Experimento: Garrafa Azul

O experimento que propomos aqui consiste no preparo de uma solução por meio de algumas substâncias no interior de uma garrafa PET. Esse processo é interessantíssimo para que o estudante possa compreender alguns assuntos importantes da Química, como:

• Deslocamento de equilíbrio químico;

• Solubilidade de substâncias em água;

• Fenômenos exotérmicos (liberação de energia na forma de calor);

• Catalisadores (substâncias que favorecem o aumento da velocidade de uma reação);

• Redução e oxidação em compostos orgânicos.

Materiais necessários

• 600 mL de água;

• 5 mL de azul de metileno (indicador encontrado em lojas de reagentes químicos e produtos para laboratório ou em farmácias);

• 18 gramas de dextrose ou glicose (encontrada em loja de suplementos para atletas);

• 10 gramas de hidróxido de sódio puro (encontrado em lojas de reagentes químicos e produtos para laboratório) ou soda cáustica (encontrada em supermercados);

• 1 garrafa PET de 1,5 L a 2 L de capacidade;

• Luvas descartáveis;

• Jaleco de manga comprida;

• Óculos de proteção;

• Máscara de proteção.

Procedimento

• 1º Passo: Adicionar toda a água ao interior da garrafa;

• 2º Passo: Adicionar todo o hidróxido de sódio à garrafa com água. Fechar muito bem a garrafa. Em seguida, agitar bem para que todo o hidróxido seja dissolvido (esse passo requer muita atenção, pois a mistura terá elevação de temperatura);

• 3º Passo: Adicionar toda a glicose ao interior da garrafa e fechá-la bem. Em seguida, agitar para que toda a glicose seja dissolvida;

• 4º Passo: Adicionar todo o azul de metileno no interior na garrafa, fechar bem e agitar vigorosamente por cinco segundos (Nesse passo, toda a solução ficará azul);

• 5º Passo: Deixar a garrafa em repouso (Nesse passo, toda a solução ficará incolor).

Discussão dos resultados

→ 1ª Discussão:

Inicialmente, antes da adição do azul de metileno, temos na solução a presença de ácidos carboxílicos e sais de ácidos carboxílicos. Eles são produzidos porque:

• Quando a glicose está em meio básico, seu grupo carbonila é convertido em um grupo carboxila. Isso ocorre por intermédio do oxigênio presente no ar.

Equação da oxidação da molécula de glicose em meio ácido

• O ácido carboxílico formado tem a tendência de interagir com o hidróxido de sódio e formar um sal de ácido carboxílico.

Equação de formação do sal de ácido carboxílico

→ 2ª Discussão:

Resultado final do experimento da garrafa azul

Após a adição do azul de metileno (4^o passo), agitação e repouso (5^o passo), observa-se que, com a agitação, a solução fica azul, mas, em repouso, volta a ser incolor.

Essa mudança de cor acontece porque, na ausência de gás oxigênio, o azul de metileno é reduzido a leucometileno. Quando agitamos a garrafa, fazemos com que o oxigênio seja dissolvido na água, formando ácidos e sais de ácidos carboxílicos.

Na presença de oxigênio, o leucometileno converte-se em azul de metileno. Quando a concentração de O₂ zera porque o azul de metileno forneceu todo o oxigênio à glicose, temos a transformação do azul de metileno novamente em leucometileno.

Equilíbrio químico presente no experimento “a garrafa azul”

Relação do experimento com conteúdos químicos

Durante a realização do experimento, podemos visualizar na prática vários conceitos químicos:

a) Solubilidade em água:

A solubilidade de uma substância em água depende de diversos fatores, como composição química e o tipo de força intermolecular que a molécula realiza.

• O hidróxido de sódio é solúvel em água porque é uma base inorgânica (formada por um metal e uma hidroxila);

• A glicose é bastante solúvel em água por apresentar hidroxilas, que interagem com as moléculas de água por meio de ligações de hidrogênio.

Fórmula estrutural da glicose

b) Processo exotérmico

Quando o hidróxido de sódio dissolve-se em água, ele libera uma certa quantidade de calor.

c) Catalisadores

Os catalisados diminuem a energia de ativação de um processo químico, aumentando a velocidade da reação. No experimento foram utilizados dois catalisadores:

• Hidróxido de sódio

• Azul de metileno

Se não utilizarmos essas substâncias, não haverá alteração de cor no experimento.

d) Deslocamento de equilíbrio químico

Quando um sistema em equilíbrio é perturbado (recebe uma quantidade maior de uma substância ou sofre ação da pressão e temperatura), ele busca, logo em seguida, voltar a situação de equilíbrio.

No experimento, perturbamos o equilíbrio quando realizamos a agitação da garrafa, favorecendo um aumento da concentração de oxigênio dissolvido na água.

e) Redução e oxidação de compostos orgânicos

Durante o experimento, a molécula de glicose recebeu oxigênio, o que resultou na transformação do grupo carbonila em um grupo carboxila, caracterizando uma reação de oxidação. Já a reação de redução ocorreu entre o azul de metileno e o leucometileno.

Por Me. Diogo Lopes Dias