Equilíbrio Químico

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Universidade Federal de Santa Maria
Departamento de F́ısica
Prinćıpios de F́ısico Qúımica A
Equiĺıbrio Qúımico
Experimento do Bafômetro
Autores:
Amanda Furlin Renosto
Denilson Bona Junior
Maira Brenner
Conteúdo
1 Introdução 1
2 Fundamentação Teórica 1
3 O Experimento do Bafômetro 4
4 Conclusão 8
5 Referencial Bibliográfico 9
1 Introdução
Através da Lei Seca, foi definido que uma pessoa só estará embriagada
caso possua 0,6 gramas de álcool por litro de sangue. O álcool consumido cai
na corrente sangúınea e passa pelos pulmões, onde participa de trocas gaso-
sas. Assim sendo, o bafômetro se tornou o principal método para identificar
através do hálito de um motorista a proporção de álcool presente no sangue.
Todos os tipos de bafômetros existentes são baseados em reações qúımicas,
onde os mais comuns utilizam o dicromato de potássio na presença de etanol
para alterar a cor enquanto outros geram uma corrente elétrica de acordo com
a quantidade de etanol presente no organismo. O experimento realizado tem
como objetivo compreender essas reações qúımicas, mais especificamente o
equiĺıbrio qúımico, que será abordado posteriormente, e analisar a mudança
de cor do material usado através de um teste utilizando o dicromato de
potássio.
2 Fundamentação Teórica
Uma reação qúımica atinge o equiĺıbrio qúımico quando as velocidades
das reações direta e inversa se igualam, e as concentrações dos reagentes
e produtos permanecem inalteradas. Uma reação na qual essas condições
acontecem é chamada de uma reação reverśıvel, esta reação é representada
por seta inversas, a seta voltada para o lado direito representa a reação direta,
que possui uma velocidade v1 e voltada para a esquerda a reação inversa com
velocidade v2. Como mostrado abaixo:
Porém, esse estado de equiĺıbrio é vulnerável a alguns fatores podem facil-
mente alterar uma dessas velocidades e, consequentemente, modificar as con-
centrações de reagentes e produtos, provocando o deslocamento do equiĺıbrio.
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O qúımico francês Henri Louis Le Chatelier foi o responsável por elabo-
rar o seguinte prinćıpio: quando um sistema em equiĺıbrio sofre qualquer
perturbação externa, o equiĺıbrio se desloca no sentido oposto ao da per-
turbação, ou seja, no sentido de diminuir os efeitos dela. Essa perturbação
externa trata-se da alteração das condições de pressão, temperatura e na con-
centração, ou seja, adição ou retirada, de uma ou mais substâncias presentes
no sistema.
Se eu modificar a concentração de um sistema em equiĺıbrio, o aumento
na quantidade de qualquer participante, favorece a reação que consome esse
participante, logo o equiĺıbrio desloca para o lado contrário e a diminuição
de um componente irá favorecer a reação que forma esse componente, deslo-
cando o equiĺıbrio para o mesmo lado.
Já aumento da temperatura desloca o equiĺıbrio no sentido da reação que
absorve calor, ou seja, o sentido endotérmico, e a diminuição da temperatura
desloca o equiĺıbrio no sentido da reação que libera calor, seu lado exotérmico.
Por fim o aumento da pressão produz diminuição do volume dos consti-
tuintes gasosos e consequentemente suas concentrações aumentam. Logo, se
aumentarmos a pressão, à temperatura e massas constantes, o equiĺıbrio se
desloca para o sentido onde o número de moléculas gasosas for menor.
Este deslocamento do equiĺıbrio qúımico pode ser observado na reação
que ocorre em um bafômetro. Há mais de um tipo de bafômetro, mas todos
são baseados em reações qúımicas envolvendo o álcool et́ılico presente na ba-
forada e um reagente, logo, seu nome mais técnico seria etilômetro. Os dois
mais comuns utilizam dicromato de potássio (que muda de cor na presença
do álcool) e célula de combust́ıvel (que gera uma corrente elétrica).
Para o modelo demonstrativo de bafômetro que foi realizado neste ex-
perimento utilizou-se uma mistura sólida de solução aquosa de dicromato
de potássio e śılica, umedecida com ácido sulfúrico, que pode ser observada
abaixo:
A detecção da embriaguez por esse instrumento é visual, pois a reação
que ocorre é a oxidação de álcool a aldéıdo e a redução do dicromato a cromo
(III), ou mesmo a cromo (II). A coloração inicial é amarelo-alaranjada, de-
vido ao dicromato, e a final é verde-azulada, visto ser o cromo (III) verde e
o cromo (II) azul.
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Esta variação na cor que pode ser vista facilmente na śılica utilizada, é
devida ao deslocamento do equiĺıbrio qúımico, que envolve, no bafômetro, a
concentração de etanol.
Com a detecção de álcool pelo bafômetro, ou seja, com o aumento na
concentração de etanol, haverá um deslocamento no equiĺıbrio qúımico para
o lado oposto da reação, desta forma modificando a śılica de amarelo e la-
ranja para azulada ou escurecida, cor dos componentes cromo (II) e cromo
(III) presentes no lado direito.
Desta mesma forma, se não houver detecção de álcool pelo etilômetro,
ou seja, se houver uma diminuição na concentração de etanol, o equiĺıbrio
qúımico será deslocado para o mesmo lado que este componente, assim po-
deremos perceber que a śılica não modificará de cor e permanecerá com as
cores amarelo ou laranja da solução de dicromato de potássio, presente do
lado esquerdo da reação.
Os bafômetros que utilizam deste prinćıpio são chamados bafômetros des-
cartáveis, como pode-se visualizar abaixo:
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3 O Experimento do Bafômetro
Tendo como objetivo demonstrar de uma maneira simples os prinćıpios
qúımicos do funcionamento dos bafômetros utilizados pela poĺıcia federal, foi
realizado o experimento mostrado a seguir.
Inicialmente, foi preparada uma solução de dicromato de potássio com
ácido sulfúrico. Após, foram preparadas quatro mangueiras de mesmo ta-
manho e foram cortados alguns gizes em tamanhos adequados para que cou-
bessem no interior da mangueira. Cerca de dois cent́ımetros das mangueiras
foram preenchidos com algodões.
Figura 1: Giz e solução
Fonte: do autor
Em seguida banhou-se os pedaços de giz na solução, porém sem encharcá-
los e então estes foram inseridos nas mangueiras, acima do algodão.
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Figura 2: Giz sendo banhado na solução solução
Fonte: do autor
Foram separados quatro balões de diferentes cores, em 3 deles foram co-
locados 1,5 ml de três bebidas alcoólicas diferentes: vinho, cerveja e cachaça.
O balão restante foi usado como controle.
Figura 3: Balões com a respectiva bebida alcoólica
Fonte: do autor
Os balões foram enchidos com a mesma quantidade de ar e então presos à
uma das extremidades da mangueira, a outra extremidade foi tampada para
impedir a passagem de ar.
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Figura 4: Balões inflados
Fonte: do autor
Na sequência, a extremidade do balão foi liberada e o ar começou a passar
pela mangueira, alterando a cor do giz que estava nela. Quanto maior o teor
alcoólico da bebida dentro do balão, mais a cor deveria mudar, atingindo
um tom acinzentado. As imagens a seguir são referentes ao resultado do
experimento e estão organizadas da mais para a menos acinzentada. Como
já era esperado, a cachaça foi a que mais houve a mudança de cor, sendo a
mais acinzentada, seguida do vinho e por fim da cerveja.
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Figura 5: Mudança de cor nos gizes
Fonte: do autor
Ao contrário do bafômetro oficial, que indica com precisão a quantidade
de álcool no sangue, correlacionando quanto de álcool está presente no ar
exalado dos pulmões com o álcool contido no sangue da pessoa analisada, o
experimento realizado apenas permite visualmente notar a mudança de cor
do material (giz), sendo proporcional ao teor alcoólico no ar exalado dos
balões. Mas quimicamente falando, o que ocorre nesse processo?
O experimento está baseado nas reações de oxirredução, em que a formação
de produtos está vinculada a uma transferência de elétrons entre determina-
dos átomos ou ı́ons dassubstâncias reagentes.
O etanol, que é o álcool presente nas bebidas têm a capacidade de se
oxidar, sendo convertido a ácido acético e liberando elétrons. Entrando em
contato com o etanol, o dicromato de potássio (mais especificamente o ele-
mento cromo), preparado com 40 ml de água, 10 ml de ácido sulfúrico co-
mercial e 1 g de dicromato de potássio, irá sofrer uma redução de número
de oxidação de 6 para 3, enquanto o carbono (presente no etanol) sofre uma
oxidação, aumentando o NOX, como mostra a fórmula abaixo. Essa mu-
dança de NOX vai ser evidenciada pela alteração de coloração do laranja
para o cinza, acusando a presença de álcool no balão. Sendo assim, é fácil
identificar a presença de teor alcoólico presente num sopro a partir de uma
redução qúımica de oxirredução baseada nas transferências de elétrons.
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Não muito diferente do experimento realizado, nos bafômetros mais sofis-
ticados ocorre liberação de elétrons, de ácido acético e de ı́ons de hidrogênio.
Os elétrons liberados então passam por um fio condutor que irá gerar cor-
rente elétrica. Quanto maior o teor de álcool, maior será a corrente elétrica.
Por fim, Um chip presente dentro do aparelho calcula a porcentagem e dá a
concentração de álcool no sangue.
4 Conclusão
Como já era esperado, obtivemos uma maior alteração na coloração no
giz onde houve a presença de cachaça, passando de laranja para cinza, e uma
alteração menor no recipiente do vinho, seguida de uma alteração pequena
mas ainda percept́ıvel no recipiente da cerveja. Esses resultados confirma-
ram que dentre as três bebidas, a cachaça era a que possúıa um maior teor
alcoólico, seguida do vinho e então da cerveja.
Podemos então concluir que quanto maior o teor alcoólico, mais rápida e
mais percept́ıvel é a alteração na coloração, e quanto menor é o teor alcoólico,
com mais dificuldade a reação ocorre e a alteração da coloração se torna me-
nos percept́ıvel.
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5 Referencial Bibliográfico
BRAAHTHEN, CHRISTIAN. Hálito o Culpado. Dispońıvel em:
< http : //www.qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/quimsoc.pdf >. Acesso
em: 08 mai 2018.
BRASIL ESCOLA. Como funciona o Bafômetro. Dispońıvel em:
https : //brasilescola.uol.com.br/quimica/como−funciona−bafometro.htm >.
Acesso em: 08 mai 2018.
FERREIRA et.al. Bafômetro: um modelo demonstrativo. Dis-
pońıvel em:
< http : //qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/exper2.pdf >. Acesso em: 08
mai 2018.
MUNDO EDUCAÇÃO. O Prinćıpio de Le Chatelier. Dispońıvel em:
< https : //mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/o − principio − le −
chatelier.htm >. Acesso em: 08 mai 2018.
SUPER INTERESSANTE. Como Funciona o Bafômetro. Dispońıvel
em:
< https : //super.abril.com.br/tecnologia/como−funciona−o−bafometro/ >.
Acesso em: 08 mai 2018.
SÓ QUÍMICA. Equiĺıbrio Qúımico. Dispońıvel em:
< http : //www.soq.com.br/conteudos/em/equilibrioquimico/ >. Acesso
em: 08 mai 2018.
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