debye-Hückel. Para manter a força iônica constante foi utilizado um eletrólito inerte com comandos para permitir a escolha do mesmo.
O software foi elaborado em ambiente Windows utilizando recursos da Microsoft Excel e permite a realização do cálculo utilizado na preparação de soluções tampão. Para que este software execute todos os cálculos é necessário que o programa Microsoft Excel tenha sido instalado por completo inclusive os suplementos de solver e habilitação de macros.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na página inicial do programa é feita a seleção do tipo de tampão em uma caixa de comandos a qual dispõe de um link para uma segunda página onde deve ser feita a entrada de dados e os resultados obtidos.
Digitando apenas os valores das constantes de ionização do ácido fraco, Ka, a concentração do tampão, Ct, o pH desejado do tampão, a força iônica, I, os diâmetros dos íons hidratados, d(A) e a seleção da presença ou não de eletrólito inerte, a planilha permite o cálculo das concentrações em molaridade (concentração em quantidade de matéria, mol/L) das espécies ácida, básica e do eletrólito inerte que devem ser usados na preparação da solução-tampão.
Para ilustrar o software, a figura 1 mostra os cálculos efetuados das concentrações dos pares ácido-base conjugados necessários para a preparação de um tampão fosfato.
O software dispões também de uma biblioteca com alguns pares ácido-base conjugados disponíveis possibilitando copiar/colar os valores das constantes de ionização dos ácidos fracos como entrada de dados.
CONCLUSÕES: O programa desenvolvido é de interesse em diversas áreas do cotidiano químico, podendo ser empregado por profissionais e estudantes, inclusive de áreas afins. Demonstrou também ser de fácil manipulação, auto explicativo, rápido e exige pouca memória, podendo ser utilizado em microcomputadores.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:MAHAN, B. H., Química: um curso universitário, 2a ed., Edgard Blucher, São Paulo-SP, 1993.