DEMONSTRAÇÃO DA DEPENDÊNCIA DA CAPACIDADE TAMPONANTE COM A CONCENTRAÇÃO, UTILIZANDO-SE INDICADORES CONVENCIONAIS E NATURAIS

Antonio R. Fiorucci (PG), Márlon H. F. B. Soares (PG), Éder T. G. Cavalheiro (PQ).

Universidade Federal de São Carlos – Departamento de Química
Via Washington Luiz, Km 235 – CP: 676 CEP: 13.569-905 São Carlos/SP.


palavras-chave: solução tampão; demonstração; indicadores


Quando ácido ou base fracos, parcialmente neutralizados, estão presentes em solução aquosa, a adição de pequenas quantidades de ácido ou base fortes, causam uma variação pequena no pH. Essa resistência à mudança na concentração hidrogeniônica livre de uma solução é definida como capacidade tamponante1 e a solução com esta propriedade é denominada solução tampão. Em termos da definição de ácido e base de Brönsted-Lowry, a propriedade comum dessas soluções é a presença de um ácido fraco e sua base conjugada ou de uma base fraca e seu ácido conjugado.

A contextualização da importância dos tampões pelo professor é simples de ser realizada devido à sua importância em sistemas biológicos, química industrial e análise química. No entanto, a disponibilidade de demonstrações simples e rápidas da capacidade tamponante que podem ser utilizadas em salas de aula, sem o uso de pH-metros é escassa na literatura2.

Este trabalho tem como objetivo, propor uma demonstração simples da visualização da capacidade tamponante e sua dependência com a concentração da solução tampão, realizável em sala de aula sem a necessidade do uso do laboratório e sem uso de pH-metro durante a demonstração.

Para isso, faz-se necessário a preparação prévia de soluções tampão de várias concentrações, com pH igual a de uma solução não tamponada ou com baixa capacidade tamponante. No presente caso, utilizou-se o tampão fosfato e uma amostra de água mineral como solução não tamponada.

Inicialmente, mediu-se o pH da água mineral (pH = 7,2) com pH–metro e eletrodo de vidro. Posteriormente preparou-se três soluções tampão com o mesmo valor de pH descrito como apresentado na Tabela I, porém em diferentes concentrações de fosfato.


Tabela I – Concentrações das solucões tampão fosfato de pH 7,2


SOLUÇÕES3

CONCENTRAÇÃO

Tampão 1

Na2HPO4 0,072 mol L-1 /NaH2PO4.H2O 0,028 mol L-1

Tampão 2

Na2HPO4 0,144 mol L-1 /NaH2PO4.H2O 0,056 mol L-1

Tampão 3

Na2HPO4 0,216 mol L-1 /NaH2PO4.H2O 0,084 mol L-1

Os indicadores utilizados para visualização das mudanças de pH com a adição de HCl e NaOH 0,5 mol L-1, foram a fenolftaleína, o vermelho de metila e os indicadores naturais extraídos da quaresmeira e do feijão-preto (ambos em
4 mg de extrato em 100 mL de água destilada). Estes extratos naturais podem ser obtidos por imersão das 300 g de pétalas da quaresmeira e 50 g da casca do feijão preto em 300 mL de etanol, evaporados naturalmente ou com um secador de cabelos na fase fria.

Os testes foram executados adicionando-se 5 mL de cada solução (tampões e água mineral) e gotas de um dos indicadores em tubos de ensaio. Posteriormente fez-se a adição de gotas de HCl ou NaOH até a viragem de cor do indicador. Os resultados para os diferentes indicadores são resumidos na Tabela II.


Tabela II Resultados do testes com os diferentes corantes.


34NaOHTampão 36 / Quaresmeira Azulado-amarelo55NaOHÁgua Min.6 / Feijão preto Róseo-amarelo5NaOHTampão 16 / Feijão preto Azulado-amarelo15NaOHTampão 26 / Feijão preto Azulado-amarelo26NaOHTampão 36 / Feijão preto Azulado-amarelo52NaOH6 / Quaresmeira Azulado-amareloTampão 2SOLUÇÃO

GOTAS /INDICADOR

VIRAGEM

GOTAS

SOLUÇÃOÁgua Min.2 / FenolftaleínaIncolor-vermelho1NaOHTampão 12 / FenolftaleínaIncolor-vermelho3NaOHTampão 22 / FenolftaleínaIncolor-vermelho7NaOHTampão 32 / FenolftaleínaIncolor-vermelho10NaOHÁgua Min.2 / Vermelho de Metila Amarelo-vermelho1HClTampão 12 / Vermelho de Metila Amarelo-vermelho6HClTampão 22 / Vermelho de Metila Amarelo-vermelho18HClTampão 32 / Vermelho de Metila Amarelo-vermelho27HClÁgua Min.6 / Quaresmeira Róseo-amarelo4NaOHTampão 16 / Quaresmeira Azulado-amarelo12NaOH

Os resultados mostram um aumento da capacidade tamponante com o acréscimo da concentração das espécies do tampão, como pode ser constatado na Tabela II, pelo aumento do número de gotas de base ou ácido necessários para viragem. Embora todos os indicadores possam ser utilizados, a visualização da viragem é mais nítida na presença do vermelho de metila, enquanto que na presença dos corantes naturais ocorre uma cor intermediária até a viragem à cor amarela. A diferença nas cores iniciais para os corantes naturais, se deve à presença de íons Ca(II) na água mineral, que complexam com as antocianinas presentes no extrato natural4.

O experimento proposto mostrou-se uma eficiente e rápida alternativa a ser aplicada em sala de aula para a demonstração da capacidade tamponante, bem como sua dependência com a concentração, de soluções tampão.


1 Fernbach, W.; Hubert, V. Compt. Rend., 131, 293, 1900.

2 Chang, J. C. Journal Chemical Education, 72, 343, 1995.

3 Perrin, D. D; Dempsey, B.; Buffers for pH and Metal Ion Control; Chapman and Hall, Londres, 1974.

4 Soares, M. H. F. B.; Cavalheiro, E. T. G.; Anais do X ENQA, EM 21, 1999.