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DA FAMA AO OSTRACISMO: OITO REAGENTES QUE DEIXARAM O AMBIENTE LABORATORIAL

FROM FAME TO OSTRACISM: EIGHT REAGENTS THAT LEFT THE LABORATORY ENVIRONMENT

Resumo

Historical aspects related to eight reagents that were present in analytical chemistry laboratories in the first decades of the twentieth century are described. They have peculiarities that are based on their curious names or the purposes for which they were intended. Their presence in the laboratory environment reflected their industrial applications and the chemical analysis procedures used at that time. From the mid XXth century, with the migration of qualitative analysis to the chemistry teaching, these reagents have been replaced by others that today serve the same purposes as those previously used. However, many of them still retain their industrial importance. This historical overview emphasizes the importance of the evolution of chemicals and chemical assays for security and efficiency reasons. Learning from past experiences develops a critical spirit and laboratory behavior more committed to occupational hygiene and safety, without losing sight the learning power that qualitative analytical chemistry offers.

Keywords:
pyroligneous acid; Canada balsam; Kipp’s apparatus; asbestos; litmus; bone char


INTRODUÇÃO

O uso de produtos químicos data das antigas civilizações. No primeiro milênio antes de Cristo povos orientais já preparavam sabões, perfumes, tintas e venenos, além de possuírem técnicas apuradas em tanatopraxia (preparação de cadáveres para funerais ou enterros).11 Strathern, P.; O Sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da Química, Zahar: Rio de Janeiro, 2002.

Hoje, é fato que a produção e o uso de produtos químicos são fundamentais para o desenvolvimento socioeconômico de um país. Muitos desses produtos estão presentes em nosso cotidiano por serem essenciais à alimentação, à saúde e ao bem-estar. O emprego adequado dos mesmos exige que os consumidores tenham informações sobre o modo correto de utilizá-los, reduzindo a possibilidade de acidentes e impactos ambientais.22 Pimentel, L. C. F.; Chaves, C. R.; Freire, L. A. A.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 1138.

Leonhard Thurneisser (1531-1596) e Johann Rudolf Glauber (1604-1670) são considerados pioneiros na fabricação de produtos químicos (por exemplo, salitre, ácidos minerais, pólvora, medicamentos etc.).33 Maar, J. H.; Quim. Nova 2000, 23, 709. Glauber fabricava alguns de seus produtos em larga escala, podendo ser considerado um dos primeiros químicos industriais. Um dos seus produtos mais famosos foi o chamado sal de Glauber (sulfato de sódio hidratado), o qual afirmava ter excelentes propriedades medicinais.44 Hudson, J.; The History of Chemistry, Chapman & Hall: New York, 1992.

A partir da Primeira Revolução Industrial, por volta de 1800, a fabricação de produtos químicos começou a perder o caráter mais ou menos empírico de sua produção. Nessa época, vários deles foram introduzidos no mercado em grande escala, como a soda cáustica (hidróxido de sódio) e o ácido sulfúrico. A expansão no uso desses produtos se deu pela grande demanda das indústrias têxteis, metalúrgicas, de fertilizantes, de produtos de limpeza etc.55 Antunes, A. M. S.; Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, 1987. Posteriormente, se desenvolveu a tecnologia química como resposta às necessidades da Segunda Revolução Industrial, a qual necessitava de uma sistematização do conhecimento químico.33 Maar, J. H.; Quim. Nova 2000, 23, 709. No Brasil, o desenvolvimento da indústria química foi tardio e impulsionado pela escassez de produtos durante a Primeira Guerra Mundial.66 Oliveira, L. H. M.; Carvalho, R. S.; Revista Ponto de Vista 2006, 3, 27.

Levantamentos foram realizados tendo por base o acervo do Museu da Química Athos da Silveira Ramos, que é composto por mais de 4 mil reagentes fabricados de 1861 até o final do século XX.77 Afonso, J. C.; Aguiar, R. M.; Quim. Nova 2004, 27, 837.,88 Moraes, M. A. B.; Afonso, J. C.; Gomes, L. M. B.; Rev. Quim. Ind. 2015, 746, 27. Grande parte desses reagentes eram usados em laboratórios até os anos 1930, e correspondem a ácidos, bases, sais inorgânicos simples e produtos orgânicos extraídos de fontes naturais; quase todos foram importados da Europa, notadamente da Alemanha, que detinha cerca de 75% do mercado de produtos químicos até a Segunda Guerra Mundial.77 Afonso, J. C.; Aguiar, R. M.; Quim. Nova 2004, 27, 837. A partir da década de 1950 houve um grande aumento na variedade de produtos, principalmente devido a especificações para aplicações especiais (cromatografia, bioquímica, instrumentação analítica etc.) e ao desenvolvimento da química fina.

A IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE QUÍMICA

A preocupação de certificar a qualidade de produtos químicos existe há mais de 150 anos.22 Pimentel, L. C. F.; Chaves, C. R.; Freire, L. A. A.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 1138.,77 Afonso, J. C.; Aguiar, R. M.; Quim. Nova 2004, 27, 837. A determinação da composição de uma substância é um atributo exclusivo da química, independente dos meios que se utilize para cumpri-lo.99 Senise, P.; Quim. Nova 1993, 16, 257.

A química analítica desenvolve e aplica métodos, instrumentos e estratégias para obter informações sobre a composição da matéria sob estudo (a amostra). Para isso, dois aspectos estão envolvidos: a identificação das espécies presentes e a determinação das quantidades relativas de cada uma dessas espécies.1010 Terra, J.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2005, 28, 166. A análise qualitativa compreende os ensaios que permitem ao químico identificar elementos presentes e, eventualmente, também, seu estado de combinação em uma amostra.1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168.,1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. A análise quantitativa compreende técnicas e métodos para determinação das quantidades dos componentes na amostra.1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168.

O primeiro registro de um teste qualitativo data de mais de 2 mil anos, no tempo do Império Romano.1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168. Após o período medieval, no qual se desenvolveu a técnica de dissolver metais em meios ácidos seguido de análise das soluções (via úmida),1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. durante os séculos XVI e XVII a análise por via úmida teve impulso devido à medicina.1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. Na segunda metade do século XVII, Robert Boyle (1627-1691) muito contribuiu para o desenvolvimento da análise química propondo reações para identificar várias substâncias e introduzindo novos reagentes, sendo pioneiro no uso do sulfeto de hidrogênio (H2S) com fins analíticos.1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168. A título de exemplo, é interessante citar que, até o século XVI, a análise de uma substância familiar - a água - se baseava quase exclusivamente na destilação e em propriedades físicas como cor, sabor, odor e aspecto visual do resíduo de destilação.1313 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 217.

No século XVII havia uma percepção crescente de que a detecção de um metal não exigia necessariamente a sua redução e isolamento: isso também podia ser feito indiretamente em solução aquosa através de reações de precipitação. Cores e texturas de precipitados obtidos com reagentes específicos (H2S, H2SO4 etc.) eram alguns dos critérios usados pelos analistas da época.1414 McCrone, W.C.; Microsc. Today 1996, 4, 16. Outros exemplos envolviam o uso de corantes vegetais para detectar meios ácidos (já observado por Boyle), compostos de cobre para detectar amônia e noz de galha para detectar ferro.1313 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 217. A partir do século XVIII, o eixo de desenvolvimento se deslocou para a área de metalurgia e mineração: novos elementos foram descobertos e novos testes analíticos foram desenvolvidos (incluindo o ensaio de chama). Em 1778, o sueco Torbern Olof Bergman (1735-1784), organizou um compêndio de análise (De analysi aquarum), no qual encontram-se as descrições de todos os reagentes analíticos conhecidos na época. Ele revisou em detalhe a natureza e a preparação de 23 diferentes soluções aquosas para práticas de análise de água, baseadas na precipitação de cátions metálicos.1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643.,1313 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 217. No ano seguinte, publicou Opuscula physica et chimica, o qual contém a classificação e descrição de reagentes e processos analíticos, qualitativos e quantitativos por via úmida então em uso.1313 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 217. Bergman foi o precursor da análise sistemática qualitativa.

Em 1829, Heinrich Rose (1795-1864) foi o pioneiro a apresentar um curso de análise qualitativa sistemática.1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. Em 1841, Carl Remigius Fresenius (1818-1897) introduziu um esquema de separação de cátions e ânions em grupos, e o emprego de H2S como reagente de separação de cátions.1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. No final do século XIX surgiram obras que detalhavam as aparelhagens e os procedimentos analíticos então executados, incluindo as propriedades de gases, líquidos e sólidos que serviam à identificação de elementos ou compostos em amostras desconhecidas.1515 Clowes, F.; Coleman, J. B.; Elementary Qualitative Analysis, J. and A. Churchill: Londres, 1894. Os primeiros compêndios de análise inorgânica qualitativa publicados no Brasil, ainda no século XIX, usavam o padrão estabelecido por Fresenius (Figura 1).1616 Araújo, J. E.; Reconhecimento de Saes - Tabellas Organisadas, Typographia Mattoso: Juiz de Fora, 1897. Naquele tempo, a análise qualitativa era uma ferramenta para o controle de qualidade de produtos. Ensaios de resposta rápida e interpretação imediata permitiam assegurar que um determinado produto cumpriria a finalidade à qual se destinava.

Figura 1
Página da obra Reconhecimento de Saes - Tabellas Organisadas (1897), de José Eloy de Araújo (1861-1906), referente à análise dos sais de Fe(III) (“no máximo”) e Fe(II) (“no mínimo”). Nota-se a presença dos testes com tiocianato (“sulfo-cianureto”), hexacianoferrato(II) (“cianureto amarelo”) e hexacianoferrato(III) (“cianureto vermelho”)

O desenvolvimento da físico-química, da química orgânica e da bioquímica ajudou na interpretação da teoria da química analítica, ainda muito calcada em empiricismo,99 Senise, P.; Quim. Nova 1993, 16, 257. com a introdução de conceitos como pH, ácido-basicidade, curvas de titulação e potenciais de oxirredução. Em 1894, Wilhelm Ostwald (1853-1932) foi o primeiro a chamar a atenção para a importância da dissociação iônica e do equilíbrio químico nas práticas tradicionais da análise qualitativa.1717 Ostwald, W.; Die wissenschaftlichen Grundlagen der analytischen Chemie: Elementar Dargestellt, Engelmann: Leipzig, 1894. Ainda no final do século XIX, organizou-se a análise orgânica qualitativa. O pioneirismo cabe ao químico norte-americano Samuel Parsons Mulliken (1864-1934), que publicou a 1ª edição de sua obra, Laboratory Experiments on the Class Reactions and Identification of Organic Substances, com a coautoria de Arthur Amos Noyes (1866-1936), em 1896.1818 Adams, D. L.; Bull. Hist. Chem. 1999, 24, 16. Em 1911 surgia a primeira obra de química analítica qualitativa, em dois volumes, de autoria do químico norte-americano Julius Stieglitz (1867-1937), cujo primeiro volume continha uma teoria completa do processo.1414 McCrone, W.C.; Microsc. Today 1996, 4, 16.

Já no século XX, o desenvolvimento de técnicas microanalíticas, incluindo os ensaios de toque (spot tests), deu novo impulso à análise qualitativa, onde os trabalhos de Fritz Feigl (1891-1971) têm grande importância. Isso levou ao desenvolvimento de novos testes, de instrumentação apropriada e de novos reagentes, especialmente orgânicos.1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168.,1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. Até o início do século XX, a dimetilglioxima era um dos poucos reagentes orgânicos usados, no caso, para a detecção e determinação do níquel, sendo mais tarde também empregado para o paládio.1313 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 217. As técnicas microanalíticas também alcançaram a análise orgânica, com os argumentos de que suas macroanálises exigiam muito mais tempo de alunos e pesquisadores que as análises inorgânicas,1919 Foulke, D. G.; Schneider, F.; Ind. Eng. Chem. Anal. Ed. 1938, 10, 104. por conta da maior velocidade das reações iônicas e da maior complexidade das amostras de matéria orgânica.

A partir dos anos 1940, a análise qualitativa clássica dirigiu seu foco para a área de ensino. Como consequência, buscou-se eliminar certos reagentes tóxicos dos procedimentos analíticos então vigentes, como o sulfeto de hidrogênio e o cianeto de potássio,1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. substituindo-os por reagentes mais seguros aos alunos. A macroanálise foi aos poucos sendo substituída pela semimicroanálise. Sua importância na área industrial foi reduzida por conta da introdução de métodos instrumentais.1313 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 217.,1919 Foulke, D. G.; Schneider, F.; Ind. Eng. Chem. Anal. Ed. 1938, 10, 104.

Apesar de questionamentos sobre a real utilidade de um curso de análise qualitativa na graduação nos Estados Unidos,1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168.,1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643.,2020 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 225. estudos indicaram que o conteúdo desta disciplina, caracterizado por um conjunto de conhecimentos técnicos e científicos aplicados, fundamentados em conceitos e teorias da química inorgânica e da físico-química,2121 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, doi.org/10.20396/chemkeys.v0i9.9646.
https://doi.org/doi.org/10.20396/chemkey...
é tido pelo conjunto das instituições de ensino superior brasileiras como essencial e obrigatório para a formação do químico em suas diversas modalidades.1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. A importância da química analítica qualitativa fica demonstrada quando reações empregadas em práticas de laboratório são fundamentos para métodos quantitativos de referência. Diversos testes qualitativos ainda subsistem na área industrial, como no controle de qualidade de fármacos e outros materiais.1111 Alvim, T. R.; Andrade, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 168.,1919 Foulke, D. G.; Schneider, F.; Ind. Eng. Chem. Anal. Ed. 1938, 10, 104.

SEGURANÇA NO USO DE PRODUTOS QUÍMICOS

Os aspectos relacionados à periculosidade e ao manuseio de produtos químicos eram uma preocupação esporádica nos primórdios da comercialização de produtos químicos.22 Pimentel, L. C. F.; Chaves, C. R.; Freire, L. A. A.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 1138. No início do século XX, não havia qualquer menção a respeito destes aspectos nos rótulos dos produtos, assim como não existia a preocupação de se avaliarem os riscos intrínsecos ao uso de determinados reagentes.22 Pimentel, L. C. F.; Chaves, C. R.; Freire, L. A. A.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 1138. Por isso, as informações de segurança nem sempre eram do conhecimento pleno dos usuários. A situação começou a mudar a partir dos anos 1920 com a disponibilização de informações nos rótulos.77 Afonso, J. C.; Aguiar, R. M.; Quim. Nova 2004, 27, 837.,88 Moraes, M. A. B.; Afonso, J. C.; Gomes, L. M. B.; Rev. Quim. Ind. 2015, 746, 27. Hoje, a demanda em aplicações cada vez mais diferenciadas impulsiona o desenvolvimento de novos produtos; dessa forma, os conhecimentos a respeito da toxicologia e a interação desses produtos com o meio ambiente vêm progredindo notavelmente nos últimos anos.

A avaliação de riscos intrínsecos ao uso de um produto químico é o processo utilizado pela comunidade científica para realizar investigações sobre a capacidade de ele causar efeitos adversos à saúde, resultantes de exposições repetidas ou frequentes.2222 Sanchez, C.; Nascimento, E. S.; Rev. Bras. Cienc. Farm. 2005, 41, 415. Dentre as metodologias mais aplicadas na avaliação de risco estão as da Organização para a Cooperação Econômica e Desenvolvimento (Organization for Economic Cooperation and Development, OECD). Desde 1980, essa entidade publicou diversos métodos com a aprovação da comunidade científica internacional. Entretanto, mesmo com esse avanço, um levantamento realizado na década de 1990 pelo Fundo de Defesa Ambiental (Environmental Defense Fund, EDF - uma entidade norte-americana) indicou que muitos produtos químicos não possuíam informações toxicológicas suficientes para uma análise de avaliação de risco.2222 Sanchez, C.; Nascimento, E. S.; Rev. Bras. Cienc. Farm. 2005, 41, 415.

Ainda hoje são comercializados produtos químicos com informações insuficientes no que tange à toxicidade. Dessa forma, acabam sendo utilizados sem um devido estudo que mostre características deletérias à saúde humana após exposição.22 Pimentel, L. C. F.; Chaves, C. R.; Freire, L. A. A.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2006, 29, 1138.

O conhecimento da toxicologia dos produtos químicos empregados nos diversos segmentos é essencial para que um produto perigoso seja substituído por outro menos agressivo, e para proporcionar um aumento da segurança no uso deles. Com base nesse mesmo argumento, em laboratórios de ensino, procedimentos antigos caíram em desuso, substituídos por procedimentos menos perigosos.2323 Johnstone, A. H.; J. Chem. Educ. 1993, 70, 701. Deve-se sempre buscar o equilíbrio entre saúde, meio ambiente e eficácia do produto. Aspectos que envolvem meio ambiente, desenvolvimento sustentável, saúde, segurança e qualidade de vida, devem ser aplicados à indústria química, atividade econômica na qual os limites legais e regulamentares devem fazer parte da rotina.2424 Antunes, A. M. S.; Menezes, R. P. B.; Quim. Nova 2005, 28 (Suplemento), S100.

Este trabalho teve por objetivo abordar alguns aspectos históricos relacionados a oito produtos químicos outrora utilizados em laboratórios, e que hoje foram substituídos por outros produtos, ou cujos procedimentos em que eram empregados foram substituídos por outros mais seguros, e que implicaram na troca dos reagentes utilizados. Uma pesquisa histórica foi realizada para a busca de informações sobre a obtenção de tais produtos, quais eram as suas finalidades, e porque alguns deles foram substituídos por produtos que hoje cumprem as mesmas finalidades daqueles outrora fabricados. Os reagentes estudados provêm do acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos, do Instituto de Química da UFRJ. Os reagentes selecionados possuem aspectos pitorescos que se assentam em seus nomes ou nas finalidades a que se destinavam.

OITO PRODUTOS QUÍMICOS DO PASSADO: HISTÓRIAS E CURIOSIDADES

Ácido pirolenhoso (vinagre de madeira)

O ácido pirolenhoso (Figura 2) é um produto obtido pela condensação dos vapores oriundos da pirólise de biomassa lignocelulósica. A pirólise pode ser lenta ou rápida. A pirólise lenta é o método mais tradicional, e se caracteriza por taxas de aquecimento mais baixas, e maiores tempos de residência da fase gasosa no reator com relação à pirólise rápida. Entretanto, essa última vem ganhando espaço devido aos maiores rendimentos na obtenção do ácido pirolenhoso.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.,2626 Suresh, G.; Pakdel, H.; Rouissi, T.; Brar, S. K.; Fliss, I.; Roy, C.; Biotechnol. Res. Innov. 2019, 3, 47.

Figura 2
Amostra de ácido pirolenhoso (acide pyroligneux), procedência alemã, 1922. Após quase um século, restou apenas um resíduo viscoso escuro no fundo do frasco. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

Durante a pirólise, o material vegetal é convertido em carvão e uma fase gasosa, composta de vapor d’água, alcatrão e compostos orgânicos voláteis, entre outros gases. Parte dessa fase gasosa é condensada, dando origem a um líquido aquoso (extrato pirolenhoso) cuja coloração pode variar de amarelo claro a marrom escuro, de acordo com a natureza da biomassa.2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007.,2828 Mathew, S.; Zakaria, Z. A.; Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015, 99, 611. O extrato pirolenhoso consiste em três fases: óleos vegetais e água (10%), ácido pirolenhoso (60 a 75%) e alcatrão (20-30%). O processo de purificação do ácido pirolenhoso ocorre por sedimentação, em um período de repouso que pode variar de 3 a 6 meses.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.,2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007. A proporção relativa entre as três fases varia em função da temperatura, dos tipos de processo, de material processado e de equipamento.2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007. A variedade de materiais vegetais que pode ser empregada no processo é ampla. A literatura relata materiais tão diversos tais como eucalipto, bambu, resíduos agrícolas como bagaço de cana, ou ainda cascas de oleaginosas.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.,2828 Mathew, S.; Zakaria, Z. A.; Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015, 99, 611.

O alcatrão contém hidrocarbonetos poliaromáticos (HPAs), que são substâncias reconhecidamente cancerígenas.2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007.,2929 Souza, J. B. G.; Ré-Poppi, N.; Raposo Jr., J. L.; J. Braz. Chem. Soc. 2012, 23, 610. A produção e o controle de qualidade do ácido pirolenhoso devem ser criteriosos para a obtenção de um produto seguro e de boa qualidade, com rígido controle regulatório. O ácido pirolenhoso é produzido e comercializado no Brasil sem passar por um controle de qualidade.2929 Souza, J. B. G.; Ré-Poppi, N.; Raposo Jr., J. L.; J. Braz. Chem. Soc. 2012, 23, 610.

O ácido pirolenhoso contém de 80 a 90% v/v de água,2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152. O extrato é ácido e contêm mais de 200 componentes, incluindo ácidos orgânicos, fenóis, aldeídos, álcoois, cetonas, piranos, furanos e compostos polifenólicos.2626 Suresh, G.; Pakdel, H.; Rouissi, T.; Brar, S. K.; Fliss, I.; Roy, C.; Biotechnol. Res. Innov. 2019, 3, 47.,3030 Jahanban-Esfahlan, A.; Amarowicz, R.; RSC Adv. 2018, 8, 22376. O ácido acético é o composto predominante.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.,2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007.,3030 Jahanban-Esfahlan, A.; Amarowicz, R.; RSC Adv. 2018, 8, 22376. Compostos fenólicos conferem ao produto um odor característico de fumaça.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.

A fabricação e a utilização do ácido pirolenhoso são práticas antigas. Há relatos do uso desse extrato na China e na Índia há milênios para cura de doenças.2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007. No século XIX, o ácido pirolenhoso era usado na fabricação de acetato de sódio, empregado no processo de tingimento de tecidos. Na época, essa era uma forma mais econômica de obtenção de ácido acético. Em 1841, na Inglaterra havia oito plantas de produção de ácido pirolenhoso.3131 Morris, P. J. T.; Russell, C. A.; Archives of the British chemical industry 1750-1914: a handlist, British Society for the History of Science: Londres, 1988.

No Japão, o ácido pirolenhoso é utilizado desde longa data na agricultura, como fertilizante do solo, agente antifúngico e antibacteriano, agente esterilizante e desodorizante.2727 Campos, A. D.; Técnicas para Produção de Extrato Pirolenhoso para Uso Agricola. Circular Técnica 65, EMBRAPA: Pelotas, 2007.,2929 Souza, J. B. G.; Ré-Poppi, N.; Raposo Jr., J. L.; J. Braz. Chem. Soc. 2012, 23, 610.,3232 Tiilikkala, K.; Fagernäs, L.; Tiilikkala, J.; Open Agric. 2010, 4, 111. A literatura é vasta com relação ao uso do ácido pirolenhoso na agricultura. Ele vem ganhando atenção em pesquisas relacionadas à agricultura sustentável devido às propriedades que possui, e vem se tornando um substituto promissor para os pesticidas sintéticos.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.,3333 Browning, S.; Lawrence, T.; Joshi, C.; Seay, J.; Environ. Prog. Sustainable Energy 2020, 39, ee13312. Porém, os dados a respeito dos impactos ambientais causados pelo seu uso são escassos.2929 Souza, J. B. G.; Ré-Poppi, N.; Raposo Jr., J. L.; J. Braz. Chem. Soc. 2012, 23, 610.

Atualmente, os extratos pirolenhosos também são utilizados na indústria alimentícia como aditivos saborizantes e antioxidantes.2525 Grewal, A.; Abbey, L.; Gunupuru, L. R.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 2018, 135, 152.,3030 Jahanban-Esfahlan, A.; Amarowicz, R.; RSC Adv. 2018, 8, 22376. As atividades antimicrobiana e antioxidante do ácido pirolenhoso estão relacionadas ao alto teor de ácidos orgânicos e compostos fenólicos.2626 Suresh, G.; Pakdel, H.; Rouissi, T.; Brar, S. K.; Fliss, I.; Roy, C.; Biotechnol. Res. Innov. 2019, 3, 47.,3030 Jahanban-Esfahlan, A.; Amarowicz, R.; RSC Adv. 2018, 8, 22376.

O ácido pirolenhoso era usado em práticas laboratoriais de destilação fracionada, para separação da fração aquosa e do alcatrão.3434 Belinger, E.; Hardwood-Distillation Industry, The Forest Products Laboratory & The U.S., Department of Agriculture - Forest Service: Madison, 1956. Para se obter um produto incolor, eram necessárias duas ou mesmo mais destilações. Tais práticas saíram da rotina laboratorial por conta da dificuldade em limpar a vidraria após alguns usos e da variabilidade dos resultados conforme a qualidade da amostra empregada.3434 Belinger, E.; Hardwood-Distillation Industry, The Forest Products Laboratory & The U.S., Department of Agriculture - Forest Service: Madison, 1956. Outro emprego relatado era como amostra para análise orgânica, na detecção e quantificação de metanol, acetona e ácido acético.3535 Grotlisch, V. E.; Ind. Eng. Chem. 1920, 12, 1183.,3636 Darrim, M.; Ind. Eng. Chem. 1915, 7, 929.

Carvão animal

O carvão animal (Figura 3), também conhecido como carvão de ossos, ou ainda, negro de osso, é um material obtido da carbonização de ossos de animais, na ausência de oxigênio em temperatura entre 500-700 °C, com tempo de residência entre 2-6 h.3737 Choy, K. K. H.; McKay, G.; Environ. Int. 2005, 31, 845.

38 Alkurdi, S. S. A.; Al-Juboori, R. A.; Bundschuh, J.; Hamawand, I.; Environ. Int. 2019, 127, 709.
-3939 Ebonex bone black in cosmetics, Focus on Pigments 2008, 3, 6. Esse material é um dos mais antigos tipos de pigmento conhecidos pelo homem.3939 Ebonex bone black in cosmetics, Focus on Pigments 2008, 3, 6.,4040 Rangel, M. F.; Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, Brasil, 2009. De um modo geral, é composto por 80-90% em massa de fosfato de cálcio (hidroxiapatita) e cerca de 10% de carbono (amorfo).4141 Bennett, M. C.; Abram, J. C.; J. Colloid Interface Sci. 1967, 23, 513.,4242 Vu, T.; LeBlanc, J.; Chou, C. C.; J. Food Eng. 2020, 264, 109682. Possui baixíssimos teores de HPAs, razão pela qual em 2008 uma empresa norte-americana requisitou a utilização desse pigmento como aditivo na fabricação de produtos cosméticos para maquiagem. A Food & Drug Administration (FDA) concluiu que o pigmento continha níveis de HPAs em conformidade (até 5 mg kg-1), e que o uso do produto não apresentaria riscos à saúde humana.3939 Ebonex bone black in cosmetics, Focus on Pigments 2008, 3, 6.

Figura 3
A: Embalagem original contendo carvão animal. Fabricante: The Coleman & Bell Co. (Estados Unidos), 1941. B: porção do material em vidro de relógio. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

Devido às suas características adsorventes, estudos recentes indicam o produto como alternativa para o tratamento de água potável (remoção de excesso de íons fluoreto) e de efluentes (remoção de íons metálicos e moléculas orgânicas).3737 Choy, K. K. H.; McKay, G.; Environ. Int. 2005, 31, 845.,3838 Alkurdi, S. S. A.; Al-Juboori, R. A.; Bundschuh, J.; Hamawand, I.; Environ. Int. 2019, 127, 709.,4141 Bennett, M. C.; Abram, J. C.; J. Colloid Interface Sci. 1967, 23, 513.,4343 Delgadillo-Velasco, L.; Montoya, V. H.; Cervantes, F. J.; Montes-Morán, M. A.; Lira-Berlanga, D.; J. Environ. Manage. 2017, 201, 277.

44 Choy, K. K. H.; Ko, D. C. K.; Cheung, C. W.; Porter, J. F.; McKay, G.; J. Colloid Interface Sci. 2004, 271, 284
-4545 Jia, P.; Tan, H.; Liu, K.; Gao, W.; Appl. Sci. 2018, 8, 1903; Azevedo, J. C. V.; Valverde, S. A.; Mesquita, P. L.; Braz. J. Develop. 2020, 6, 14394. Por ser rico em cálcio e fósforo, pode ser empregado como fertilizante.4646 Zimmer, D.; Kruse, J.; Siebers, N.; Panten, K.; Oelschläger, C.; Warkentin, M. Hu, Y.; Zuin, L.; Leinweber, P.; Sci. Total Environ. 2018, 643, 145.,4747 Mattar, E. P. L.; Frade Júnior, E. F.; de Oliveira, E.; Pesqui. Agropecu. Trop. 2014, 44, 65. Esse último uso não é recente, pois há relatos dessa aplicação desde o século XIX.4747 Mattar, E. P. L.; Frade Júnior, E. F.; de Oliveira, E.; Pesqui. Agropecu. Trop. 2014, 44, 65.

Publicações da primeira metade do século XX relatam o uso do carvão animal na terapêutica humana. Em 1933, Lucas e Henderson4848 Lucas, G. H. W.; Henderson, V. E.; Can. Med. Assoc. J. 1933, 29, 22. fazem referência ao uso de suspensões de carvão animal para tratar casos de envenenamento por fósforo, morfina e arsênio. Além disso, o tratamento também foi eficaz em casos de gastroenterite, diversas afecções com processos infecciosos e inflamatórios e no tratamento de doenças da pele.4949 St. Jacques, E.; Can. Med. Assoc. J. 1934, 31, 168.,5050 Rotberg, A.; Rev. Bras. Leprologia 1936, IV, 163.

Também há relatos de que o uso endovenoso poderia trazer riscos à saúde. Em testes com animais foi verificado que as injeções endovenosas de carvão ocasionavam um acúmulo do produto em vários órgãos, causando lesões vasculares, com hemorragias, e processos inflamatórios e degenerativos em diversos tecidos.5050 Rotberg, A.; Rev. Bras. Leprologia 1936, IV, 163. Em 1936 foi relatado um caso fatal de embolia pulmonar, que ocorreu logo após a administração endovenosa de carvão em uma paciente com infecção puerperal.5151 Demarez, R.; Presse Med. 1936, 51, 1037.

O carvão de ossos é amplamente empregado no refino do açúcar.3737 Choy, K. K. H.; McKay, G.; Environ. Int. 2005, 31, 845.,4242 Vu, T.; LeBlanc, J.; Chou, C. C.; J. Food Eng. 2020, 264, 109682.,5252 Brown, J. M. D.; Bemis, W. A.; Ind. Eng. Chem. 1934, 26, 918. As primeiras aplicações para esse fim tiveram início na década de 1810. Nessa época, o carvão era preparado a partir de ossos recolhidos nas cidades, particularmente em Paris, onde o consumo de carne era muito grande, e até ossos de galinha também eram aproveitados.5353 On the preparation and uses of the animal charcoal, known, usually, under the name of ivory-black, or bone-black, and especially on its use in refining sugar. J. Franklin Inst. 1828, 6, 80. Hoje, o carvão animal é considerado um produto ambientalmente amigável, pois é produzido a partir dos resíduos ósseos provenientes da indústria de carnes.3838 Alkurdi, S. S. A.; Al-Juboori, R. A.; Bundschuh, J.; Hamawand, I.; Environ. Int. 2019, 127, 709.

O seu emprego em laboratório no passado se relacionava às suas propriedades adsorventes. Era um item de primeiros socorros, antídoto para envenenamento por arsênio e antimônio. Em experimentos, servia para remoção de colorações marrons em soluções devidas a compostos orgânicos, e retenção de íons inorgânicos de soluções aquosas.5454 Hassler, J. W.; Ind. Eng. Chem. 1940, 32, 640.

55 Rice, E. W.; Ind. Eng. Chem. 1939, 31, 1516.
-5656 Scott, R. D.; Kimberly, A. E.; Van Horn, A. L.; Ey, L. F.; Waring, F. H.; J. Am. Water Works Ass. 1937, 29, 9. São aplicações muito próximas das do carvão ativado hoje em dia.5757 Heidarinejad, Z.; Dehgjani, M. H.; Heidari, M.; Javedan, G.; Ali, I.; Sillanpää, M.; Environ. Chem. Lett. 2020, 18, 393.

Amianto (asbesto)

Amianto (ou asbesto) (Figura 4) é a designação para o conjunto de fibras minerais formadas por dois grupos de silicatos: anfibólio e crisotila. Essas fibras minerais apresentam grandes resistências mecânica e química, baixa condutividade térmica e elétrica, boa flexibilidade (principalmente a crisotila), além de proporcionar um bom isolamento acústico.5858 Abú-Shams, K.; Pascal, I.; An. Sist. Sanit. Navar. 2005, 28, 7.,5959 Martin-Chenut, K.; Saldanha, J.; Lua Nova 2016, 98, 141. Essas são propriedades atrativas para vários segmentos e impulsionaram o seu uso.

Figura 4
A: Frasco contendo amianto. Fabricante: não identificado, década de 1930. B: porção do material em vidro de relógio. C: dois itens de laboratório contendo amianto: luva e pinça. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

A palavra asbesto é de origem grega e significa indestrutível. Na Grécia Antiga essa fibra mineral era utilizada na confecção de mortalhas, permitindo assim o recolhimento das cinzas de corpos nas piras funerárias após a cremação.6060 Nogueira, D. D.; Certain, D. A.; Uesugui. S. J.; Koga, R. K.; Ribeiro, H. P.; Rev. Saude Publica 1975, 9, 427.

A exploração e produção para usos comerciais se iniciaram no século XIX, na Rússia e no Canadá, para uso em indústrias têxteis.5858 Abú-Shams, K.; Pascal, I.; An. Sist. Sanit. Navar. 2005, 28, 7.,6060 Nogueira, D. D.; Certain, D. A.; Uesugui. S. J.; Koga, R. K.; Ribeiro, H. P.; Rev. Saude Publica 1975, 9, 427. Desde então a utilização industrial do amianto foi ampliada devido às suas propriedades e ao baixo custo de extração.6060 Nogueira, D. D.; Certain, D. A.; Uesugui. S. J.; Koga, R. K.; Ribeiro, H. P.; Rev. Saude Publica 1975, 9, 427. Para seu uso industrial e comercial são listadas mais de 3 mil aplicações em diversos setores, tais como: construção civil (telhas, caixas d’água, revestimentos, isolamentos térmicos e acústicos etc.), setor automobilístico (lonas e pastilhas de freio, revestimentos de discos de embreagem etc.), setor têxtil (fabricação de tecidos e vestimentas especiais, dentre outras aplicações)5959 Martin-Chenut, K.; Saldanha, J.; Lua Nova 2016, 98, 141.,6161 IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Arsenic, Metals, Fibres and Dusts. International Agency for Research on Cancer: Lyon, 2012. (Figura 4C).

Atualmente os principais produtores mundiais são Rússia, Cazaquistão, China e Brasil.6262 U. S. Geological Survey; Mineral commodity summaries 2021. Washington, 2021 (doi.org/10.3133/mcs2021).
https://doi.org/doi.org/10.3133/mcs2021...
,6363 https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/sumario-mineral/sumario-mineral-brasileiro-2018 acessada em Junho de 2021.
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O consumo mundial diminuiu de 2 milhões de toneladas em 2010 para aproximadamente 1 milhão nos últimos anos.6262 U. S. Geological Survey; Mineral commodity summaries 2021. Washington, 2021 (doi.org/10.3133/mcs2021).
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O uso do anfibólio foi descontinuado e a produção mundial hoje é voltada para a crisotila. Entretanto, com a mobilização pela proibição do uso do amianto, até mesmo a crisotila já foi banida em mais de 60 países até o momento.6363 https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/sumario-mineral/sumario-mineral-brasileiro-2018 acessada em Junho de 2021.
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No Brasil, a Lei Federal 9.055/1995 permitia a extração, industrialização, utilização e comercialização somente do amianto da variedade crisotila. Em 2017, o Supremo Tribunal Federal julgou ser inconstitucional o artigo 2º dessa Lei;6262 U. S. Geological Survey; Mineral commodity summaries 2021. Washington, 2021 (doi.org/10.3133/mcs2021).
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,6363 https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/sumario-mineral/sumario-mineral-brasileiro-2018 acessada em Junho de 2021.
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entretanto, em meio a impasses e incertezas, as fibras minerais ainda continuam sendo produzidas no município de Minuaçu - GO, de onde é proveniente toda a produção nacional.5959 Martin-Chenut, K.; Saldanha, J.; Lua Nova 2016, 98, 141.,6363 https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/sumario-mineral/sumario-mineral-brasileiro-2018 acessada em Junho de 2021.
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Os efeitos deletérios do amianto são conhecidos desde a Antiguidade. Heródoto (485-420 a.C.) já relatava casos de doenças pulmonares, com altas taxas de mortalidade, em trabalhadores encarregados de confeccionar mortalhas de amianto.6060 Nogueira, D. D.; Certain, D. A.; Uesugui. S. J.; Koga, R. K.; Ribeiro, H. P.; Rev. Saude Publica 1975, 9, 427.,6464 Wünsch Filho, V.; Neves, H.; Moncau, J. E.; Rev. Ass. Med. Brasil 2001, 47, 259. Entretanto, as evidências clínicas dos males causados surgiram somente no início do século XX, quando se fez a primeira descrição científica da asbestose. Com isso, ela passou a ser reconhecida como uma doença ocupacional, e cada vez mais casos eram descritos em países industrializados.6060 Nogueira, D. D.; Certain, D. A.; Uesugui. S. J.; Koga, R. K.; Ribeiro, H. P.; Rev. Saude Publica 1975, 9, 427.,6565 Mendes, R.; Cad. Saude Publica 2001, 17, 7. A asbestose é uma fibrose pulmonar, doença crônica, causada pela inalação da poeira oriunda do amianto. Além disso, a exposição aos diferentes tipos de fibras de amianto está relacionada com o aumento na incidência de casos de câncer de pulmão e no trato gastrointestinal, e de mesoteliomas pleural e peritoneal.6161 IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Arsenic, Metals, Fibres and Dusts. International Agency for Research on Cancer: Lyon, 2012.

A Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (International Agency for Research on Cancer, IARC) classifica o amianto, em todas as suas variedades, como cancerígeno para o homem (grupo 1).6161 IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Arsenic, Metals, Fibres and Dusts. International Agency for Research on Cancer: Lyon, 2012. Não há limite de tolerância à exposição para os agentes cancerígenos e, dessa forma, essas fibras minerais devem ser substituídas. Outros materiais que podem substituir o amianto em variadas aplicações incluem materias fibrosos (fibras de carbono, de celulose, de vidro), polímeros orgânicos (polietileno, polipropileno e politetrafluoretileno), minerais não fibrosos (silicato de cálcio, sílica, talco), entre outros.6262 U. S. Geological Survey; Mineral commodity summaries 2021. Washington, 2021 (doi.org/10.3133/mcs2021).
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Nos laboratórios de química, o amianto era outrora empregado na confecção de equipamentos e objetos para manuseio de materiais em altas temperaturas, como telas para aquecimento com chama, cadinhos, luvas e pinças (Figura 4C). As “telas de aminato” eram confeccionadas a partir de uma malha de arame com um disco de amianto ao centro. Apesar de o utensílio ainda ser conhecido por este nome, o amianto foi substituído por outros materiais refratários alternativos, conforme já citado.

Tornassol sólido

O tornassol sólido (Figura 5) era um indicador utilizado na avaliação do pH de soluções aquosas. Indicadores são substâncias capazes de mudar sua coloração de acordo com as características físico-químicas do meio em função de diversos fatores, tais como pH, potencial elétrico, complexação com íons metálicos e adsorção em sólidos.

Figura 5
Tornassol azul sólido (para indicação de pH de soluções ácidas). Fabricante não identificado, origem francesa, década de 1920. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

Os métodos mais empregados para a determinação do pH de soluções aquosas são os colorimétricos ou potenciométricos. No passado, maior parte destas medições eram realizadas a partir dos indicadores colorimétricos. Hoje, com o maior conhecimento da instrumentação eletrônica, os métodos potenciométricos são preferencialmente empregados nas rotinas dos laboratórios de análises químicas.6666 Gama, M. S.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2007, 30, 232. Os indicadores ácido-base, ou ainda indicadores de pH, são ácidos ou bases orgânicos fracos, e apresentam cores diferentes para suas formas protonadas e desprotonadas.

No século XVII, Robert Boyle observou a mudança de coloração de extratos de plantas em determinadas condições experimentais de pH.1010 Terra, J.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2005, 28, 166.,6767 Terci, D. L. B.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2002, 25, 684. Ensaios foram realizados com papéis embebidos com extratos de flores, como a rosa e a violeta, em meio de pH variável com vinagre, e assim, foram desenvolvidos os primeiros sistemas indicadores de pH.1010 Terra, J.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2005, 28, 166.,6767 Terci, D. L. B.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2002, 25, 684. Com essas observações vários indicadores naturais foram descobertos, e seu uso se tornou frequente. Mais tarde, passaram a ser aplicados em medidas quantitativas de acidez por análise volumétrica.1010 Terra, J.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2005, 28, 166.,6767 Terci, D. L. B.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2002, 25, 684. Os extratos mais utilizados naquela época eram os de violeta e de um líquen, Heliotropium tricoccum, também conhecido como “litmus” (do inglês) e “tournesol” (do francês), daí o termo tornassol em português.6767 Terci, D. L. B.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2002, 25, 684. Atualmente o grande uso desses indicadores naturais é para fins didáticos, como é o exemplo do extrato de repolho roxo.1010 Terra, J.; Rossi, A. V.; Quim. Nova 2005, 28, 166.,6868 Gouveia-Matos, J. A. M.; Quim. Nova Esc. 1999, 10, 6.

O tornassol (litmato de cálcio) foi o primeiro indicador de pH comercializado e pode ser considerado um grande exemplo da evolução no emprego de reagentes químicos.77 Afonso, J. C.; Aguiar, R. M.; Quim. Nova 2004, 27, 837.,6666 Gama, M. S.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2007, 30, 232. Inicialmente, esse reagente era sólido (lackmus sólido), conforme ilustrado na Figura 5, e era comercializado em grãos na cor vermelha (ácida) ou azul (alcalina). O produto era obtido a partir de diversas fontes, como os líquens já mencionados, e certos tipos de crustáceos (lackmus kaufish), existentes na região da Holanda.77 Afonso, J. C.; Aguiar, R. M.; Quim. Nova 2004, 27, 837.,6666 Gama, M. S.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2007, 30, 232. No procedimento experimental, adicionava-se a uma amostra da solução o tornassol sólido. A mudança de cor (vermelho - azul ou vice-versa) indicava a faixa de pH (alcalina ou ácida, respectivamente). Se os dois tornassóis se mantivessem inalterados, a solução era neutra (pH 7 a 25oC). A grande dificuldade na utilização do tornassol sólido era a avaliação do resultado para soluções coloridas. Nos anos 1930, já havia uma alternativa ao tornassol sólido: a tintura de tornassol (lackmus tinktur).6666 Gama, M. S.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2007, 30, 232. O pH era verificado pelo gotejamento do indicador na solução até o aparecimento de uma coloração constante; entretanto, isso não resolvia o problema para soluções coloridas. A impregnação dessa tintura em papel foi o que viabilizou o uso desse indicador com interpretação confiável,6666 Gama, M. S.; Afonso, J. C.; Quim. Nova 2007, 30, 232. fazendo com que o tornassol sólido desaparecesse dos laboratórios. Até hoje os papéis de tornassol são comercializados e muito usados na área de ensino, ou quando não é necessário uma precisão rigorosa na avaliação do pH.

Cubos de cloro, cubos de ácido sulfuroso e sulfeto ferroso em pedaços

Estes reagentes (Figura 6) representam uma classe de produtos outrora muito usados em laboratórios de química. Tais produtos serviam para gerar gases em um dispositivo conhecido como aparelho de Kipp, concebido por Petrus Jacobus Kipp (1808-1864) em 1844. O dispositivo surgiu a partir dos estudos que Kipp fez sobre a detecção de arsênio em fígados e rins de coelhos. Ele usou um gerador concebido por James Marsh (1794-1846) para produção de hidrogênio molecular (H2).6969 Nolthenius, A. T.; De Natuur 1943, 63, 29. Porém, era difícil manter a geração e o fluxo do gás com o uso do equipamento de Marsh, o que fez Kipp desenvolver um novo gerador, que acabaria tomando seu nome.7070 Smeaton, W.A.; J. R. Inst. Chem. 1964, 88, 185.

Figura 6
A: “cubos de cloro”. Fabricante: E. de Haën (Alemanha), 1928. B: “cubos de ácido sulfuroso”. Fabricante: Merck (Alemanha), 1929. C: sulfeto de ferro(II). Fabricante: Merck (Alemanha), 1954. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

O aparelho de Kipp é um instrumento concebido para o preparo de pequenos volumes de gases, adequando-se à escala de laboratório.7171 Kohn, M.; J. Chem. Educ. 1950, 27, 514; Afonso, J. C.; Aranda, D. A. G.; Schmal, M.; Fréty, R.; Fuel Process. Technol. 1995, 42, 3. Seus usos mais comuns são na preparação de sulfeto de hidrogênio mediante reação de ácido clorídrico com sulfeto ferroso, na preparação de dióxido de carbono a partir da reação de ácido clorídrico com carbonato de cálcio, e de gás hidrogênio por meio da reação de ácido clorídrico com um metal menos nobre que o hidrogênio na série de potenciais (zinco, magnésio, ferro etc.).7272 Snelders, H. A. M.; Rev. Hist. Pharm. 1972, 21, 3. Conforme a Figura 7, o aparelho de Kipp consiste em três seções interconectadas em um arranjo vertical. O reagente sólido (FeS, CaCO3 etc.) é colocado no compartimento central, o qual contém aberturas em sua base (menores que o tamanho do sólido) que o conectam com o compartimento inferior. O ácido é inserido no compartimento superior, aberto à pressão do laboratório. Um tubo se estende desse compartimento ao inferior. O ácido desce por esse tubo, transbordando para o compartimento central por meio de suas aberturas na base. É onde se dá a geração do gás. No compartimento central há um tubo com uma válvula que permite a saída do gás produzido. Quando essa válvula está fechada, a pressão do gás no compartimento central aumenta, empurrando o ácido de volta ao compartimento superior pelo tubo, até que o contato entre os reagentes cesse, interrompendo a geração do gás. A solução aquosa contendo o outro produto da reação permanece no compartimento inferior, normalmente provido de rolha para esvaziamento periódico do mesmo. Mediante substratos sólidos adequados, em um aparelho de Kipp era possível produzir SO2, NOx, Cl2, N2, CO, HCN, H2Se e C2H2, dentre outros gases.6969 Nolthenius, A. T.; De Natuur 1943, 63, 29.

70 Smeaton, W.A.; J. R. Inst. Chem. 1964, 88, 185.

71 Kohn, M.; J. Chem. Educ. 1950, 27, 514; Afonso, J. C.; Aranda, D. A. G.; Schmal, M.; Fréty, R.; Fuel Process. Technol. 1995, 42, 3.

72 Snelders, H. A. M.; Rev. Hist. Pharm. 1972, 21, 3.
-7373 Aynsley, E. E.; Campbell, W. A.; J. Chem. Educ. 1958, 35, 347. Essa prática era muito conveniente na química experimental do final do século XIX e início do XX.7474 Westwater, W.; J. Chem. Educ. 1927, 4, 1434.

Figura 7
Aparelho de Kipp em formato próximo à versão inicial proposta por seu inventor, ca. 1910. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

Assim, o aparelho de Kipp se tornou extremamente popular em laboratórios;7575 Griffin, J. J.; Chemical Recreations: A Popular Manual of Experimental Chemistry, 10th ed., John Joseph Griffin: Londres, 1860. versões que podiam ser produzidas a baixo custo por estudantes para uso individual foram propostas.7474 Westwater, W.; J. Chem. Educ. 1927, 4, 1434. Sua popularidade atravessou todo o século XX, principalmente por conta da geração de H2S para a clássica marcha de cátions dos grupos II e III da análise qualitativa.7373 Aynsley, E. E.; Campbell, W. A.; J. Chem. Educ. 1958, 35, 347. Os cátions do grupo II precipitam como sulfetos insolúveis em meio ácido, são eles: Hg2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sb3+, Sn2+ e Sn4+. Os cátions do grupo III formam sulfetos (ou hidróxidos) em meio alcalino amoniacal, são eles: Al3+, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Fe2+/ Fe3+, Co2+ e Ni2+.

Por conta de problemas de segurança e higiene no laboratório, o aparelho de Kipp teve seu uso reduzido a partir dos anos 1950.7676 Lehrman, L.; J. Chem. Educ. 1955, 32, 474. De um modo geral, parte do gás produzido nos experimentos acabava ficando retido no aparelho, podendo ser liberado aos poucos, quando fora de uso, ou durante a limpeza do mesmo, elevando o risco de a concentração do gás ficar acima dos limites estabelecidos pela legislação (Anexo 11 da Norma Regulamentadora 15), como foi reconhecido para o caso do Cl2 e do H2S, tornando o trabalho insalubre.7676 Lehrman, L.; J. Chem. Educ. 1955, 32, 474.,7777 Wallau, M.; Bianchini, D.; Eberson, C. P.; Santos Jr., J. A.; Barboza, T, M.; Quim. Nova 2015, 38, 436.

Os “cubos de cloro” (Figura 6A) eram à base de hipoclorito de cálcio, Ca(ClO)2. O Ca(ClO)2 foi produzido pela primeira vez em 1790, mediante reação entre cloro molecular e hidróxido de sódio, representado de forma simplificada na reação (1). Atualmente ainda é obtido por esse método, mas uma parte considerável da produção emprega o processo representado (também de forma simplificada)pela reação (2).7878 Cui, H.; Xu, H.; Song, W.; 2009 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, Hong Kong, China, 2009, doi: 10.1109/IEEM.2009.5372943; Intratec; Calcium Hypochlorite Production via Sodium Method - Cost Analysis - Calcium Hypochlorite E11A, Intratec Solutions: [s.l.], 2019.
https://doi.org/10.1109/IEEM.2009.537294...

(1)2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
(2)2Cl2+2NaOH+Ca(OH)22NaCl+Ca(OCl)2+2H2O

No aparelho de Kipp os cubos de Ca(ClO)2 sofriam a ação de uma solução aquosa de HCl:

(3)Ca(ClO)2+4HClCaCl2+2Cl2+2H2O

Derivados clorados são utilizados para o tratamento de água de abastecimento público, na indústria química, para desinfecção de equipamentos, utensílios, áreas industriais e residências. Os derivados clorados inorgânicos mais comumente empregados para esta função são o cloro molecular e os hipocloritos de sódio e de cálcio.7979 Meyer, S. T.; Cad. Saude Publica 1994, 10, 99.,8080 Newman, S. E.; 20th Annual Conference on Pest Management on Ornamentals Society of American Florists, San Jose, United States, 2004. Derivados orgânicos como os cloroisocianuratos também podem ser empregados alternativamente.8181 Clasen, T.; Edmondson, P.; Int. J. Hyg. Environ. Health 2006, 209, 173.

Hoje, o reagente hipoclorito de cálcio é comercializado na forma granulada, diferente do produto da Figura 6A. O produto com ação desinfetante contém um teor de cloro ativo entre 60-70%.8181 Clasen, T.; Edmondson, P.; Int. J. Hyg. Environ. Health 2006, 209, 173. O cloro molecular pode ser produzido em pequenas quantidades no laboratório8282 Baldwin, R. T.; J. Chem. Educ. 1927, 4, 313; Krauskopf, F. C.; J. Chem. Educ. 1935, 12, 693. por meio da reação a seguir,

(4)MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2O
prática usada para o estudo dos halogênios em disciplinas de química geral experimental dos cursos oferecidos pelo Instituto de Química da UFRJ há mais de 50 anos.

Os cubos para preparação de ácido sulfuroso (Figura 6B) eram à base de sulfito de sódio, Na2SO3, e utilizados para obtenção de dióxido de enxofre em meio aquoso (SO2(aq.)), também chamado de ácido sulfuroso (H2SO3). O SO2 é obtido através da reação de Na2SO3 com ácido clorídrico em excesso,8383 Maximo, E.; Bendassolli, J. A.; Oliveira, C. R.; Rossete, A. L. M.; Gomes, F. H. G.; International Nuclear Atlantic Conference, Santos, Brasil, 2005. de acordo com as equações abaixo:

(5)Na2SO3+2HCl2NaCl+H2SO3
(6)H2SO3SO2+H2O

O baixo custo, a eficiência e a versatilidade fazem com que o íon sulfito tenha diversas aplicações: agente redutor na metalurgia, desinfetante, branqueador, entre outras.8484 https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp-content/uploads/sites/24/2020/07/Dio%CC%81xido-de-enxofre.pdf acessada em Junho 2021.
https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp...
,8585 Moreno, R. G. M.; Alipázaga, M. V.; Medeiros, M. H. G.; Coichev, N.; Quim. Nova 2006, 29, 1086. Suas propriedades redutoras respondiam pelo amplo emprego em práticas laboratoriais no passado.1515 Clowes, F.; Coleman, J. B.; Elementary Qualitative Analysis, J. and A. Churchill: Londres, 1894. Seu uso na indústria alimentícia é notável, servindo como conservante para diversos tipos de alimentos tais como vinhos, sucos industrializados, frutas e hortaliças desidratadas, embutidos etc.8686 Azevêdo, L. C.; Reis, M. M.; Silva, L. A.; Andrade, J. B.; Quim. Nova 2007, 30, 1968.,8787 Favero, D. M.; Ribeiro, C. S. G.; Aquino, A. D.; Segur. Aliment. Nutr. 2011, 18, 11.

Assim como ocorre para o Cl2, o SO2 também pode tornar o ambiente de trabalho insalubre. O gás possui um odor pungente, e é extremamente irritante e corrosivo quando entra em contato com mucosas. Sob altos níveis de exposição há risco de agravamento de doenças respiratórias e cardiovasculares.8484 https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp-content/uploads/sites/24/2020/07/Dio%CC%81xido-de-enxofre.pdf acessada em Junho 2021.
https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp...
Hoje encontram-se disponíveis soluções aquosas de SO2 a 6 % m/v ou cilindros de SO2 no lugar dos antigos cubos.

O sulfeto de ferro(II) (Figura 6C) é produzido pela reação direta dos elementos a quente:

(7)Fe+SFeS

Ele reage com ácidos minerais não oxidantes como o clorídrico:

(8)FeS+2HClFeCl2+H2 S

Como o grau de pureza desse reagente não era necessariamente “para análise”, o sulfeto de ferro(II) podia conter impurezas, o que se refletia na presença de outros produtos gasosos.7171 Kohn, M.; J. Chem. Educ. 1950, 27, 514; Afonso, J. C.; Aranda, D. A. G.; Schmal, M.; Fréty, R.; Fuel Process. Technol. 1995, 42, 3.,7373 Aynsley, E. E.; Campbell, W. A.; J. Chem. Educ. 1958, 35, 347. Às vezes, a pirrotita, um mineral (Fe1-xS), era usada como substrato.8888 Rickard, D.; Luther III, G. W.; Chem. Rev. 2007, 107, 536. Era frequente a produção indesejada de um resíduo negro no compartimento central do aparelho de Kipp, indicando uma reação incompleta do FeS. Esse resíduo era composto por enxofre elementar e sulfetos de ferro que não reagem prontamente com HCl.8888 Rickard, D.; Luther III, G. W.; Chem. Rev. 2007, 107, 536.

No Departamento de Química Analítica do Instituto de Química da UFRJ, o uso do aparelho de Kipp para geração de H2S nas aulas de análise qualitativa foi descontinuado em 1998, sendo substituído pela precipitação homogênea dos sulfetos a partir de uma solução aquosa de tioacetamida, proposta em 1949 para eliminar o mau cheiro do H2S nos ambientes laboratoriais e substituir um gás tóxico por um reagente sólido de manipulação mais segura.2020 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 225.,8989 Gunning, H. E.; J. Chem. Educ. 1961, 38, A534; Gunning, H. E.; J. Chem. Educ. 1955, 32, 258. A tioacetamida também se adaptou bem à escala de microanálise.2020 Jensen, W. B.; Educ. Quim. 2017, 28, 225. É um modo de produção de H2S em meio homogêneo. A tioacetamida se hidrolisa em meio ácido e alcalino de acordo com as reações a seguir:8989 Gunning, H. E.; J. Chem. Educ. 1961, 38, A534; Gunning, H. E.; J. Chem. Educ. 1955, 32, 258.

(9)CH3CSNH2+H2OCH3CONH2+H2 S (meio H3O+
(10)CH3CSNH2+H2O+OH-CH3COO-+NH4++HS-

Isso, porém, não significa que a tioacetamida seja de baixa toxicidade ao homem: foram relatadas propriedades cancerígenas, hepatotóxicas e mutagênicas, sendo recomendado o uso limitado em ambientes de sala de aula.1414 McCrone, W.C.; Microsc. Today 1996, 4, 16.,9090 Hannu, E.; J. Chem. Educ. 1987, 64, A144. A pergunta que fica é: o que é mais seguro? Manipular um sólido (e sua solução) cancerígeno ou um gás extremamente tóxico que não pode ser contido uma vez liberado no ambiente laboratorial?

Bálsamo do Canadá

Os bálsamos são compostos principalmente por materiais resinosos e óleos essenciais, mas também contêm álcoois, ésteres e alguns ácidos aromáticos. Diversas classes de bálsamos são utilizadas em perfumaria e farmácia, e também como matérias primas para fins técnicos, por exemplo, na preparação de vernizes.9191 Calderón, M. L. S.; Rev. Claseshistoria 2009, artigo 41.

O bálsamo do Canadá (Figura 8) é extraído da casca de árvores coníferas conhecidas como Abies balsamea, abundantes nas florestas do Canadá e nas regiões do norte dos Estados Unidos.9191 Calderón, M. L. S.; Rev. Claseshistoria 2009, artigo 41.,9292 Hart, A. C.; Silvical Characteristics of Balsam Fir, U. S., Department of Agriculture: Upper Darby, 1959. A resina tem uma cor amarelada e consistência parecida com o mel, em contato com o ar ela resseca progressivamente, ficando dura e transparente. Possui odor aromático, e contém aproximadamente 25% de óleo essencial, composto por mono e sesquiterpenos, como por exemplo β-pineno, limoneno, cariofileno.9191 Calderón, M. L. S.; Rev. Claseshistoria 2009, artigo 41.,9393 Chung, J. L.; Snajberk, K.; Zavarin, E.; Phytochemistry 1974, 13, 179. Não cristaliza com o tempo, razão pela qual suas propriedades ópticas se mantêm, mas tem baixa resistência ao calor e solventes orgânicos.9494 Robertson, M.; Substrate surface preparation handbook, Artech House: Norwood, 2011.

Figura 8
Bálsamo do Canadá. Fabricante: The Coleman & Bell Co. (Estados Unidos), década de 1940. Acervo do Museu da Química Professor Athos da Silveira Ramos

Até o século XVIII persistia o mito de um bálsamo “original”, que possuía propriedades curativas extraordinárias. Esse óleo era conhecido desde tempos imemoriais, com citação em escritos bíblicos. Atualmente se sabe que essa especiaria possui características e propriedades similares a outras matrizes resinosas e oleosas, e posteriormente o nome “bálsamo” foi generalizado.9595 Alfonso-Goldfarb, A. M.; Ferraz, M. H. M.; Beltran, M. H. R.; Quim. Nova 2010, 33, 1620.

O bálsamo do Canadá é empregado principalmente em microscopia, devido à sua transparência, e ao seu índice de refração (1,53) próximo ao do vidro.9191 Calderón, M. L. S.; Rev. Claseshistoria 2009, artigo 41.,9696 Paiva, J. G. A.; Fank-De-Carvalho, S. M.; Magalhães, M. P.; Gracino-Ribeiro, D.; Acta Bot. Brasil. 2006, 20, 257. A microscopia óptica é aplicada no exame de espécimes atendendo à diversas áreas como medicina, botânica, parasitologia, microbiologia, química, entre outras.

Na montagem de lâminas para uso na microscopia o material devia ser depositado em uma lâmina de vidro e coberto com uma lamínula, e precisava estar imerso em um meio de preservação, que também garantia a união da lamínula com a lâmina.9696 Paiva, J. G. A.; Fank-De-Carvalho, S. M.; Magalhães, M. P.; Gracino-Ribeiro, D.; Acta Bot. Brasil. 2006, 20, 257.,9797 Huber, F.; Reis, F. H.; EntomoBrasilis 2011, 4, 13. Vários meios de preservação e fixação (“óleos de imersão”) eram empregados nas preparações microscópicas, e dentre eles, o bálsamo do Canadá era o mais usado.9696 Paiva, J. G. A.; Fank-De-Carvalho, S. M.; Magalhães, M. P.; Gracino-Ribeiro, D.; Acta Bot. Brasil. 2006, 20, 257.,9797 Huber, F.; Reis, F. H.; EntomoBrasilis 2011, 4, 13.

O estudo de produtos cristalizados em experimentos de laboratório foi uma prática muito corrente no ensino da química.9898 Cook, S. J.; Ind. Eng. Chem. 1924, 16, 1284.,9999 Pauling, L.; J. Am. Chem. Soc. 1929, 51, 1010. No início do século XIX, o microscópio óptico era usado para identificar cores de amostras que não eram distinguíveis a olho nu, pois era um critério muito usado para elucidar a natureza de um material desconhecido naquele tempo.1414 McCrone, W.C.; Microsc. Today 1996, 4, 16. Na segunda metade desse século, o microscópio passou a ser realmente usado como instrumento analítico.1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. A análise química microscópica (elementos e seus compostos) teve como personagem central Theodor Heinrich Behrens (1843-1905): em um livro publicado em 1894, Behrens descreveu as propriedades dos cristais de 59 elementos da Tabela Periódica;1212 Andrade, J. C.; Alvim, T. R.; Chemkeys 2009, 9, 9643. essa análise manteve-se relevante nas primeiras décadas do século XX, com obras bastante completas que abrangiam um universo maior que o trabalhado por Behrens.100100 Kley, P. D. C.; Mikrochemische Analyse, Verlag von Leopold Voss: Leipzig, 1921.

O bálsamo do Canadá também é utilizado na montagem do prisma de Nicol101101 Hirano, S.; Yogo, T.; Kikuta, K.; Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 1992, 23, 341.,102102 Guachún, F.; Guzñay, S.; Latin-American Journal of Physics Education 2020, 14, 3313-1. criado em 1828 pelo físico escocês William Nicol (1768-1851). O prisma é constituído por duas metades de um romboedro de uma variedade de calcita (CaCO3), também chamada de espato da Islândia, unidas pela diagonal com o bálsamo do Canadá. O prisma atua como um polarizador dividindo o feixe incidente em dois feixes polarizados em ângulos diferentes: plano perpendicular e plano paralelo ao feixe de incidência.101101 Hirano, S.; Yogo, T.; Kikuta, K.; Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 1992, 23, 341.,102102 Guachún, F.; Guzñay, S.; Latin-American Journal of Physics Education 2020, 14, 3313-1.

O bálsamo do Canadá vem sendo substituído por meios de montagem alternativos, de fácil obtenção e mais economicamente viáveis.9696 Paiva, J. G. A.; Fank-De-Carvalho, S. M.; Magalhães, M. P.; Gracino-Ribeiro, D.; Acta Bot. Brasil. 2006, 20, 257.,9797 Huber, F.; Reis, F. H.; EntomoBrasilis 2011, 4, 13. Esses meios consistem em formulações sintéticas, alguns com propriedades semelhantes ao bálsamo do Canadá, e comercializados por diversos fabricantes como bálsamo do Canadá sintético.

CONCLUSÕES

A época em que os reagentes de laboratório examinados neste trabalho foram produzidos (décadas de 1920-1930) reflete os empregos que os mesmos tinham na área industrial e em outros segmentos economicamente ativos, e os experimentos correntes na prática laboratorial, perfis que vinham desde o final do século XIX. Ao ampliar a visão para além do caráter utilitarista, especialmente quando do direcionamento da análise qualitativa para a área do ensino de química, esses reagentes se mostraram inadequados por razões de insuficiência de desempenho, segurança, alteração da concepção dos experimentos em que eram usados, troca de procedimentos experimentais, e a opção por reagentes de mais fácil obtenção e mais viáveis economicamente. Porém, o fato de um dado produto ter desaparecido das práticas laboratoriais de química não significa que o mesmo tenha perdido sua importância industrial ou em outras áreas da ciência, como a farmácia e a engenharia.

Produtos e procedimentos mais eficientes, seguros e menos impactantes ao meio ambiente são hoje eixos do desenvolvimento de novas propostas para as áreas industrial e de ensino. A química é uma área do conhecimento na qual nada está pronto e acabado, mas sim em constante evolução. Essa evolução nos permite entender que o que parecia bem estabelecido no passado, pode revelar-se inadequado ou mesmo perigoso à saúde e/ou ao ambiente face ao avanço do conhecimento. Aprender com as experiências do passado desenvolve um espírito crítico e um comportamento em laboratório mais comprometido com a higiene e a segurança ocupacional, sem perder de vista o horizonte de aprendizado que a química analítica qualitativa oferece.

Talvez valha a pena lembrar da famosa citação de Louis Plack Hammet (1894-1987), escrita há mais de 90 anos, mas que permanece atual:103103 Hammet, L. P.; Solutions of electrolytes with particular application to qualitative analysis, McGraw-Hill: Nova Iorque, 1929.

A coisa mais valiosa a ser obtida na educação científica é a capacidade de descobrir coisas por meio de experimentos. Experimentos descritivos cujos resultados podem ser preditos por referência a um livro-texto não são bons exemplos de método científico, e é exatamente para os alunos mais inteligentes que eles são mais cansativos... É a grande virtude da química analítica, como instrumento de ensino, estabelecer problemas que só podem ser respondidos por experimentação.

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    20 Dez 2021
  • Data do Fascículo
    2021

Histórico

  • Recebido
    27 Mar 2021
  • Aceito
    24 Maio 2021
  • Publicado
    22 Jun 2021
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