ÁREA: Ensino de Química

TÍTULO: Desenvolvimento de um fotômetro com fins didáticos

AUTORES: Mota, F.A.C. (UFAM) ; Santana, G.P. (UFAM)

RESUMO: Um fotômetro para fins didáticos foi desenvolvido para ser usado pelo professor na abordagem de vários temas: i) em química ambiental (por exemplo, sustentabilidade, poluição aquática urbana, etc.), ii) em aulas de instrumentação analítica, iii) introdução á espectroscopia e iv) na abordagem de validação analítica e estatística, assim como outros temas adequados. Para sua construção foram utilizados materiais de baixo custo e de fácil aquisição. A montagem e desmontagem do fotômetro é adequada didaticamente, podendo ser feita facilmente pelo aluno. A determinação de ortofosfato total pelo método do azul de molibdênio foi usada para verificar seu desempenho. Para isso, águas de um igarapé poluído foram usadas como amostras. A qualidade dos resultados obtidos permite seu uso didaticamente.

PALAVRAS CHAVES: uso didático; fotômetro; experimentação

INTRODUÇÃO: Princípios teóricos de química expostos pelo professor em sala de aula e nos laboratórios didáticos e suas aplicabilidades devem ser o mais próximo possível. Conceitos que, se vistos apenas textualmente, não são plenamente compreendidos pelos alunos, surgindo, fatalmente, lacunas de conhecimento na formação educacional dos mesmos. A falta de equipamentos nos laboratório didáticos de química é bastante comum nas escolas de ensino médio e superior. Neste contexto, um dos conceitos mais importantes e que poderia ser aproveitado por docentes que é espectroscopia, muitas vezes não são ensinados. A popularização da construção de sistemas instrumentais e/ou realização de experimentos didáticos envolvendo a luz são fundamentais para entender a interação da matéria com a radiação eletromagnética. Neste trabalho, um sistema fotométrico home-made para uso didático foi desenvolvido para oferecer ao professor uma ferramenta fundamental para ensinar diversos aspectos da interação radiação eletromagnética e a matéria. Princípios básicos de espectroscopia, instrumentação analítica, tratamento estatístico de dados e validação analítica, assim como outros temas em química que julgar adequados, como, por exemplo, princípios de química ambiental e cores complementares podem ter sua exposição didática otimizada com o uso do fotômetro proposto neste trabalho. Com isso, espera-se que o aluno tenha uma visão mais abrangente e prática dos temas sugeridos, além de poder fazer uso dos mesmos para aproveitamentos didático e/ou comercial.

MATERIAL E MÉTODOS: A adequabilidade da construção do fotômetro aos propósitos didáticos foi verificada durante todos os procedimentos analíticos. Sendo assim, primeiramente foi montada em um suporte de madeira a estrutura física do mesmo, ou seja, fonte (LED), porta-cubeta, detector (LDR) e leitor de sinal (multímetro digital). O fotômetro foi construído com um LED amarelo, como fonte, uma cubeta de acrílico quadrangular de 1 cm de caminho óptico, como porta-amostra, um LDR como detector e um multímetro digital como leitor de sinal, usando-se a escala 2 MΩ, de resistividade elétrica. Amostras de águas de um igarapé visivelmente poluído foram usadas para verificação do desempenho do fotômetro, usando a metodologia para determinação de ortofosfato total (PARANHOS, 1996). Procedimentos de validação analítica (INMETRO, 2003; ANVISA, 2003), incluindo testes de precisão, exatidão, recuperação e linearidade foram feitos. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente pelos testes de F e t (VIEIRA, 2003; VIEIRA, 2008).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Durante a construção do fotômetro, priorizaram-se materiais baratos e facilmente encontrados em casas comerciais (o fotômetro e acessórios utilizados tiveram um orçamento de aproximadamente R$ 300,00, tanto em infraestrutura quanto nos dispositivos eletrônicos utilizados). Para priorizar simplicidade estrutural na construção do fotômetro foi feita a opção por uma configuração instrumental de feixe simples. A Figura 1 apresenta a estrutura montada com alguns componentes usados. Essa configuração é a mais adequada para estudos iniciais de instrumentação analítica. Uma vez compreendido os seus conceitos fundamentais, o aprendizado dos instrumentos de feixe duplo se tornam mais fáceis. Os ensaios de validação analítica que incluíram testes de precisão, exatidão, recuperação e linearidade apresentaram os seguintes resultados: precisão intermediária e repetibilidade apresentaram coeficientes de variação médios de 3,0 e 2,8, respectivamente. A exatidão do fotômetro, verificada pelos testes F e t com limite de confiança p < 0,05, foi bastante aceitável. Os testes de recuperação apresentaram variações entre 97,6 e 107,3% para uma linearidade obtida no intervalo de 8 a 48 µmol l-1 (r2 > 0,99). Segundo INMETRO (2003) e ANVISA (2003) os resultados apresentados são bastante satisfatórios.

Figura 1 – Estrutura do fotômetro e componentes

Fotômetro e alguns componentes usados

CONCLUSÕES: O fotômetro construído apresentou resultados satisfatórios em relação a um espectrofotômetro comercial. A grande vantagem do fotômetro é que todos os materiais usados em sua confecção podem ser substituídos facilmente. Como a Química é uma ciência experimental, portanto atividades experimentais são importantes como caráter lúdico e motivador, dessa forma o uso do fotômetro construído neste trabalho permitirá aluno a relacionar a teoria com observações práticas.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária: Guia para Validação de Métodos Analíticos e Bioanaliticos, RE n° 899, de 29 de maio de 2003. Disponível em <http://www.anvisa.gov.br/legis/resol/2003/re/899_03re.htm>, acesso em 12/05/2012.

INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial: Orientações sobre validação de métodos de ensaios químicos. DOQCGCRE-008, 2003. Disponível em <http://www.farmacia.ufmg.br/lato/downloads/validacao_inmetro.pdf>, acesso em 04/05/12.

PARANHOS, R. Cadernos Didáticos: Alguns métodos para análise de águas. Rio de Janeiro: UFRJ, 1996. 280p.


VIEIRA, S. Bioestatística: Tópicos Avançados. 2° Edição. Rio de Janeiro: Campus-Elsevier, 2003. 220p.

VIEIRA, S. Introdução á Bioestatística. 4° Edição. Rio de Janeiro: Campus-Elsevier, 2008. 340p.