Um espectrofotômetro de baixo custo para laboratórios de ensino: aplicações no ensino da absorção eletrônica e emissão de fluorescência

Abstract

Neste artigo, apresento detalhes da construção de um ensaio espectrofotmétrico em comprimentos de onda no visual e ultravioleta, a um custo muito baixo. O equipamento se destina ao uso de alunos de cursos da ciências da saúde em nível universitário durante atividades práticas de métodos de análise química analítica, físico-química ou biofísica. O aprendizado experimental de técnicas fundamentais espectrométricas e a comprovação quantitativa da lei de Lambert-Beer, que não pode ser feita integralmente com espectrofotômetros ultravioleta comerciais, e obtida facilmente com o aparato desenvolvido. Exemplos de experimentos em laboratório didático de biofísica são brevemente discutidos. Palavras-chave: recurso experimental, ensino, lei de Lambert-Beer, biofísica, ciências da saúde.In this paper, I present construction details of a spectrophotometric assay operating in visual and ultraviolet wavelengths at a very low cost. The equipment is intended to be used by first or second-year undergraduate students in health sciences during practical activities of methods in analytical chemistry, physical chemistry or biophysics. The experimental learning of fundamental spectrophotometric techniques and the quantitative determination of the Lambert-Beer law, which cannot be done with commercial UV spectrophotometers, is easily attained with the apparatus. Experimental examples in biophysics teaching labs are briefly discussed. Keywords: experimental resources, teaching, Lambert-Beer law, biophysics, health sciences. IntroduçãoMétodos experimentais de espectroscopia tal como apresentados por livros-texto padrão em físico-química [1] e química analítica [2,3] carecem de experimentos laboratoriais devido ao custo elevado tanto dos equipamentos, quanto das amostras-padrão que normalmente são usadas para demonstrações aos alunos. Esse fato implica em que tais assuntos são restritos a aulas teóricas onde o aluno deve imaginar a aplicação de tais técnicas sem adquirir experiência no manuseio dos equipamentos e nos métodos de análise de dados.O objetivo desse artigoé propor um experimento simples para a determinação dos princípios fundamentais de espectroscopia por absorção de radiação em fase líquida, tal como empregados em cromatografia líquida (HPLC) ou espectrofotometria por absorção no ultravioleta, que são fundamentais em pesquisa em bioquímica e biofísica. O aparato experimentalA Fig. 1 mostra o aparato experimental onde foram empregados um tubo de vidro de 10 mm de diâmetro e 20 cm de altura onde foi afixado o LED transmissor na parte inferior e um tubo móvel com 5mm de diâmetro onde foi afixado o fototransístor queé introduzido dentro do primeiro. O LED emissor de luz foi conectadoà mesma fonte de +12 V que alimenta o circuito através de um resistor de 820Ω para evitar curto-circuito. Uma câmara escura de papelão foi construída para minimizar a luz ambiente sobre o aparato, o que poderia gerar medidas incorretas da intensidade da luz.A fixação dos dispositivos optoeletrônicos aos tubos de vidro foi feita com cola de silicone p...

Um medidor de luminosidade com módulo sensor integrado e aquisição automática de dados com aplicações didáticas

“…[15][16] apresentam propostas didáticas para fotômetros de LED construídos com materiais de baixo custo. Os detectores de luz mais comumente utilizados em trabalhos que descrevem a construção de fotômetros de LED são fotodiodos [17], fototransistores [3], fotoresistores (Light Dependent Resistors) [16] e LEDs [18]. No entanto, são raros na literatura trabalhos em que um sensor de luminosidade integrado tenha sido utilizado para compor um fotômetro de LED, podendo-se citar o trabalho de Anzalone, Glover e Pearce [19], que utilizam o sensor integrado Taos TSL230R.…”

“…Embora já exista uma comunidade de pesquisadores voltada ao desenvolvimento de projetos de instrumentação eletrônica de baixo custo, baseados em módulos sensores para uso em laboratórios didáticos de ensino de ciências [1][2][3][4], o número de projetos sobre sistemas automáticos de aquisição e tratamento de dados assistidos por computador ainda é pequeno para estimular comunidades da educação básica e superior a reproduzirem tais projetos e/ou construírem seus próprios equipamentos. Projetos abertos com módulos sensores que utilizam aquisição automática de dados tem a potencialidade de promover acessibilidade às tecnologias atuais e suprir parte da demanda de renovação do instrumental de coleta de dados experimentais para professores e escolas que não contam com grandes recursos para a compra de modernos equipamentos comerciais.…”

Proposta didático experimental para o ensino inclusivo de ondas no ensino médio

“…Para formar um sensor de barreira é necessário que a luz do LED infravermelho seja apontada para o fototransistor a fim de que este receba quantidade suficiente de radiação infravermelha em sua base, permitindo assim a passagem de [21]. O fototransistor é um componente eletrônico muito empregado em experimentos didáticos, tanto para construção de espectrômetros [22], como para sensores de barreira que permitem calcular a velocidade e sua variação ao longo do tempo [23].…”

Construção de um luxímetro de baixo custo

“…Alguns trabalhos, tais como os desenvolvidos pelas Refs. [11][12][13], abordam a construção de um espectrofotômetro de baixo custo que podem ser utilizados em conjunto com o LBC. Na Ref.…”

“…Na Ref. [11]é descrito um aparato experimental de baixo custo para possibilitar estudos qualitativos e quantitativos de diversos aspectos experimentais relacionadosàs técnicas de espectrofotometria. Discute ainda algumas atividades possíveis de serem abordadas nas aulas de biofísica.…”