Determinação qualitativa dos íons cálcio e ferro em leite enriquecido

3
43 QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 14, NOVEMBRO 2001 O leite é o alimento mais comum na dieta das crianças nos dois primeiros anos de vida e man- tém-se bastante freqüente até os 5 anos. Dessa forma, programas que visam combater à desnutrição em crianças incluem quase que obrigatoriamente o enriquecimento de leite. Além do elevado consumo pelas crianças, uma vantagem em relação aos outros ali- mentos é a possibilidade de uso do leite em pó, obtendo-se maiores durabilidade e facilidade de transporte. O programa de combate à desnu- trição sob responsabilidade do Minis- tério da Saúde abrange todo o território nacional e visa, mediante o enriqueci- mento do leite, fortalecer as ações de combate a carências nutricionais espe- cíficas, considerando os grupos de maior vulnerabilidade (crianças de 6 a 23 meses), e às deficiências do íon fer- ro e da vitamina A. A carência do íon ferro, por exemplo, chega a acometer mais de 25% dos indivíduos. Na concepção descritiva, o leite, ou seja, a secreção das glândulas mamá- rias dos mamíferos, pode ser conside- rado uma emulsão de gorduras em água estabilizada por uma dispersão coloidal de proteínas em uma solução de sais, vitaminas, peptídeos e outros componentes menores a um pH de 6,5 a 6,7. O leite é fonte do íon cálcio e de vitamina A, sendo encontrados tam- bém outros elementos relacionados a problemas de deficiência em recém- nascidos: fósforo, zinco, ferro e cobre. No leite de vaca, 66% do cálcio apresenta-se associado à caseína, uma fosfoproteína que constitui em torno de 80% das proteínas totais do leite. No leite humano, a distribuição do cálcio fica em torno de 80% no soro e somente 10% ligado à caseína. O íon cálcio está presente no orga- nismo humano (1,5%-2,0%), fazendo parte da constituição dos dentes, unhas e ossos, e tendo primordial im- portância na sustentação e na forma- ção da estrutura corporal. Pode-se des- tacar também sua participação em processos como a manutenção do batimento cardíaco, a coagulação san- güínea e a ativação de enzimas. O íon ferro está presente em algu- mas proteínas, mas sua principal fun- ção está relacionada com o transpor- te, estoque e utilização do oxigênio molecular. Nesse sentido, esse ele- mento encontra-se nas hemácias, transmitindo a estas o tom colorido com que são caracterizados os gló- bulos vermelhos do sangue, as he- moglobinas (Hb). Essas proteínas têm o íon ferro na sua estrutura (Fi- gura 1) e agem como veiculadoras, sob a forma de oxihemoglobina, do oxigênio que advém da respiração. Cada molécula de hemoglobina po- de, portanto, transportar quatro mo- léculas de oxigênio, conforme a se- guinte representação química: Hb + 4O 2 Hb(O 2 ) 4 Figura 1: Estrutura simplificada da hemo- globina. Recebido em 30/5/00, aceito em 18/10/01 Jaylei Monteiro Gonçalves, Katia Christina Leandro Antunes e Alexandre Antunes A idéia central deste artigo é propor uma aula experimental baseada em leite enriquecido que permita ao professor abordar, em um primeiro momento, a relação deste alimento, presente no cotidiano dos alunos, com o combate à desnutrição e à deficiência do íon ferro. Em seguida, utilizar as reações derivadas da verificação qualitativa da presença de íons ferro e cálcio no leite como um meio para introduzir conceitos químicos como, por exemplo, reação química, solubilidade, acidez, basicidade e equilíbrio químico. A escolha dos dois íons se deve à facilidade na detecção qualitativa e ao efeito visual obtido nas práticas. leite enriquecido, análise qualitativa, ferro, cálcio, cidadania Determinação de cálcio e ferro em leite enriquecido

Transcript of Determinação qualitativa dos íons cálcio e ferro em leite enriquecido

Page 1: Determinação qualitativa dos íons cálcio e ferro em leite enriquecido

43

QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 14, NOVEMBRO 2001

Oleite é o alimento mais comumna dieta das crianças nos doisprimeiros anos de vida e man-

tém-se bastante freqüente até os 5 anos.Dessa forma, programas que visamcombater à desnutrição em criançasincluem quase que obrigatoriamente oenriquecimento de leite. Além doelevado consumo pelas crianças, umavantagem em relação aos outros ali-mentos é a possibilidade de uso do leiteem pó, obtendo-se maiores durabilidadee facilidade de transporte.

O programa de combate à desnu-trição sob responsabilidade do Minis-tério da Saúde abrange todo o territórionacional e visa, mediante o enriqueci-mento do leite, fortalecer as ações decombate a carências nutricionais espe-cíficas, considerando os grupos demaior vulnerabilidade (crianças de 6 a23 meses), e às deficiências do íon fer-ro e da vitamina A. A carência do íonferro, por exemplo, chega a acometermais de 25% dos indivíduos.

Na concepção descritiva, o leite, ouseja, a secreção das glândulas mamá-rias dos mamíferos, pode ser conside-rado uma emulsão de gorduras emágua estabilizada por uma dispersão

coloidal de proteínas em uma soluçãode sais, vitaminas, peptídeos e outroscomponentes menores a um pH de 6,5a 6,7. O leite é fonte do íon cálcio e devitamina A, sendo encontrados tam-bém outros elementos relacionados aproblemas de deficiência em recém-nascidos: fósforo, zinco, ferro e cobre.

No leite de vaca, 66% do cálcioapresenta-se associado à caseína,uma fosfoproteína que constitui emtorno de 80% das proteínas totais doleite. No leite humano, a distribuição docálcio fica em torno de 80% no soro esomente 10% ligado à caseína.

O íon cálcio está presente no orga-nismo humano (1,5%-2,0%), fazendoparte da constituição dos dentes,unhas e ossos, e tendo primordial im-portância na sustentação e na forma-ção da estrutura corporal. Pode-se des-tacar também sua participação emprocessos como a manutenção dobatimento cardíaco, a coagulação san-güínea e a ativação de enzimas.

O íon ferro está presente em algu-mas proteínas, mas sua principal fun-ção está relacionada com o transpor-te, estoque e utilização do oxigêniomolecular. Nesse sentido, esse ele-

mento encontra-se nas hemácias,transmitindo a estas o tom coloridocom que são caracterizados os gló-bulos vermelhos do sangue, as he-moglobinas (Hb). Essas proteínastêm o íon ferro na sua estrutura (Fi-gura 1) e agem como veiculadoras,sob a forma de oxihemoglobina, dooxigênio que advém da respiração.Cada molécula de hemoglobina po-de, portanto, transportar quatro mo-léculas de oxigênio, conforme a se-guinte representação química:

Hb + 4O2 → Hb(O2)4

Figura 1: Estrutura simplificada da hemo-globina.

Recebido em 30/5/00, aceito em 18/10/01

Jaylei Monteiro Gonçalves, Katia Christina Leandro Antunes e Alexandre Antunes

A idéia central deste artigo é propor uma aula experimental baseada em leite enriquecido que permita ao professorabordar, em um primeiro momento, a relação deste alimento, presente no cotidiano dos alunos, com o combate àdesnutrição e à deficiência do íon ferro. Em seguida, utilizar as reações derivadas da verificação qualitativa da presençade íons ferro e cálcio no leite como um meio para introduzir conceitos químicos como, por exemplo, reação química,solubilidade, acidez, basicidade e equilíbrio químico. A escolha dos dois íons se deve à facilidade na detecção qualitativae ao efeito visual obtido nas práticas.

leite enriquecido, análise qualitativa, ferro, cálcio, cidadania

Determinação de cálcio e ferro em leite enriquecido

Page 2: Determinação qualitativa dos íons cálcio e ferro em leite enriquecido

44

QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 14, NOVEMBRO 2001

O organismo absorve o íon ferro noduodeno e no jejuno e, após a absor-ção intestinal, esse íon alcança a cir-culação. Mediante combinação com aglicoproteína transferrina, o íon ferro étransportado para a medula óssea,sendo que a fração do íon que não éimediatamente utilizada para a produ-ção da hemoglobina fica armazenadasob a forma de ferritina. A quantidadediária necessária para um adulto é esti-mada em torno de 12 mg.

Materiais e reagentes

• Béquer de 25 mL ou copinhos decafé de plástico;

• bastão de vidro ou palito de sor-vete;

• proveta graduada de 10 mL ouseringa descartável de 10 mL oude 25 mL;

• funil pequeno de vidro ou de plás-tico;

• filtro de papel para café;• algodão;• solução de hexacianoferrato(II)

de potássio 1% (m/v);• solução de tiocianato de amônio

1% (m/v);• solução de hidróxido de sódio

3 mol/L;• solução de cloreto férrico 5% (m/v);• solução de ácido clorídrico 1:3 (v/v);• solução de carbonato de sódio

5% (m/v);• Semorin®;• solução alcoólica de fenolftaleína

0,1% m/v (dissolver 1 comprimidode Lactopurga® em 100 mL deálcool comum).

Nota: Todos os reagentes utiliza-dos na prática podem ser encon-trados em alguns jogos de química(Alquimia®, Aprendendo com a Quí-mica®). O carbonato de sódio é ven-dido em farmácias, enquanto que ohidróxido de sódio e o ácido clorídri-co são comercialmente vendidos co-mo soda cáustica e ácido muriático,respectivamente. O Semorin® é umproduto vendido em supermercadosque serve para tirar manchas de fer-rugem; é uma solução de ácido oxá-lico.

Procedimento e reações químicasenvolvidas

Identificação do íon ferroa) Coloque cerca de 20 mL de leite

em um béquer, adicione 5 mL dasolução de hexacianoferrato(II) depotássio e 5 mL da solução de ácidoclorídrico 1:::::3.

Obs.: Na presença de hexaciano-ferrato(II) de potássio, obtém-se umprecipitado de coloração azul intenso(azul da Prússia), devido à oxidaçãoparcial do hexacianoferrato(II) de ferroe potássio (K2Fe[Fe(CN)6] – eq. 1), ahexacianoferrato(II) de ferro(III)(Fe4[Fe(CN)6]3 – eq. 2).

Fe2+(aq) + K4[Fe(CN)6](aq) →K2Fe[Fe(CN)6](aq) + 2K+(aq) (1)

4K2Fe[Fe(CN)6](aq) + O2(g) + 4H+(aq)→ Fe4[Fe(CN)6]3(aq) +8K+(aq)+ [Fe(CN)6]

4–(aq) + 2H2O(l) (2)

b) Coloque cerca de 20 mL de leiteem um béquer, adicione 10 mL dasolução de tiocianato de amônio e5 mL da solução de ácido clorídrico1:::::3.

Obs.: Na presença do ânion tiocia-nato, SCN-, tem-se uma coloraçãovermelha derivada do íon hexatiocia-noferrato (III) ([Fe(SCN)6]

3– – eq. 3):

2Fe3+(aq)+ 6SCN–(aq)→Fe[Fe(SCN)6](aq) (3)

Identificação do íon cálcioa) Como oxalato de cálcio: coloque

cerca de 20 mL de leite em um béquere adicione 5 mL da solução de ácidoclorídrico 1:::::3. Homogeneize combastão de vidro e filtre, utilizando umpapel de filtro e um chumaço dealgodão no fundo do papel de filtropara melhorar a eficiência da filtração.No filtrado, adicione uma soluçãopreparada com 10 gotas de Semorin®

e 5 mL da solução de hidróxido desódio 3 mol/L.

Obs.: Na presença do íon oxalatoproduz-se um precipitado branco deoxalato de cálcio – eq. 4. Em concen-trações elevadas ocorre precipitaçãoinstantânea, porém em soluçõesmais diluídas pode ocorrer apenas

turvação.

Ca2+(aq) + C2O42–(aq) →

CaC2O4(s) (4)

b) Como carbonato de cálcio: sigao procedimento acima até a etapa defiltração. Adicione algumas gotas dasolução de fenolftaleína ao filtrado egoteje a solução de hidróxido de sódioaté que ocorra a viragem do indicador.Adicione 10 mL da solução de carbo-nato de sódio, agite com o bastão devidro e deixe em repouso por 5 min.

Obs.: Na presença de carbonato desódio produz-se um precipitado brancode carbonato de cálcio – eq. 5. É ne-cessário proceder primeiramente àneutralização do filtrado, para que nãohaja formação de bicarbonato de cál-cio, que é mais solúvel do que o carbo-nato.

Ca2+(aq) + CO32–(aq) → CaCO3(s) (5)

Comentários1. A adição de HCl ao leite desna-

tura as proteínas e permite que tantoo ferro como o cálcio sofram hidrólisee passem para o seio da solução. Oíon cálcio, no entanto, como está emsua maioria ligado à caseína (no leitede vaca), acaba ficando, parcial-mente, retido no papel de filtro, juntocom a proteína que sofreu desna-turação.

2. O professor, a título de ilustra-ção, pode escrever frases em umacartolina ou papel com o auxílio deum cotonete, utilizando as soluçõesde NH4SCN e K4[Fe(CN)6]. Após asecagem dessas soluções, borrifa-se uma solução de FeCl3 sobre a car-tolina ou similar e obtém-se comoefeito imediato o aparecimento dasfrases que, antes incolores, tomamas respectivas cores dos compostosformados: vermelho e azul.

3. O Ministério da Saúde estudaa possibilidade de tornar obrigatóriaa adição de íon ferro no sal de cozi-nha, para intensificar o combate àanemia.

Questões propostas1. Qual a função da adição da solu-

ção de NaOH para a formação do

Determinação de cálcio e ferro em leite enriquecido

Page 3: Determinação qualitativa dos íons cálcio e ferro em leite enriquecido

45

QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 14, NOVEMBRO 2001

precipitado de oxalato de cálcio?2. Em quais outros sistemas do coti-

diano a determinação qualitativa podeser aplicada?

3. Os íons ferro e cálcio podem seradicionados em que outros alimentos?Justifique.

Agradecimentos

Os autores agradecem aos profes-sores do Curso de Especialização paraProfessores de Química do Ensino Mé-dio da PUC-RJ, em especial, aos pro-fessores José Marcos Godoy e Reinal-

do Calixto Campos, pelo grande incen-tivo e dedicação.

Jaylei Monteiro Gonçalves ([email protected]), li-cenciado em química pelas Faculdades de Humani-dades Pedro II e mestre em química analítica pela UFRJ,é docente do Departamento de Farmácia do CentroUniversitário de Barra Mansa, em Barra Mansa - RJ.Katia Christina Leandro Antunes ([email protected]), licenciada em química pela UFF e doutorandaem química analítica pela PUC - RJ, é docente doColégio Estadual Agripino Grieco, no Rio de Janeiro -RJ. Alexandre Antunes ([email protected]), licen-ciado em química pela Univ. Estadual do Rio de Janei-ro, mestre e doutorando em química de produtosnaturais pela UFRJ, é docente do Colégio Militar doRio de Janeiro, e da Universidade Estácio de Sá, noRio de Janeiro.

Abstract: Qualitative Determination of Calcium and Iron Ions in Enriched Milk – The central idea behind this paper is to propose an experimental class based on enriched milk that allows the teacher totouch, at a first moment, on the relationship between this food, present in the students daily life, and the battle against malnutrition and iron ion deficiency. After, to use the reactions derived from thequalitative verification of the presence of iron and calcium ions in milk as a way to introduce chemical concepts as, for example, chemical reaction, solubility, acidity, basicity, and chemical equilibrium. Theelection of the two ions is due to the easiness in the qualitative detection and to the visual effect attained in the exercises.

Keywords: enriched milk, qualitative analysis, iron, calcium, citizenship

Retratada a descoberta dos elementos118 e 116

A equipe de pesquisadores doLaboratório Nacional Lawrence de Ber-keley (LBNL), em Berkeley, Califórnia,EUA, retratou os resultados do experi-mento que levou ao anúncio da desco-berta dos elementos de números atô-micos 118 e 116 há dois anos (videnota “Sintetizados novos elementossuperpesados”, em Química Nova naEscola n. 9, p. 45; http://www.foco.lcc.ufmg.br/ensino/qnesc/qnesc-09.html).Assim, ao invés do então anunciado,esses elementos permanecem sem tersido sintetizados e, portanto, o ele-mento mais pesado até hoje sinteti-zado é o de número atômico 114.

Em uma curta nota enviada no finalde julho de 2001 à revista Physical Re-view Letters, na qual, em 1999, foirelatada a descoberta dos dois ele-mentos, os pesquisadores do LBNLinformam que, em experimentos sub-seqüentes, não observaram a cadeiade decaimento radioativo então rela-tada. Conseqüentemente, reanalisa-ram os arquivos de dados primáriosdos dados de 1999 e nada encontra-

ram. Assim, comunicam a retrataçãodo anúncio.

Esta é mais uma demonstração deum traço fundamental da ciência: suaevolução ser um constante autocorrigir-se. Erros levam a experimentos irrepro-dutíveis, o que parece ser o caso; nãose conseguiu reproduzir os experimen-tos no LBNL, nem no GSI – Centro dePesquisas sobre Íons Pesados, emDarmstadt, Alemanha, ou no RIKEN –Instituto de Pesquisas Físicas e Quími-cas, no Japão. Segundo CharlesShank, diretor do LBNL, “o caminho aseguir é aprender dos erros e aumentara vontade de encontrar respostas quea natureza ainda nos esconde”.

Elemento 110 terá nome oficial embreve

No início de 1999, AIUPAC (União Internacio-nal de Química Pura eAplicada) e a IUPAP

(União Internacional de Física Pura eAplicada) constituíram um grupo con-junto de trabalho, composto por quatroespecialistas independentes, paraestabelecer a prioridade sobre a des-coberta dos elementos de númerosatômicos 110, 111 e 112 (para anúncioda descoberta desses elementos, videQuímica Nova na Escola n. 5, p. 12;http://www.foco.lcc.ufmg.br/ensino/qnesc/qnesc-05.html). Os resultados

desse trabalho foram publicadosrecentemente no número de junho de2001 da revista Pure and Applied Che-mistry (cópia disponível em http://www.iupac. org/publications/pac/2001/7306/7306x0959.html).

Utilizando critérios previamenteestabelecidos pela IUPAC/IUPAP paraa descoberta de elementos, o grupoconcluiu que esses critérios só foramtotalmente preenchidos no caso do ele-mento de número atômico 110, caben-do a prioridade da sua descoberta aogrupo de pesquisadores do GSI – Cen-tro de Pesquisas sobre Íons Pesados,em Darmstadt, Alemanha. No caso doselementos de números atômicos 111e 112, o grupo concluiu que pesqui-sadores também do GSI produziramdados de alta qualidade, mas que ne-cessitam ser confirmados por resul-tados adicionais.

Em função dessas conclusões, aIUPAC já tomou duas medidas. Primei-ro, solicitou ao grupo do GSI respon-sável pela descoberta do ununílio(nome sistemático do elemento de nú-mero atômico 110) que sugira um no-me para esse elemento. Além disso,determinou que o grupo conjunto detrabalho inicie processo para o estabe-lecimento de prioridade sobre a desco-berta de elementos de números atômi-cos superiores a 110.

(R.C.R.F.)

Notas

Uuh116

Uuo118

Uun110

Para saber maisBOBBIO, F.A. e BOBBIO, P.A. Introdu-

ção à química de alimentos. 2a ed. SãoPaulo: Livraria Varela, 1995.

SILVA, P.H.F. da. Leite: aspectos decomposição e propriedades. QuímicaNova na Escola, n. 6, p. 3-5, 1997 (http://www.foco.lcc.ufmg.br/ensino/qnesc/qnesc-09.html).

VOGEL, A.I. Química analítica quali-tativa. Trad. A. Gimeno. São Paulo: Edi-tora Mestre Jou, 1980.

Sítio da International Page on Extracor-poreal Technology: http://perfline.com /curso-sangue/sangue04.html

Determinação de cálcio e ferro em leite enriquecido