química analítica: um trabalho de detetive
A beleza e a complexidade da análise de misturas do cotidiano

 ano 9  -  n.18  -   jul./dez. 2011 

por Daniel Perdigão

 
 

“O jogador Zé Bomba foi pego no exame antidoping por consumir substância proibida.” “O rio São Fulano está contaminado por metais pesados.” “O posto de gasolina Logo Ali foi lacrado por vender combustível adulterado.” Você já deve ter lido várias vezes estes tipos de manchete no jornal. Em todas elas, aparece o trabalho de investigação de um químico. Mas como eles descobrem esses fatos?

Os químicos têm à disposição diversos métodos para identificar substâncias em uma mistura. Por exemplo, saber se há estimulantes na urina, chumbo na água ou solvente na gasolina. Na maioria das vezes, essa identificação começa com a separação dos compostos que interessam. Trata-se, portanto, de um trabalho da Química Analítica, um dos diversos ramos da Química. Um dos significados da palavra analisar é, justamente, separar os componentes de uma mistura.

A Química Analítica tradicional se divide em duas áreas: quantitativa, que se importa muito com as concentrações ou massas das substâncias detectadas nas misturas, e qualitativa, cujo objetivo principal é o de separar determinados componentes das misturas, não dando tanta importância para as quantidades.

As separações mais comuns são aquelas baseadas na diferença das propriedades físicas das substâncias. Uma dessas propriedades é o ponto de ebulição. Por exemplo, para separarmos o sal da água do mar, basta aquecermos a mistura, ou deixar a água evaporar naturalmente. Isto porque a água evapora a uma temperatura baixa, enquanto o sal precisaria ser aquecido até mais de 800°C para evaporar também.

Técnica semelhante, chamada destilação, também faz uso do aquecimento de uma mistura para evaporar um componente mais volátil e preservar outros, menos voláteis, no estado líquido. Quanto mais próximas as temperaturas de ebulição dos compostos a serem separados, mais difícil é essa separação. Isso porque eles começam a evaporar juntos, em uma proporção semelhante à da mistura original. Nesse caso, fazemos uso da destilação fracionada, em que é utilizada uma coluna de destilação. Este é o procedimento usado na separação dos componentes do petróleo em uma refinaria.

Existem outras formas de separação. As mais conhecidas, especialmente por seu estudo no ensino básico, são a filtração (em que um filtro retém partículas maiores e permite a passagem das menores), a evaporação (em que são separados os componentes voláteis dos não voláteis de uma mistura), a decantação e a centrifugação (baseadas na diferença de densidades entre os componentes), a peneiração (uso de peneiras para separar partículas de tamanhos distintos), a dissolução e cristalização fracionadas (utilizadas na produção de sal mineral, em que parte da mistura, o sal, dissolve e cristaliza e a outra, composta de impurezas, não).

As técnicas de análise da Química contemporânea fazem uso de instrumentação de ponta, embora sigam baseadas em conhecimentos relativamente básicos de Física e Química. Daí o estudo de tais técnicas ser chamado, nos cursos de Química, como análise instrumental. Entre tais técnicas, estão a espectrofotometria, a potenciometria, a condutometria, a fotometria de chama, a eletroforese, juntamente com a cromatografia, da qual tratamos com mais detalhes no quadro abaixo.

Todas estas formas de separação e identificação fazem parte do campo de conhecimentos da Química Analítica. Os pesquisadores desta área trabalham de duas formas diferentes para o avanço do conhecimento científico da área: alguns buscam melhorar a segurança e a confiabilidade dos resultados das análises realizadas pelas técnicas já existentes, enquanto outros buscam descobrir técnicas completamente novas para análises químicas. Neste último ramo de pesquisa, vem se destacando o desenvolvimento de dispositivos que usam lasers ou microchips.

As aplicações da Química Analítica são tantas que fica impossível listar todas neste texto. Ficaremos apenas com exemplos que complementam os que mencionamos no início. Na Medicina, temos os diagnósticos médicos. Na indústria, a verificação da qualidade das matérias primas e dos produtos finais, como produtos de limpeza, combustíveis, tintas, medicamentos, entre muitos outros. A composição nutricional dos alimentos e seus números de calorias também são obtidos pelas técnicas analíticas. Muitas contribuições também são dadas à Química forense (de investigações policiais e judiciais), Arqueologia, Astronomia... É ou não é um verdadeiro trabalho de detetive?
 

Cromatografia: importante técnica analítica

sandiego.edu
A origem das técnicas cromatográficas: separação de compostos coloridos

Uma das técnicas mais utilizadas pelos químicos em suas investigações é a cromatografia. O nome, que deriva dos radicais gregos chrome, cor e graphei, escrita, tem relação com os traços deixados por pigmentos vegetais em uma coluna de vidro pela qual estes pigmentos se arrastaram.

A cromatografia, surgida na primeira década do século 20 e desenvolvida desde os anos 1930, tem seus fundamentos nas diferentes velocidades de migração dos componentes de uma mistura através de uma coluna. O nome coluna é genérico e pode representar um longo tubo, por exemplo. As velocidades de migração dos componentes da mistura são diferentes porque tais componentes interagem de formas distintas com o recheio da coluna. Poucas técnicas cromatográficas não se baseiam no arrasto por colunas, e um exemplo é a cromatografia em papel. Talvez você já tenha separado os pigmentos de uma caneta hidrográfica por meio desta técnica.

Dois outros nomes são importantes para entender a cromatografia, método tão importante da Química Analítica: fase móvel e fase estacionária. A fase móvel é representada pelo solvente que arrasta a mistura pela coluna, podendo ser líquido ou gasoso. A fase estacionária é o recheio da coluna, a substância com a qual os componentes da mistura vão interagir mais intensamente ou menos intensamente. Se a interação de um componente X da mistura com a fase estacionária é mais intensa do que a interação com um componente Y, então X demorará mais para sair da coluna do que Y. Uma forma de entender o que acontece é imaginar que você e um desconhecido estão atravessando o corredor lotado de sua escola. Enquanto o desconhecido não para para falar com ninguém (interage pouco) e passa rapidamente pelo corredor, você interage e demora mais para atravessar todo o corredor. Tipicamente, estas interações entre a mistura e a fase estacionária são determinadas pelas forças intermoleculares existentes entre as substâncias.

As formas contemporâneas de cromatografia são realizadas em aparelhos complexos, que devem estar ligados a detectores na saída da coluna cromatográfica. Entre outros equipamentos que podem estar associados a cromatógrafos (os referidos aparelhos) está o espectrômetro de massas, que consegue identificar massas moleculares parciais e totais das partículas que deixam a coluna.


Cultura Secular

Revista de divulgação científica e cultural do Secular Educacional.

Comissão editorial
Daniel Perdigão Nass
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Jornalista responsável
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ISSN 2446-4759