Relatório 2 - Físico-Química

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA E FÍSICO-QUÍMICA
ENGENHARIA DE ALIMENTOS - TURMA 2A
DATA DA PRÁTICA: 13 DE ABRIL DE 2022
DATA DE ENTREGA: 27 DE ABRIL DE 2022
ESTÉRPHANIE DOS SANTOS MARTINS - 495027
SARA ELEN FERREIRA LIMA - 496566
VITÓRIA MAIZA DE SOUZA SILVA - 494134
LIZANDRA SOUSA MACIEL - 494275
POLARIMETRIA: DETERMINANDO A CONCENTRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS.
FORTALEZA
2022
SUMÁRIO
1. OBJETIVOS ...………………..………………………………………….. 2
2. INTRODUÇÃO ...………………………………………………………... 2
3. MATERIAIS E MÉTODOS …………..…………………………….…... 3
3.1. Reagentes e soluções …...…………………………………....…………... 3
3.2. Aparelhagem ou equipamento especial …………..…….…………….... 3
3.3. Método ….…………………………..……………………………………. 3
3.4. Procedimento experimental ………………………………..………...…. 3
4. RESULTADOS E EXECUÇÃO DOS CÁLCULOS ..………..………... 4
5. DISCUSSÕES ……………………………………………………………. 5
6. CONCLUSÃO …...……..…………………………………………..……. 6
7. REFERÊNCIAS ………………………………………………...………. 7
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1. Objetivos
Determinar a concentração de substâncias oticamente ativas em amostras de
soros.
2. Introdução
Entende-se que a luz é um fenômeno ondulatório em que as vibrações se
produzem perpendicularmente à direção de propagação e que o plano de vibração
pode ser em qualquer direção. Já a luz polarizada tem as vibrações produzidas em
apenas um destes possíveis planos. Dessa forma, para que uma substância seja
opticamente ativa ela terá que produzir rotação do plano da luz polarizada.
Portanto, a polarimetria consiste em uma técnica que tem como objetivo
medir o ângulo de rotação que uma luz polarizada traça ao atravessar uma
substância que possui atividade óptica. Para definir se uma molécula orgânica é
opticamente ativa, leva-se em conta a identificação dos carbonos quirais presentes
na mesma. Como exemplo de compostos possuidores de carbonos quirais, têm-se a
sacarose e a glicose, que vão fazer parte da composição das soluções utilizadas no
procedimento.
Nesta prática, foi utilizado um polarímetro como instrumento de medição
desses ângulos de rotação, primordialmente constituído por um polarizador, um tubo
e um prisma polarizador (também chamado de prisma de Nicol), que consiste em
um cristal transparente capaz de gerar uma dupla refração da luz. Dois prismas são
utilizados para polarizar a luz proveniente de uma fonte luminosa, o prisma
polarizador e o prisma analisador. O analisador tem a capacidade de girar em torno
do eixo longitudinal do aparelho, enquanto que o polarizador é fixo. O polarímetro
possui ainda um dispositivo auxiliar que tem a função de tornar a medida do desvio
angular mais precisa, ou seja, o campo visual divide-se em três partes: quando a
parte central está visualmente mais escura e as laterais mais claras, quando o
campo central está mais claro e as laterais escuras e, por último, há uma posição
intermediária em que as três partes do campo estão totalmente sombreadas. Essa
última situação corresponde ao momento em que os dois prismas estão cruzados.
Se o prisma analisador estiver na mesma posição que o prisma polarizador, esse
campo irá apresentar-se totalmente iluminado.
A medida da atividade óptica, segundo a lei de Biot, pode fornecer
informações sobre a pureza de uma substância, pois uma amostra com apenas um
enantiômero dá uma rotação previsível (tabelada). Se isso não ocorrer é porque a
amostra não é pura. E também sobre a concentração, já que o grau de rotação de
uma amostra depende de sua concentração. Neste caso, tem-se interesse em
identificar a concentração de substâncias.
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3. Materiais e Métodos
3.1. Reagentes e Soluções
● Soro caseiro;
● Soro fisiológico;
● Soro para reidratação oral.
3.2. Aparelhagem ou Equipamento Especial
● Polarímetro.
3.3. Método
Roteiro fornecido pelo professor Moacir. Disponibilizado na plataforma de
gestão de atividades acadêmicas SIGAA.
3.4. Procedimento Experimental
Para a determinação da concentração das amostras utilizou-se o polarímetro.
Inicialmente, o tubo do polarímetro foi preenchido com água destilada, tendo o
cuidado para não deixar bolhas de ar no interior do tubo, posteriormente, as faces
externas do tubo foram limpas e ele foi colocado no instrumento. Observou-se a
ocular do instrumento de maneira a distinguir nitidamente as linhas que separam as
três partes do campo visual do polarímetro (Figura 1). Assim, rotacionou-se no
sentido anti-horário até observar uma inversão na iluminação das partes central e
laterais do campo visual (Figura 2). Em seguida, girou-se novamente o analisador
no sentido horário até serem observadas as três partes igualmente iluminadas
(Figura 3). Ao chegar neste ponto, anotou-se o ângulo encontrado, neste caso 90º,
que foi usado como o ponto de partida, o zero. A medição da concentração da água
destilada é necessária, pois será usada para calcular o desvio final das amostras.
Para a obtenção do desvio angular do soro fisiológico, o tubo polarimétrico foi
esvaziado e ambientalizado com a solução a ser analisada. Em seguida, encheu-se
com a própria solução, atentando-se sempre às bolhas de ar, o tubo foi fechado e
limpo externamente. O mesmo procedimento foi realizado para as demais amostras.
Figura 1: campo visual do polarímetro. Figura 2: inversão do campo visual.
Fonte: autoral. Fonte: autoral.
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Figura 3: três partes igualmente iluminadas do campo visual.
Fonte: autoral.
4. Resultados e Execução dos Cálculos
Na figura abaixo tem-se o registro da escala no momento em que as três
partes estavam igualmente iluminadas.
Figura 4: escala do polarímetro.
Fonte: autoral.
Após anotar os ângulos obtidos para cada amostra, registrou-se alguns
dados importantes e, em seguida, calculou-se o desvio angular final de cada
substância e a concentração. Observa-se os dados e cálculos abaixo:
Desvio angular do solvente (H2O) = αs = 90° ou 0°
Desvio angular final (αf )= Desvio angular observado (αobs ) - Desvio angular do
solvente (αs)
● Soro fisiológico: 0º - 0º = 0º
● Soro caseiro: 2,1º - 0º = 2,1º
● Soro para reidratação oral: 2,05º - 0º = 2,5º
Comprimento do tubo polarimétrico = 190,09 mm = 1,9009 dm
Temperatura = 26 °C
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Para calcular a concentração utilizou-se a seguinte fórmula:
α = α
𝐷
20⎡⎢⎣
⎤⎥⎦ 𝑥 𝐿 𝑥 𝐶
Onde:
= desvio angular final, em graus angulares;α
= poder rotatório específico de cada substância, no caso, sacarose =α
𝐷
20⎡⎢⎣
⎤⎥⎦
66,53º e glicose = 52,7º;
= comprimento do tubo em dm;𝐿
= concentração da solução em g/cm³.𝐶
Dessa forma, os cálculos de concentração são:
Para o Soro fisiológico:
0° = 66, 53° 𝑥 1, 9009 𝑑𝑚 𝑥 𝐶 → 𝐶 = 0°66,53° 𝑥 1,9009 𝑑𝑚 → ∴ 𝐶 = 0 𝑔/𝑐𝑚³
Para o Soro caseiro: possui sacarose em sua formulação
2, 1° = 66, 53° 𝑥 1, 9009 𝑑𝑚 𝑥 𝐶 → 𝐶 = 2,1°66,53° 𝑥 1,9009 𝑑𝑚 → ∴ 𝐶 = 1, 66 𝑥 10
−2𝑔/𝑐𝑚³
Para o Soro de reidratação oral: possui glicose em sua formulação
2, 05° = 52, 7° 𝑥 1, 9009 𝑑𝑚 𝑥 𝐶 → 𝐶 = 2,05°52,7° 𝑥 1,9009 𝑑𝑚 → ∴ 𝐶 = 2, 05 𝑥 10
−2𝑔/𝑐𝑚³
Os dados obtidos estão organizados na tabela 1.
Tabela 1: resultados de desvio angular observado, desvio angular final e
concentração para os soros fisiológico, caseiro e para reidratação oral.
Solução Desvio AngularObservado, αobs, °
Desvio Angular Final,
αf, °
Concentração
C, (g/cm³ )
Soro fisiológico 0 0 0
Soro caseiro 2,1 2,1 1, 66 𝑥 10−2
Soro para
reidratação oral 2,05 2,05 2, 05 𝑥 10
−2
5. Discussões
Durante a prática, observou-se que ao utilizar o ângulo de 0° como ponto
inicial estava ocorrendo um grande desvio, provavelmente devido ao equipamento
estar descalibrado em virtude do desgaste do prisma. Dessa forma, utilizou-se o 90°
como ponto de partida, ou seja, como sendo o 0°.
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Com relação aos resultados, esperava-se encontrar uma relação linear entre
o desvio angular final e a concentração, porém nota-se que o soro de reidratação
oral apresentou maior concentração que o soro caseiro, mesmo tendo um desvio
angular menor. Uma possível justificativa para isso é que o poder rotatório utilizado
nos cálculos dessas substâncias é diferente,ou seja, para o soro caseiro utilizou-se
o poder rotatório da sacarose e para o de reidratação oral utilizou-se o da glicose,
sendo esse segundo menor, causando um aumento no resultado calculado da
concentração.
Além disso, tem-se o soro fisiológico que apresentou desvios angulares e
concentração igual a zero. Isso ocorreu porque o soro fisiológico possui cloreto de
sódio (NaCl), que não é uma substância opticamente ativa, pois diferente da glicose
e sacarose, presente nos outros soros, o NaCl não possui carbonos quirais.
6. Conclusão
Diante do que foi apresentado, conclui-se que foi possível identificar o teor
das substâncias oticamente ativas nas amostras de soro fisiológico, soro caseiro e
soro para reidratação oral. Sendo os resultados obtidos das concentrações das
amostras na seguinte ordem: [SF] < [SC] < [SRO], tem-se então que o objetivo da
prática foi atingido.
Ainda, é importante ressaltar que a polarimetria tem uma grande
aplicabilidade na indústria de alimentos, como na determinação de pureza de
açúcares e também no controle do processo de inversão da sacarose na fabricação
de xaropes.
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7. Referências
[1] RODRIGUES, Deyvison Henrique da Silva; OLIVEIRA, Alcineia Conceição.
Avaliação de uma proposta contextualizada sobre o ensino de polarimetria nos
cursos de farmácia e engenharia de alimentos, na Universidade Federal do Ceará.
Química Nova, v. 32, n. 1, p. 250-256, 2009.
[2] NGANDO MBELA, Eligia. Control del proceso de inversión de la sacarosa en
la fabricación de jarabes. 2017. Tese de Doutorado. Universitat Politècnica de
València.
[3] GARCÍA MARTÍNEZ, Eva María. Aplicación de la polarimetría a la determinación
de la pureza de un azúcar. 2017.
[4] ALVARENGA, Ana Paula Dornelles de et al. A doçura do açúcar. 2010.
[5] PEREIRA, José Augusto. POLARIMETRIA DE SOLUÇÕES DE AÇÚCARES.
Determinação da rotatividade óptica da sacarose e cinética de mutarrotação da
D-glucose. 2010.
[6] ZUZA, Elder Polo. Determinação sacarimétrica de caldos e melaços provenientes
da cana-de-açúcar sem adição de clarificantes químicos. 2015.
[7] ANDRADE, NSO; SANTA ROSA, A. N.; FARIA, PCC. Fundamentos de
polarimetria SAR. SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, v.
13, p. 4775-4782, 2007.
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