proposição - Pós-Graduação em Ensino de Ciências da UnB

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação
Instituto de Física
Instituto de Química
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS
MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENSINO DE CIÊNCIAS
Módulo de Ensino
A História da Ciência e a Experimentação
no Ensino de Química Orgânica
Cláudio Luiz Nóbrega Pereira
Proposta de ação profissional resultante da
dissertação realizada sob orientação do Prof.
Dr.Roberto Ribeiro da Silva e apresentada à
banca examinadora como requisito parcial à
obtenção do Título de Mestre em Ensino de
Ciências – Área de Concentração “Ensino de
Química”, pelo Programa de Pós-Graduação
em Ensino de Ciências da Universidade de
Brasília.
Brasília – DF
Janeiro
2008
125
Sumário
Introdução ...............................................................................
126
Orientações ao professor .........................................................
129
Primeira Parte .........................................................................
1 O uso dos corantes ao longo da história .............................
1.1 Garança .........................................................................
1.2 Índigo ............................................................................
1.3 Púrpura do Tiro .............................................................
1.4 Pau-brasil .......................................................................
1.5 Urucum .........................................................................
1.6 Corantes sintéticos .........................................................
133
133
136
138
141
142
144
145
2 Os tecidos e os corantes ......................................................
2.1 Fibras têxteis ..................................................................
2.2 Interações entre as fibras e os corantes ...........................
2.3 Classificação dos corantes ..............................................
150
150
152
154
3 A luz, as cores e os corantes ................................................
3.1 A natureza da luz ...........................................................
3.2 As cores .........................................................................
3.3 Interação luz e matéria ...................................................
157
157
161
165
Segunda Parte – Experimentos ..............................................
168
1. Tingindo tecidos ...................................................................
2. Corantes X Pigmentos ..........................................................
3. Desbotando a calça jeans ......................................................
4. Colorindo com o índigo ........................................................
5. Descolorindo com a eletricidade ...........................................
6. As cores dos objetos .............................................................
7. A luz e os corantes ...............................................................
8. Ultravioleta a cor invisível ....................................................
168
172
175
177
180
183
186
190
Referências ..............................................................................
192
126
Introdução
O ensino de ciência tem apresentado, em nível mundial, uma série de problemas.
Assim como no Brasil, vários paises desenvolvidos propuseram novos currículos e novas
abordagens para as disciplinas escolares ligadas a esta área do saber. Estas mudanças visam
adequar o ensino as novas necessidades geradas pelas profundas mudanças que temos
vivenciado no contexto sócio-econômico.
Em nosso país a educação como um todo apresenta problemas estruturais graves, mas
a área de ciência parece apresentar especificidades que vão além daquelas comuns as demais
disciplinas. Esta crise no ensino de ciências pode ser sentida pela baixa procura de cursos
ligados a careiras científicas. O Ministério da Educação estima que faltem entorno de 44 mil
professores habilitados para lecionar Química e Física nas escolas. Este dado parecer ser
paradoxal quando nos lembramos dos altos índices de desemprego em nosso país.
Os motivos para este afastamento dos jovens das profissões ligadas a ciência
certamente estão ligados à forma como as disciplinas da área são apresentadas aos alunos. Em
geral o ensino é desvinculado da realidade, calcado na memorização excessiva, e na repetição
de algoritmos. O conhecimento científico é apresentado fora de contexto, e de forma
fragmentada. Aos alunos não é dado a conhecer que a ciência é uma construção humana, da
qual todos somos herdeiros e convidados a participar. A imagem de ciência é apresentada nas
escolas fortalece uma visão elitista, e tecnocrática. Somente gênios poderiam ter acesso a este
saber, e a eles caberia solucionar os problemas da humanidade. A juventude assim, se percebe
excluída deste empreendimento e não vê motivação para gastar energia com seu estudo.
(Fourez, 1995).
Além destes problemas, podemos acrescentar que o ensino de ciência ainda é calcado
em uma visão do indutivista e empirista exacerbada. O conhecimento científico é tido como
verdadeiro por ter como base fatos experimentais, sendo, portanto, inquestionável. Esta é a
visão que permeia nossos livros didáticos. Neles o saber é apresentado como uma “retórica de
conclusões”, o processo de sua construção não é discutido. As idas e vindas, as dúvidas que
lhe são inerentes são omitidas.
Tal visão sobre a natureza da ciência, também tem seus reflexos na forma como os
professores concebem o uso da experimentação. Em geral a tomam como capaz de demonstrar
a teoria vista em sala de aula. Toma-se como possível abstrair a teorias complexas de
observações que fornecem apenas dados perceptíveis aos sentidos. O engano neste
127
posicionamento consiste em não se perceber que os conceitos da química são em sua maioria
muito abstratos para poderem ser constatados por mera observação, como diria Giordan
(1999).
Reflexões a respeito destes problemas têm ocupado a pauta de pesquisa na área, sendo
que a História da Ciência tem sido apresentada como uma fonte de material e idéias que
podem ajudar a superar tais dificuldades. Uma síntese das justificativas para se usar este
recurso nas salas de aula foi elaborada por Matthews (1995).
Tabela A 1: Contribuições da História da Ciência para o ensino de ciências.
1. A história promove uma melhor compreensão dos conceitos e métodos científicos
2. A abordagem histórica conecta o desenvolvimento do pensamento individual com o desenvolvimento das
idéias científicas
3. A História da Ciência é intrinsecamente motivadora. Importantes episódios da história da ciência e da cultura
são conhecidos dos estudantes.
4. A história é necessária para entender a natureza da ciência.
5. A história contradiz o cientificismo e o dogmatismo presentes nos textos escolares
6. A história, pelo exame da vida de cada cientista, em seu período, humaniza os objetos de estudos da ciência,
tornando-os menos abstratos e mais envolventes.
7. A história favorece a interdisciplinaridade.
Uma proposta que busque associar a História da Ciência com o ensino de ciência tem,
desta maneira, o compromisso de humanizar o conhecimento científico. Apresentando-o como
parte integrante da cultura, conectado as demandas existentes em cada época, e sujeito as
condições técnicas e as formas de compreender o mundo existente em cada período da
história.
Uma visão histórica da ciência pode ajudar a superar posições epistemológicas
equivocadas. Um pouco de história pode ajudar o aluno a perceber que para compreensão de
um fato muito de teoria é necessário. Afinal ver não é o mesmo que compreender.
Lembremos que fenômenos químicos são conhecidos desde antiguidade. O domínio
das técnicas metalúrgicas foi responsável pela ascensão de alguns impérios antes mesmo que
o domínio da escrita. Todavia, a forma como nossos antepassados explicavam as
transformações sofridas pelos minerais era completamente distinta da nossa. Levar os alunos a
terem tal percepção pode ser fundamental para que venham a aceitar o conhecimento
científico com sendo mais uma forma de pensar sobre o mundo, além daquela a que estão
habituados no seu cotidiano.
Feitas estas considerações, temos que a experimentação deve ter um papel
diferenciado no ensino de ciência, que não aquele de comprovar teorias. Ela deve ser vista
como uma provocadora de reflexão, um elemento capaz de suscitar discussões a partir das
quais o conhecimento científico possa ganhar significado.
128
Essa busca de significado para o conhecimento químico, no nosso entendimento,
implica em se procurar estabelecer as relações possíveis entre as dimensões que compreendem
esta forma de ver o mundo. Olhar a realidade com os olhos da Química é saber interpretar os
fenômenos como base em certas teorias, assim como conhecer as formas de representá-los. O
conhecimento químico assim pode ser entendido por três dimensões: fenomenológico;
microscópico; e representacional.
Ao nível fenomenológico associam-se as observações macroscópicas acessíveis aos
nossos sentidos, ou ainda aquelas percebidas por uso de instrumentos.
Ao nível teórico associam-se as interpretações que damos aos fenômenos, que no caso
da Química implica em fazer referencia a natureza corpuscular da matéria. As explicações em
Química envolvem falar de átomos e moléculas, além de suas interações. Assim, o nível
teórico associa-se a dimensão microscópica da natureza.
Os símbolos, fórmulas e equações químicas associam-se a dimensão representacional.
Por meio deles são descritas as transformações da matéria, indicam-se as substâncias contidas
em um sistema, e os átomos com os quais seus constituintes são formados.
Uma abordagem para o ensino de Química que vise superar as dificuldades
apresentadas no início deve, naturalmente, incluir uma proposta de experimentação que leve
em consideração a articulação entre estas três dimensões do conhecimento químico. Pelo
contrário pode-se correr o risco de levar o aluno a ver as representações dos fenômenos como
sendo o próprio fenômeno.
129
Orientações ao professor
O material proposto consiste em um texto no qual abordamos a História e a Química
dos corantes, e um conjunto de oito experimentos. A sugestão é de que no desenvolvimento
da proposta sejam intercaladas a leitura e discussão dos textos com a realização dos
experimentos. Objetiva-se com isso um processo de ensino mais dinâmico, em que as diversas
dimensões do conhecimento químico sejam abordadas.
Não tivemos a intenção de criar um compêndio de Química Orgânica aos moldes dos
livros didáticos tradicionais. Estes, guiados pela lógica da formação profissional, repetem no
ensino médio a abordagem apresentada nos cursos de nível superior. Entendemos que a
formação da cidadania, objetivo maior do ensino básico, pode ser alcançada de forma mais
efetiva quando abordamos problemas, ou situações reais, do cotidiano do aluno. Em
conseqüência a organização do conteúdo tende a ser diferente daquela comumente trabalhada
em sala de aula.
O texto está divido em três capítulos. No primeiro exploramos a história dos corantes
de uma maneira mais geral, indicando a importância que estes materiais apresentaram ao
longo da história da humanidade. Destacamos alguns corantes que por conta de fatores
comerciais ou sociais tiveram maior relevância histórica. Este é o caso do pau-brasil, que
inegavelmente está associado a história de nosso país.
No segundo capítulo, fazemos um apanhado de alguns conceitos químicos que nos
ajudam a compreender o processo de tinturaria. Aí discutimos a constituição das fibras têxteis
mais utilizadas, indicamos as formas pelas quais as moléculas de corantes se fixam aos
tecidos e apontamos os princípios de classificação dos corantes.
No terceiro capítulo abordamos o fenômeno das cores. Para tanto apresentamos um
breve histórico a respeito da luz, iniciando pelas primeiras teorias formuladas na Grécia
Antiga, passamos, sucintamente, pela contenda entre Newton e Huygens a respeito da
natureza da luz e das cores. E por fim descrevemos como modernamente se aborda a interação
entre energia radiante e matéria.
Apresentamos, também, um conjunto de experimentos que poderão ser trabalhados em
conjunto com o texto. Os experimentos não foram imaginados com a intenção de comprovar
ou demonstrar quaisquer teorias. O objetivo é de que se prestem a iniciar discussões que
tragam a tona os conceitos ou idéias apresentados ao longo do texto, permitindo associar a
estas idéias a dimensão fenomenológica. Espera-se que sejam lastros com os quais se consiga
construir uma fala que apresente significado para os alunos.
130
Nos roteiros dos experimentos, além de se indicar os materiais necessários e o
procedimento a ser desenvolvido, apresentamos comentários que podem ajudar o professor no
desenrolar das atividades. Indicamos os resultados macroscópicos esperados, e fornecemos a
interpretação microscópica além das expressões representacionais dos fenômenos. Estas são
as três dimensões ligadas ao conhecimento químico. É estabelecendo as inter-relações entre
elas que a compreensão dos fenômenos torna-se mais efetiva. Saber Química é saber articular
fatos, teorias e representações.
Assim, é nossa intenção que o professor, partindo das discussões suscitadas pelo
desenvolvimento dos experimentos, busque junto como seus alunos desenvolver os conceitos
fundamentais da Química. Para isso recomendamos que se procure explorar as interpretações
microscópicas dos fenômenos abordados nos experimentos sugeridos, associando-as com as
respectivas representações.
Os experimentos 1 e 2 estão associados ao primeiro capítulo do texto - A história dos
corantes. Com eles procuramos levar os alunos a vivenciarem o processo de tinturaria,
percebendo as diversas etapas envolvidas nesta atividade, assim como reconhecer a
possibilidade de se extrair de fontes naturais materiais corantes. Pretende-se também iniciar a
discussão a respeito da constituição da matéria, levando a distinção entre materiais orgânicos
e inorgânicos.
Os experimentos 3, 4 e 5 associam-se com ao segundo capítulo. Objetivamos que por
meio deles o professor possa discutir com seus alunos conceitos ligados a óxido-redução no
âmbito da química orgânica. Estes experimentos apresentam fenômenos que podem levar a
ruptura da visão fragmentada da Química.
Os demais experimentos – 6, 7 e 8 - buscam explorar o fenômeno da cor. Assim se
associam ao terceiro capítulo. Com eles procuramos levar os alunos a refletirem sobre a
interação entre luz e matéria, e perceberem que o uso dos sentidos tem limitações enquanto
fonte de conhecimento da natureza.
É importante que o professor, antes da realização de cada experimento, busque
explorar os conhecimentos que os alunos já trazem consigo de suas vivencias cotidianas. Não
somente no intuito de superá-las, tomando-as sempre como incorretas. Mas tentando, por
outro lado, agregar a elas uma dimensão de reflexão.
Havendo condições na escola, imaginamos que seja importante que os próprios alunos
realizem as atividades. Todavia consideramos que as mesmas podem ser muito bem
aproveitadas na forma de demonstrações. Para tanto é importante que o professor busque
envolver a turma, fazendo com que cada aluno visualize as etapas do procedimento, e o
131
resultado que se obtém. Recomendamos que o professor esteja constantemente provocando os
alunos com questionamento relacionados ao procedimento apresentado, no caso das
demonstrações.
Se o professor perceber que há necessidade de abordar outros conceitos que não foram
aqui explorados, acreditamos que poderá fazê-lo. Ao contrário das abordagens tradicionais, a
proposta não é fechada em si. Pelo contrário, a proposição de problemas que vão além do que
se apresenta nos textos é um objetivo maior a ser desejado por todo educador.
É necessário entender que a visão dominante em nosso sistema de ensino, pela qual há
uma seqüência rígida a ser seguida, deve ser superada. Entendemos que os conceitos podem
ser apresentados em uma ordem diferente daquela contida nos livros didáticos. Mesmo
porque, aquela não é estritamente a ordem na qual se desenvolveram ao longo da história da
Química.
Para finalizar esta introdução, apresentamos abaixo um plano de ensino que pode
imaginamos possa ajudar o professor no desenvolvimento do módulo. Este plano de ensino é
apenas uma sugestão. Nele organizamos a forma como imaginamos ser possível intercalar a
leitura do texto com os experimentos. Todavia alertamos que outras aulas se farão necessárias,
no sentido de aprofundar questões que vierem a surgir durante as aulas experimentais, ou
quando da leitura do módulo.
Assim, sinta-se livre para organizar as atividades da melhor forma que lhe convir.
Porém alertamos que fique atento no sentido de criar situações em que os alunos possam se
expressar. Caso contrário pode-se cair nas mesmas armadilhas da abordagem tradicional, cuja
superação foi a motivação para o desenvolvimento deste módulo de ensino.
Tabela A 2. Sugestão de Plano de Ensino
PLANO DE ENSINO PARA DESENVOLVIMENTO DAS ATIVIDADES
Aula
1
Tempo
50 min.
2
50 min
Atividade
Orientação
Leitura e discussão Organize a sala em círculo e solicite aos alunos que
do texto da p. 133 a leiam o texto com atenção. Logo após a leitura,
136.
peça a um aluno que expresse uma idéia retirada do
texto, e a outro aluno que faça um comentário
sobre o que o primeiro falou. Repita este
procedimento enquanto achar conveniente.
Realização do
Inicialmente retome com seus alunos as idéias
Experimento 1 (p.
discutidas na primeira aula. Considerando que os
168).
homens primitivos usavam materiais da natureza
para tingir tecidos questione sobre quais materiais
eles poderiam utilizar para tingir tecidos de
algodão. Após esta discussão inicie o experimento.
132
3
50 min
4
50 min
5
50 min
Realização do
experimento 3 ou 4
(p. 175 e 177).
6
50 min.
7
50 min
8
50 min.
Estudo dirigido
sobre o tópico a
respeito dos tecidos
e classificação dos
corantes (p. 150-156).
Aula expositiva
relativa à
classificação dos
corantes (p. 154-157).
Realização do
experimento 5
(p. 180).
9
50 min
Leitura e discussão
do tópico sobre a
natureza da luz. (p.
157-160)
10
50 min
11
50 min
12
90 min
Realização do
experimento 6 (p.
183)
Leitura e discussão
do tópico sobre as
cores ((p. 161-165).
Realização do
experimento 7 e 8 (p.
186 e 190).
13
50 mim
Apresentação
de
cartazes sobre os
corantes. Como base
no texto das páginas
136 a 149.
Realização do
experimento 2 (p.
172).
Estudo dirigido do
tópico sobre
interação luz e
matéria (p. 165-168).
Em uma aula que anteceda esta, divida a turma em
grupos. Distribua as seções do primeiro capítulo
entre os mesmo, e solicite que façam um cartaz
para apresentação sobre o tópico indicado.
Discuta como seus alunos sobre o que já ouviram
falar sobre as pinturas nas cavernas. E indague
sobre as condições necessárias para conservação
destas pinturas. Depois realize o experimento.
Discuta com seus alunos sobre as características
que eles imaginam serem necessárias à um material
corante. Retome os resultados do experimento 1
nesta discussão. A partir disto realize a atividade.
Divida a turma em grupos e solicite que leia o texto
estando atento às questões do roteiro. Ao final
forme um grande círculo e discuta as questões com
os alunos.
Retome os resultados do experimento 3, ou 4 e
discuta com os alunos buscando associar com a
classificação dos corantes.
Retome com seus alunos as observações do
experimento 1, e as discussões relativas ao
primeiro capítulo. Leve-os a perceberem que a
grande demanda por corantes pode gerar impactos
ambientais, e que assim se fazem necessários
métodos para degradar os rejeitos industriais.
Divida a sala em grupos e solicite que façam um
resumo do texto. Depois disto organize um debate
entre estes grupos.
Busque aprofundar a discussão no sentido de se
compreender como os conceitos científicos
evoluem.
Discuta inicialmente com seus alunos o que eles
entendem o processo de formação das cores. Em
seguida realize o experimento.
Converse inicialmente com os alunos sobre o que
eles entendem a respeito do processo da visão. A
seguir proceda como na aula 1.
Retome, junto a seus alunos, os resultados do
experimento 6. A seguir realize o experimentos de
7 e 8. Depois de realizado a atividade discuta com
eles, buscando resgatar os conceitos ligados ao
modelo atômicos de Bohr. Procure faze-los
relacionar este modelo com as observações feitas.
Divida a turma em grupos e solicite que leia o texto
estando atento às questões do roteiro. Ao final
forme um grande círculo e discuta as questões com
os alunos.
133
Primeira Parte – A Química e a História dos Corantes.
Capítulo 1 – O uso dos corantes ao longo da história
O uso de materiais para colorir objetos e exprimir as emoções é algo que acompanha a
humanidade desde sua aurora. Datam do período paleolítico (350000 a.C.) as primeiras
evidências da manipulação de pigmentos. Nesta época os homens faziam tatuagens com areia
de cor vermelha, que se impregnava na pele por meio de espinhas de peixes.
As primeiras pinturas em paredes de cavernas datam de 15000 a.C. A tinta utilizada
para fazer estas inscrições consistia de uma mistura de areia colorida com gordura de origem
animal (Fig. 1). A cor vermelha derivava de óxidos de ferro, o preto vinha do carvão e o roxo
de compostos de manganês (Delamare e Guineau, 2000).
a)
b)
Figura 1. Pinturas rupestres em interiores de cavernas: a) Altamira - Espanha b) parque da capivara Piauí-Brasil.
Fonte: SBPC (2007).
Uma curiosidade sobre estas figuras é que os “artistas” pré-históricos não se limitavam
a usar unicamente os materiais disponíveis em sua região. Nas pinturas existentes nas
cavernas do sul da França foram encontrados pigmentos de cor vermelha cuja origem só pôde
ser relacionada a regiões que hoje pertencem a Espanha, ou seja, distantes cerca de 400 km.
Isto indica a importância que os povos primitivos davam ao uso das cores.
Além dos materiais de origem mineral, as cores também podiam ser obtidas a partir de
seres vivos. Triturando sementes, raízes, cascas de árvores, pequenos insetos os povos préhistóricos conseguiam obter as mais diversas cores. Alguns corantes eram usados para
modificar a cor de alimentos, e outros se prestavam ao tingimento de tecidos ou do couro.
134
Certamente utilizavam estes corantes para pintar também seus corpos, assim como fazem
nossos índios.
É muito provável que o uso de corantes seja tão antigo quanto o de pigmentos
minerais. Flores, frutos e sementes coloridas sempre estiveram ao alcance de nossos
antepassados. Todavia as evidências mais antigas do uso deste tipo de material datam de cerca
de 6000 a.C. Elas consistiam em sementes de uma planta que fornecia um corante amarelo.
Esta diferença de tempo entre os dois tipos de evidências se deve ao fato de que os corantes,
por conta de sua origem, degradam-se com mais facilidade, exigindo condições muito
específicas para sua conservação. Quando expostos a umidade, iluminação excessiva, ou em
contato com o oxigênio do ar eles se oxidam, e as cores tornam-se mais tênues, até
desaparecerem completamente (Delamare e Guineau, 2000).
Um exemplo deste fenômeno de degradação dos corantes pode ser observado nas
antigas estátuas gregas e romanas vistas hoje nos museus. A cor cinza ou branca se deve a
ação do sol e da chuva. Quando concebida seus autores as pintavam em cores vivas e variadas,
para que ficassem ainda mais parecidas com os personagens que retratavam (Ribeiro Jr.,
2007).
Uma exceção que tem chamado a atenção de pesquisadores a esta degradação é uma
laca produzida pelos maias, conhecida como azul maia. Ela era obtida pela mistura de índigo
com paligorsquite1. Esta mistura foi usada para produzir murais que enfeitavam vários
templos maias a cerca de 1000 anos, e apresentam ainda hoje o brilho e a tonalidade original,
apesar das condições de calor e umidade da selva tropical. O azul-maia é resistente inclusive a
agentes redutores e oxidantes, nem ácidos minerais ou álcalis o afetam, como tão pouco
solventes orgânicos (Cabral, 2007).
Os corantes tiveram uma importância cultural e comercial muito grande ao longo da
historia da humanidade, as evidências de transações comerciais são antigas também. A cerca
de 4000 a. C, os habitantes da Mesopotâmia já dominavam as técnicas de tinturaria, e
praticavam um intenso comércio. Este povo deixou registrou de suas transações comerciais na
forma de escrita cuneiforme em tábuas de argila (Levey, 1955).
Em torno do ano 2500 a.C já havia fábricas de corante pastel na região da Suíça, assim
como na Índia existiam fábricas de tecidos de algodão.
Os corantes constavam da pauta de exportação do comercio entre a Ásia e a Europa.
Quando os portugueses se lançaram ao mar em busca de novos caminhos para as índias,
1
Mineral argiloso de estrutura fibrosa, semelhante a do amianto. Sua formula geral é: (Mg,Al)2Si4O10(OH)·4(H2O).
135
procuravam ter acesso ao mercado das especiarias. Além dos temperos, os porões dos navios
portugueses carregavam grande quantidade de materiais destinados à tinturaria.
Figura 2. Processo de tinturaria durante a idade média. Fonte: Bender (1947).
Com a descoberta da América os europeus passaram a ter uma nova fonte de matéria
prima. Das terras brasileiras foram levadas toneladas de madeira de pau-brasil para serem
processadas pelas tinturarias européias.
É inegável a influência dos corantes e da indústria têxtil na história da humanidade. Na
China Antiga a rota da seda, estabelecida provavelmente por volta de 8000 a.C, se estendia
por mais de 6000 km, tecendo uma verdadeira malha viária por uma vasta extensão do oriente.
Considera-se que esta rota teve influencia marcante no desenvolvimento das grandes
civilizações antigas, tais como a egípcia, a chinesa e até mesmo a romana. A revolução
industrial, ocorrida na Inglaterra no século XIX foi promovida pelos fabricantes de tecidos.
Mesmo sendo possível obter corantes de muitas plantas, a variedade de cores que se
obtinha não era muito rica e nem tão pouco havia padronização nos tons. Por conta disto
muitos químicos (e alquimistas) buscaram sintetizar em laboratório materiais corantes. Mas
foi durante o século XIX, com a síntese da alizarina e do índigo que se pôde estabelecer as
bases de uma potente indústria química neste setor. Hoje em dia, praticamente todo corante
usado na indústria têxtil é produzido sinteticamente.
Por outro lado, mesmo com a indústria de corantes oferecendo milhares de produtos
diferenciados no mercado, para as mais diversas aplicações, a produção de corantes naturais
voltou a ganhar força diante das fortes evidências de que muitos corantes sintéticos são
carcinogênicos (quando empregados em alimentos). Assim muitos agricultores voltaram a ter
na produção de corantes para indústria alimentícia uma fonte de renda substancial.
136
Dentre os diversos corantes utilizados pelo homem ao longo da história alguns tiveram
especial importância. Foram eles a garança, o índigo, o púrpura do tiro, urucum, o pau-brasil e
a malva. A seguir fazemos um breve relato sobre eles.
1.1 Garança
O corante garança ou ruiva era extraído da planta ruiva dos tintureiros (Rubia
tinctorium). A raiz desta planta era chamada de alizari (do árabe al-´usara). Quimicamente ele
é uma mistura de antraquinonas, sendo que os componentes principais são a alizarina, a
purpurina e a pseudopurpurina (Fig. 3). Na planta, estes componentes se concentram em maior
quantidade nas raízes.
Para a extração do corante picavam-se as raízes da planta e deixava-se que secassem
ao sol. Em seguida o material era mergulhado em um recipiente com água, de onde se colhia a
solução formada após algum tempo. Com a evaporação da água obtinha-se uma pasta (Araújo,
2005, p. 9).
Figura 3. Componentes da garança.
A purpurina é um componente indesejável no corante, diminuindo seu valor comercial.
Ela se forma por oxidação da alizarina durante a secagem das partes da planta quando em
contato com o ar (Cabral, 2007, p. 40).
Era um corante muito popular no Oriente Médio e seu uso é muito antigo na tinturaria,
os indícios datam do século XIV a.C. Já foram encontrados vestígios de alizarina em túmulos
egípcios e em tecidos descobertos no deserto da Judéia. Em 350 a.C., Alexandre o Grande
derrotou os persas com ajuda deste corante. As vestimentas vermelhas de seus soldados
desconcentravam os oponentes, levando-os a derrota. Na Roma antiga era tomado como
elemento de status. Em 60 a.C. “O imperador Júlio César, ao introduzir reformas estruturais
no Império, decreta que só ele poderia usar toga na cor púrpura. Os senadores poderiam
usar essa cor apenas nas bordas de suas togas”. O restante da população era proibido de
utilizar roupas com qualquer detalhe vermelho (Bensaude-Vicent e Stenger, 1992).
Durante mais de 1000 anos a garança foi o corante vermelho mais usado na Europa,
sendo encontrado nesta região desde o século VII a. C. A agricultura da ruiva teve grande
137
destaque na economia dos Países Baixos, onde a planta se adaptou muito bem ao solo
arenoso.
No século XIX a produção deste corante natural sofreu um duro golpe mediante a
síntese de um análogo artificial. Muito agricultores, principalmente na França, foram levados
a falência, pois não conseguiam concorrer com o baixo preço do material sintético.
Na França o impacto da produção sintética da alizarina foi maior porque anos antes um
químico amador (Jean Henri Fabre) havia conseguido extrair o princípio ativo da garança (a
alizarina). Fabre patenteou seu processo, que era barato e muito prático. Em seguida fundou
uma fábrica e se associou aos produtores das regiões de Languedoc e da Provença, e começou
a explorar seu método industrialmente. Porém, assim que a fábrica entrou em pleno
funcionamento, a alizarina foi obtida artificialmente. Isto levou os agricultores daquelas
regiões a passarem por sérias dificuldades.
O governo francês procurou proteger os produtores de garança impondo barreiras
fiscais à importação de corantes sintéticos. Além disto, passou a fornecer para o exército
fardamento tingido exclusivamente com o corante natural. Durante a Primeira Guerra Mundial
era possível ver os soldados franceses marchando ao longo das frentes de batalha usando
calças na intensa cor vermelha (Bensaude-Vicent e Stenger, 1992).
A síntese da alizarina foi resultado de longas pesquisas. De fato os químicos estavam
muito animados àquela época com a possibilidade de produzir corantes em laboratório. Logo
depois que William Henry Perkin (1838-1907) conseguiu, acidentalmente, sintetizar a
mauveína muitos pesquisadores voltaram seus esforços para produção de corantes sintéticos.
Mas foi somente em 25 de julho de 1869 que se patenteou uma rota sintética para a
alizarina. Ela foi fruto do trabalho conjunto dos químicos alemães Carl Theodor Graebe
(1841-1927), Carl Theodor Liebermann (1842-1914) e Heinrich Caro (1839-1911).
Ironicamente Perkins registrou sua patente um dia depois. Este pequeno atraso foi o que
possibilitou a ascensão da indústria de corantes alemã.
Com base nos lucros da produção dos corantes sintéticos a indústria alemã pôde,
então, financiar sua expansão, e avançar em outras áreas da química, como a dos fármacos por
exemplo. Foi neste período que grandes empresas como a BASF e a BAYER começaram a
dominar o mercado mundial de produtos químicos. E Alemanha voltou a se firmar como uma
grande potência econômica. Em 1878 a produção alemã de corantes correspondia a 60
milhões de francos, enquanto que a da Inglaterra fica em 11000 milhões e a da França em
meros 5 milhões (Decelles, 1949, p. 584).
138
1.2 Índigo
O índigo (Fig. 4-e) é um dos corantes mais antigos e importantes conhecidos pelo
homem. Na Índia já era utilizado a mais de 4000 anos na tinturaria do algodão. Amostras de
tecidos coloridas com índigo foram encontradas em tumbas egípcias e em paredes de cavernas
incas. Existem provas de que os gregos e os chineses também o usavam bem antes da era
cristã. Cristovão Colombo e outros exploradores fizeram registro de que os nativos do Novo
Mundo também usavam este corante para tingir tecidos.
Na Índia o corante natural era extraído da planta Indigofera tinctoria. O processo de
produção do índigo envolvia a maceração das folhas da planta em grandes tanques contendo
água. Após um período de 9 a 14 horas a indacana e o isantan, dois dos componentes
presentes nas folhas, se solubilizavam e sofriam fermentação, produzindo além da glicose um
componente incolor, o indoxil. Em seguida o licor produzido era recolhido para outro tanque
no qual, por meio de agitação, se promovia a aeração. Em contato com o oxigênio o indoxil
era oxidado levando a formação de uma pasta colorida que precipitava. Esta era índigo, que
após secagem podia ser vendido (Cabral, 2007). A figura 4 representa o processo.
Figura 4. Reações envolvidas na produção do índigo.
139
Além da Indigofera tinctoria, o índigo também podia ser extraído de diversas outras
plantas. Segundo Cabral (2007, p. 461), são conhecidas mais de 200 espécies do gênero
Indigofera e existem ainda outras plantas que podem produzir o corante, como por exemplo a
Isatis tinctoria. Esta era amplamente empregada na Europa para obter um corante azul de
mesma composição, sendo conhecida como pastel-dos-tintureiros (woad em inglês) (Quye,
1999)
Por volta de 1200 d.C. o índigo produzido na Índia começou a ser importado pela
Europa. Por ter um tom de azul mais intenso era mais apreciado que o corante pastel-dostitureiros. Neste, a presença em maior quantidade da indirubina (Fig. 4.f), uma impureza de
cor vermelha, o tornava menos valorizado.
A introdução na Europa do índigo provindo de terras asiáticas foi intensamente
combatida pelos agricultores daquela região. Os produtores europeus propagandeavam que
sendo oriundo de terras pagãs era um produto maligno. A Inglaterra chegou mesmo a expedir
um decreto proibindo a importação deste corante com intuito de proteger a produção local.
Todavia, o baixo custo e a melhor qualidade do material indiano acabaram levando-o a
dominar o mercado. Os produtores do pastel-dos-titureiros viram, assim, seus negócios
decairem (Séquin-Frey, 1981, p. 301).
No início do século XVIII o comércio de índigo era dominado pelos portugueses e
alemães. A saída encontrada pela França, Inglaterra e Espanha foi a de cultivar a Indigofera
em suas colônias na América, onde se encontravam solo e clima apropriados para esta cultura.
Entre os anos de 1764 e 1775 estima-se que foram comercializadas, na Europa, cerca de
20000 toneladas de índigo oriundos do Novo Mundo (Delamare e Guineau, 1990, p. 92).
O domínio inglês sobre a produção de índigo se consolidou após o final das guerras
napoliônicas. A França, por conta do bloqueio naval britânico, tentou reavivar as culturas da
planta pastel-dos-titureiros em seu território, mas como a qualidade deste corante ainda não
melhorara, com o fim da guerra, esta cultura voltou a sucumbir. Enquanto isto a Inglaterra
conseguiu o controle de fábricas de índigo na Índia e se tornou o maior produtor mundial.
A produção do índigo natural em grande escala durou até o início do século XX,
quando se conseguiu sintetizar um análogo comercialmente viável. Hoje o índigo foi
substituído por outros corantes azuis em muitas aplicações, mas continua a ser usado na
confecção de calças jeans.
A síntese do índigo envolveu grandes esforços e pesados investimentos. Ela inaugura o
que veio a se chamar no século XX de Big Science. A dificuldade de produção deste corante
140
demandou uma vultosa soma de dinheiro que só pode ser financiada por grandes empresas.
Este tipo de pesquisa implicou na criação de verdadeiros cartéis.
A busca pela síntese do índigo foi fortemente motivada pelo trabalho de Emil Fischer e
de seu irmão que em 1878 conseguiram determinar a estrutura da fusteína, e em seguida fizer
a sua síntese. O alemão Adolf Von Bayer (1835-1917) procurou seguir este caminho. Ele já
estudava o índigo desde 1865, mas foi só em 1880 que conseguiu uma primeira síntese
baseada no ácido cinâmico. Embora fosse pouco eficiente ela propiciou o apoio de duas
grandes indústrias de corantes (BASF e a Höechst) à sua pesquisa. Após ter registrado 152
patentes de processos que tinham como base o ácido cinâmico, Bayer resolveu optar por outro
método que desse maior rendimento, passando a usar o ácido orto-nitrotolueno. Aquelas duas
empresas tentaram usar este processo, mas o mesmo se mostrou problemático, pois implicava
em elevar a produção de benzeno e naftaleno, produtos para os quais havia pouca demanda.
As pesquisas continuaram e somente em 1897 a BASF começa a comercializar o índigo
sintético. Outro método com rendimento maior, proposto por Heumann e Pfleger (Fig. 5),
passou a ser usado pela Höechst em 1904. A pesquisa pela síntese do índigo levou, assim,
quase trinta anos e consumiu mais de 20 milhões de marcos (Bensaude-Vicent e Stenger,
1992, p. 262-263).
Figura 5. Rota sintética para o índigo, proposta por Heumann e Pfleger.
Diante dos resultados positivos na pesquisa sobre a síntese do índigo as duas empresas,
BASF e a Höechst, garantiram uma reserva de mercado importante. Assim, a Alemanha, que
em 1880 importava 1400 toneladas de índigo, passou a exportar cerca de 9000 toneladas em
1904 (Delamare e Guineau, 1990, p. 92).
No início do século XX surge uma opção alternativa para o índigo sintético. O
químico francês René Bohn, em 1901, chegou à síntese de um composto análogo ao índigo, a
141
indantrona. Pela fusão alcalina da 2-aminoantraquinona ele obteve um excelente corante azul,
utilizado até hoje.
Um exemplo interessante da relação entre ciência, tecnologia e sociedade é o das
calças jeans. Os primeiros exemplares destas calças foram produzidos em 1850, durante a
corrida do ouro, por um comerciante de tecidos chamado Levi Strauss. Ao fazer suas entregas
ele havia percebido que as calças dos mineiros rasgavam com pouco tempo de uso. Tendo
dificuldades para vender parte de seu carregamento de lona, ele teve a idéia de produzir calças
usando aquele material. Os mineiros que compraram as primeiras peças gostaram do produto
e espalharam a novidade. O sucesso foi tamanho que Levi logo abriu uma loja para vender seu
produto. Em 1860 ele passou a fabricar as calças com um tecido mais macio, um Brim de cor
azul, importado da cidade francesa de Nînes - daí a expressão denim. Assim surgiam as
primeiras calças índigo blue.
Existe uma diferença no modo de tingir os tecidos atualmente e o tingimento do
denim. Enquanto neste os fios que comporão o tecido são mergulhados rapidamente, por vezes
seguidas, em tanques contento índigo até adquirir a cor azul. O processo atual dá-se pelo
mergulho do tecido em tanques contendo uma solução incolor, que pode ser obtida pela
redução do índigo com hidrosulfito de sódio. Quando o tecido volta a ser exposto ao ar o
material reage com o oxigênio e volta a tomar a cor azul, o índigo, então, volta a torna-se
insolúvel. Em termos de resultado final, a diferença consiste que no denim o fio fica colorido
apenas superficialmente.
1.3 Púrpura do Tiro
Tiro foi uma antiga cidade fenícia, situada onde hoje se localiza o Líbano. Seus
mercadores foram os primeiros na aventurar de navegar pelo mediterrâneo e espalharam
diversas colônias por toda costa do mar Egeu.
Entre os anos de 1.600 e 1.450 a.C. a população daquela região aprendeu a produzir
um corante de cor púrpura a partir de um molusco do gênero Murex, que é comum nas águas
do mediterrâneo. Sua exploração perdurou por aproximadamente 3.000 anos.
Para se produzir um grama do corante era necessário cerca de 2 mil caracóis. Para
extrair o corante o molusco era esmagado, colocado em sal por três dias, e depois cozido por
mais 10 dias. Após este período a carne era separada por decantação, restando uma solução
límpida, na qual se mergulhava o tecido a ser tingido. As fibras ficam inicialmente com uma
coloração amarelada, que sob ação do ar e do sol ia tornando-se verde e por fim púrpura
(Araújo, 2005, p. 24).
142
A substância responsável pela sua cor é o 6-6-dibromoindigo (Fig. 6). Como no caso
do índigo ela não está presente no animal vivo. É produzida por mecanismo de hidrólise
enzimática de um precursor derivado do indoxil (Ferreira et all, 2004, p. 331)
Figura 6. Constituinte do corante púrpura do tiro (6,6 – dibromoindigo).
Ao contrário do índigo que era muito comum, o púpura do tiro era um corante muito
raro e caro, por conta de ser difícil obtê-lo (Schatz, 1999, p. 1442). A cor púrpura sempre foi
símbolo da realeza. O imperador romano Nero chegou a decretar que seria punido com a
morte aquele que além dele viesse a usar trajes com esta cor. Ainda, hoje a cor púrpura é um
símbolo religioso, sendo usada por bispos.
1.4 Pau-brasil
A árvore do pau-brasil é hoje considerada um símbolo nacional. Reconhecemos nela a
origem do nome de nosso país. Mas poucos são os que atentam ao fato de que a designação da
nossa nacionalidade (brasileiros) indicava uma profissão, igualmente as palavras: ferreiro,
carpinteiro e marceneiro.
O trabalho de produção de corantes vermelhos, a partir de madeiras, já era conhecido a
mais de 700 anos. Em geral eram extraídos da madeira de árvores do gênero Caesalpinia. A
Caesalpinia sappan, um arbusto originário da Índia, era conhecida dos europeus desde a idade
média. Devido a cor vermelha de sua madeira os portugueses a chamavam de brasil, em
referência ao carvão em brasa (Ferreira, 2004, p. 333). O pau-brasil (Caesalpinia echinata)
recebia dos índios de nossa terra a denominação de ibirapitanga, nome significando também
madeira vermelha. Os portugueses logo se interessariam pela exploração desta riqueza.
Durante o Renascimento a demanda por corantes aumentou muito na Europa, por
conta da melhoria da qualidade de vida. A busca por produtos para tinturaria fez com que o
preço de certos corantes aumentasse bastante, a ponto de alguns terem seu peso cotado em
ouro. Os europeus viram na América, recém descoberta, a possibilidade de buscar outras
fontes de matérias primas, substituindo ou complementando suas fontes originais na Ásia.
Neste contexto é que os portugueses ao descobrirem o pau-brasil em nosso território sentiramse motivados a explorá-lo comercialmente.
143
Os viajantes da época ficaram impressionados com a árvore do pau-brasil. Isto pode
ser percebido na narrativa de Jean de Lery, viajante e historiador francês nascido em 1534:
"Devo começar pela descrição de uma das árvores mais notáveis
e apreciadas entre nós por causa da tinta que dela se extrai: o
pau-brasil, que deu nome a essa região. Esta árvore, a que os
selvagens chamam de arabutan, engalha como o carvalho de
nossas florestas, e algumas há tão grossas, que três homens não
bastam para abraçar-lhes o tronco" (apud Auricchio, 2007).
O pau-brasil existia em grandes quantidades quando os primeiros portugueses aqui
chegaram. Mas a intensa exploração ao longo de quatro séculos, quase levou a extinção da
espécie.
Segundo Pinto (2007) o preço do pau-brasil era muito elevado para o padrão da época.
60 kg de serragem correspondiam ao preço de 2,5 ducados. Como cada ducado equivalia 3,5 g
de ouro, em nossos dias 1 kg de pau-brasil iria valer cerca de R$ 7,00. O interesse pela
madeira foi tamanho que nos primeiros cem anos cerca de 2 milhões de árvores de pau-brasil
foram derrubadas.
De acordo com Cabral (2006, p. 39) a produção de corante seguia tradicionalmente as
seguintes etapas: inicialmente a madeira era transformada em pó e depois mergulhada em
água, com a adição de lixívia de cinzas ou urina fermentada se extraia o corante, o qual era
precipitado com o uso de alúmem.
O trabalho de extração do corante era realizado na Europa. No Brasil os índios apenas
derrubavam as árvores e cortavam seus troncos em toras de 1,5 m de comprimento. Estas
serviam como lastro para as caravelas portuguesas que aqui aportavam cheias de pedras para a
construção das fortalezas. Pelo trabalho realizado os índios recebiam bugigangas como
pagamento.
O comércio do pau-brasil chamou a atenção de outras nações, que haviam ficado fora
do tratado de Tordesilhas (França, Inglaterra e Holanda). Navegadores e piratas daqueles
países começaram a retirar madeira às escondidas. O contrabando da madeira pode ser
confirmado pelo relato de Paul Gaffarel, um historiador francês do século XIX:
"o algodão e as especiarias só figuravam nos carregamentos a
título de curiosidade, mas o mesmo não se pode dizer quanto às
madeiras preciosas, principalmente as de tinturaria, que
formavam o carregamento essencial de nossos navios" (apud
Auricchio, 2007).
144
Portugal, que inicialmente, não tinham a pretensão de ocupar estas terras, mas somente
a de realizar o extrativismo, acabou sendo motivado a colonizar nosso território. Para tanto
veio a instituir as Capitanias Hereditárias para povoar e defender o nosso litoral de invasões.
A extração do pau-brasil só encerrou no fim do século XIX, quando a espécie já estava
quase extinta de nossas matas. Nesta mesma época os químicos também haviam conseguido
sintetizar em laboratório uma substância vermelha, equivalente ao corante.
Muitos químicos importantes estudaram o corante do pau-brasil. Em 1808, Michel
Eugéne Chevreul (1786 – 1889) isolou o principal componente do corante, a brasilina (Fig.
7.a). Perkin e Robert Robinson (1886 – 1975) determinaram sua estrutura em 1908. Robinson,
foi um ex-aluno de Perkin, recebeu Prêmio Nobel de Química de 1947 e investigou a brasilina
por muitos anos, tendo publicado se seu último artigo em 1974, justamente sobre esta
substância. Perkin consegui provar que a brasilina é apenas um intermediário, sendo que a
substância responsável pela cor vermelha do corante de pau-brasil é a brasileína (Fig. 7.b). Ela
se forma pela oxidação da brasilina quando esta é exposta ao ar durante o processo de
extração (Pinto, 2007).
Figura 7. Componentes do corante do pau-brasil.
Os 300 anos de exploração do pau-brasil resultou em devastação da mata atlântica e no
enriquecimento das aristocracia européia. Mas, de certa maneira, popularizou o uso da cor
vermelha tornando-a mais acessível.
1.5 Urucum
O urucuzeiro (Bixa ollerana) é um arbusto da flora nacional. Dele os índios retiravam
um corante avermelhado com o qual pintavam o corpo desde antes do descobrimento. Pero
Vaz de Caminha em sua carta ao rei D. Manoel mencionou como os índios utilizavam este
corante para tingir o corpo.
Traziam alguns deles ouriços verdes, de árvores, que na cor,
quase queriam parecer de castanheiros; apenas que eram mais e
145
mais pequenos. E os mesmos eram cheios de grãos vermelhos,
pequenos, que, esmagados entre os dedos, faziam tintura muito
vermelha, da que eles andavam tintos; e quando se mais
molhavam mais vermelhos ficavam (Caminha, 1500. apud Pinto,
1995).
O componente principal que dá a cor do urucum é a bixina. Ela é um cis-polieno, é
instável e em solução e isomeriza a forma trans (Fig. 8) (Araújo, 2005).
Figura 8. Componentes do corante urucum.
A palavra urucum em tupi significa vermelho. O nome científico da planta homenageia
Francisco Ollerana, lugar tenente de Francisco Pizzaro, o primeiro navegante europeu a viajar
pelo rio amazonas. Na tinturaria dos tecidos o urucum era esmagado e mergulhadas em água.
Após isto se procedia à evaporação, obtendo-se uma pasta que era usada para tingir tecidos de
algodão e lã (Araújo, 2005).
Hoje em dia o urucum ainda é muito utilizado como corante alimentício. É aplicado a
carnes para deixá-la coradas quando cozidas. Também está presente em sorvetes, balas,
margarinas e tantos outros. Como corante alimentício recebe o nome comum de coloral.
1.6 Corantes sintéticos – uma relação frutífera entre a indústria e a pesquisa.
Durante os primeiros anos do século XIX muitos químicos buscaram extrair os
princípios dos corantes naturais. Eugene Chevreul, além de ter pesquisado a composição das
gorduras, usou seu talento para estudar os corantes da lã. Em 1926, Pierre-Jean Robiquet
isolou a alizarina da garança. Estes foram os primeiros passos de uma série de descobertas.
O primeiro corante sintético comercialmente viável foi produzido acidentalmente por
Willian Henry Perkin, em 1856. Nesta época ele ainda era aluno de August Wilhelm
Hoffmann (1818-1892), eminente químico alemão que havia feito uma série de estudos sobre
as aminas.
146
Perkin iníciou seu trabalho tentando sintetizar a quinina, um medicamento usado para
o tratamento da malária e por isso importante para o extenso império Inglês. A hipótese de
Perkin era a de que a toluidina (C10H12N) e a quinina (C20H24N2O2) eram substâncias básicas,
e que se diferenciavam pelo fato da quinina possuir oxigênio ao contrário da primeira. Assim
ele imaginou que poderia obter a quinina oxidando a toluidina com dicromato de potássio. De
início ele obteve um material de coloração marrom, sem muito interesse. Ele então substituiu
a toluidina por anilina (a qual, sem saber não estava pura) obtendo desta vez uma goma negra.
Após analisá-la, obteve um material púrpura capaz de tingir a seda. Seu tino comercial
imediatamente o levou a abandonar os estudos no Royal College of Chemistry, mesmo a
contragosto de seu mestre, e se unir a um fabricante de corantes naturais para produzir a
mauveína sintética (Fig. 9).
Figura 9. Estrutura da molécula de mauveína.
Após a descoberta da mauveína, houve uma intensa corrida dos químicos para
conseguir sintetizar outros corantes. Perkin (Fig. 10) montou um amplo laboratório de
pesquisa para dar apoio à sua indústria, onde conseguiu sintetizar outros corantes. Para se ter
uma idéia do impacto que foi a descoberta deste corante sintético, basta dizer que ainda hoje
utilizamos o termo "anilina" para designar qualquer substância corante, apesar da anilina em si
não ser um corante, e sim o ponto de partida para muitos destes.
Figura 10. Sir Willian Henry Perkin. Fonte: Jefrey (2002)
147
O sucesso da mauveína de Perkin chamou a atenção dos químicos para a anilina e seus
derivados. Os químicos logo imaginaram que poderiam obter novas substâncias corantes
usando outros agentes oxidantes. Em 1859, Emmanuel Verguin, produz o vermelho magenta
(Fig. 11) por meio da oxidação da mistura toluidina/anilina com cloreto de estanho (Rose,
1926, p. 977).
Figura 11. Vermelho magenta.
Os direitos de produção deste corante são vendidos a empresa francesa Renard et
Fréres. Essa não conseguiu proibir os concorrentes de fabricarem seu produto por conta das
diferenças entre as leis de patente da França e da Alemanha. E não tendo condições para
investir na pesquisa de novos corantes acaba falindo em 1868. Este foi apenas um exemplo da
decadência da indústria francesa no fim do século XIX (Bensaude-Vincent e Stengers, 1992,
p. 258).
Com o prosseguimento das pesquisas, uma nova geração de corantes aparece. Embora
ainda tenham como ponto de partida a anilina, os químicos passam a usar o ácido nitroso ao
invés de agentes oxidantes. Esta reação foi estudada por um colaborador de Perkin, Peter
Griess, em 1858. Ela consiste no ataque, pelo ácido nitroso, do grupo amina aromático, com a
conseqüente substituição de dois hidrogênios deste grupo por um átomo de nitrogênio,
formando um composto chamado de diazônio (Fig. 12). Este produto quando posto em
contato com fenóis, naftóis, ou aminas sofre condensação, formando novos complexos mais
estáveis (Rose, 1926, p. 981).
Figura 12. Formação de um sal de diazônio.
148
Dois corantes importantes, produzidos por este método foram o amarelo e o castanho
de Manchester. Ambos desenvolvidos, no ano de 1959, pelo alemães Heinrich Caro e Carl
Martius, que trabalhavam na firma inglesa Robert Dalle and Co. Para a obtenção do castanho
de Manchester eles fizeram reagir a meta-fenil-diamina com ácido nitroso, obtendo uma
molécula com dois grupos azóicos (--N ==N -- ), como mostrado na figura 13.
Figura 13. Castanho Manchester.
Depois do trabalho de Caro e Matius surgiram muitos outros corantes azóicos. Em
1902 metade da produção mundial era de azocorantes. O vermelho do congo (Fig. 14) é um
exemplo de corante deste grupo que ainda hoje é muito utilizado. A principal vantagem deste
tipo de corante é que ele pode ser formado diretamente sobre o tecido. O método consiste em
se mergulhar o tecido em uma solução das moléculas de acoplamento, e em seguida em outra
do sal de diazônio. Consegue-se, assim, maior eficiência no processo de tinturaria
(QMCWEB, 2006).
Figura 14. Corante vermelho do congo, corante azóico.
A síntese de corantes do tipo azo deu à indústria inglesa, daquela época, a supremacia
na produção mundial de corantes. Todavia, nos anos de 1880, muitos químicos alemães
retornaram a terra natal. Eles sentiram-se atraídos pelos investimentos de grandes empresas
como a Bayer, e pela promulgação de uma lei de patentes que garantia direitos sobre os
processos e não sobre o produto final, o que incentivava a pesquisa (Bensaude-Vicent e
Stenger, 1992, p. 259).
Foi neste contexto que os químicos alemães Karl Graebe e Karl Liebermann,
trabalhando para a BASF, sintetizaram, em 1869, o componente responsável pela cor
149
vermelha da garança - a alizarina. Esta síntese foi particularmente importante, por permitir
que a indústria dos corantes sintéticos conseguisse se sobrepor aos produtores de corantes
naturais, devido ao baixo custo do processo. Segundo Rose (1926, p. 996) a síntese da
alizarina fora prevista com antecedência, mediante a descoberta de sua estrutura em 1868.
Ainda com o apoio econômico de grandes empresas alemãs, deu-se a produção do
índigo. O químico Adolf von Bayer , em 1897, financiado pela BASF, produz o índigo
sintético utilizando o naftaleno para obter o anidrido ftálico, oxidando-o com ácido sulfúrico
concentrado. O índigo sintético, sendo mais barato que aquele obtido de plantas, levou a ruína
regiões inteiras da Índia e do Caribe.
Como conseqüência de todo este processo, o mercado mundial de corantes passou a
ser dominado por grandes empresas alemãs. Um fato curioso, que demonstra bem esta
situação, foi o caso do submarino Deutschland. Furando o bloqueio naval imposto pelos
países aliados durante a primeira guerra mundial, ele aportou duas vezes em Nova York no
ano de 1916, levando carga de corante para a indústria têxtil americana (Vanin, 1994, p. 78).
O processo de desenvolvimento da indústria química Alemã foi resultado da
associação entre o Estado e os interesses privados. Neste sentido foram criadas leis que
incentivavam a pesquisa, a medida que protegiam os processos e não o produto final. De outro
lado a indústria financiava o trabalho científico e a formação de mão de obra especializada. É
importante destacar que boa parte dos grandes químicos do século XIX ou tiveram sua
formação na Alemanha ou foram orientados por professores oriundos de lá.
A quantidade de corantes sintéticos produzida hoje é muito grande e atende as mais
diversas finalidades, e não somente a indústria têxtil. Muitos destes corantes apresentam cores
que não podiam ser obtidas com os corantes naturais. E de certo modo a indústria de corantes
contribui com o meio ambiente, evitando que grandes extensões de terra sejam usadas para
plantações
Por outro lado, a indústria dos corantes tem agora o desafio de minimizar seu impacto
ecológico. Desde a década de 1960 os ecologistas têm chamado a atenção para os efeitos
negativos deste ramo da produção. Segundo Guaratini e Zanoni (2000, p.75) estima-se que
15% da produção mundial de corantes têxteis são desperdiçados e acabam poluindo nossos
mananciais de água. O que equivale a jogar todo dia 1,2 toneladas destes produtos na
natureza. Em grande parte o motivo desta perda se dá pela baixa fixação (10-20%) dos
corantes durante a etapa de tingimento.
Muitos países ao redor do mundo tem se preocupado com esta situação. Mas a
superação deste quadro ainda vai exigir muito esforço e pesquisa.
150
Capitulo 2 - Os tecidos e os corantes.
2.1 Fibras têxteis.
A habilidade para tecer também é tão antiga quanto a própria humanidade. Alguns
estudiosos acreditam que nossos antepassados faziam bolsas trançando folhas de palmeira.
Esta habilidade teria determinado a forma de organização social que herdamos, pois com estas
bolsas, feitas de palha, as fêmeas coletavam um maior número de frutos, e podiam levá-los
para serem consumidos por todo o grupo. Assim as bolsas para coletar frutas teriam sido as
primeiras ferramentas usadas pelos seres humanos. Esta teoria é inferida do fato de que os
chimpanzés africanos são capazes de fazer tranças como folhas e cipós. A falta de evidências
materiais para esta tese se deve aos mesmos motivos pelos quais identificamos o uso de
corantes tão tardiamente: as bolsas feitas de palhas foram decompostas com o passar do
tempo. (Leakey e Lewin, 1996, p. 128)
De fato, os mais antigos indícios de tecelagem se referem a redes e cestos, feitos pelo
entrelaçamento de fio e varetas, isto no neolítico. A produção de tecidos propriamente data de
5000 A.C. Os Egípcios nesta época trabalhavam com lã, seda, algodão e linho. Em 3000 a. C.
os indianos usavam algodão para tecer, e os chineses já conheciam a seda. Nas Américas a
tecelagem também era desenvolvida neste período, os tecidos maias eram da mesma qualidade
dos egípcios (Barsa, 1999).
Durante a idade média a tecelagem na Europa se desenvolveu bastante por conta dos
conhecimentos obtidos dos mouros. Muitas tecelagens se espalharam por todo continente,
com importantes centros de produção de seda, veludos e tapetes em Arras, Grande, Courtais e
Bruxelas. No século XV as técnicas chegaram a Inglaterra, que se destacou na produção de lã,
linho e seda. Neste país, a partir do século XVIII é que a tecelagem ganhou os avanços mais
significativos, com a introdução de processos mecanizados, e com substituição da força
hidráulica pela do vapor. Tal processo que consistiu na substituição de trabalhadores por
máquinas veio a se chamar revolução industrial.
Hoje a indústria têxtil é um segmento muito importante para a economia de qualquer
país. Movimenta milhões de dólares e faz funcionar tanto o setor agrícola quanto o setor
industrial. A produção de fibras têxteis e corantes, tanto naturais como sintéticos, é
151
responsável pela geração de grande quantidade de empregos, e requer um conhecimento
especializado.
Os tecidos podem ser classificados em naturais ou sintéticos, de acordo com a natureza
das fibras dos quais são formados. As fibras naturais podem ser de origem vegetal como o
algodão, linho, rami, cânhamo; bordado, juta, sisal, paineira, coco. Todas estas fibras são
formadas pelo polímero celulose (Butler e Malott, 1981).
As fibras animais mais usadas são a seda, a lã e a camurça. Estas fibras são compostas
de materiais de natureza protéica.
As fibras têxteis artificiais podem ser obtidas pela modificação nas estruturas dos
polímeros das fibras naturais a partir de reações químicas. As fibras sintéticas deste tipo
comercializadas em maior volume são a viscose, cujo polímero é o xantato de celulose e o
acetato e o triacetato, obtidos pela reação da celulose com ácido acético, (Guaratini e Zanoni,
2000), além do rayon, que é uma fibra composta por celulose regenerada, após tratamento da
madeira.
As fibras sintéticas também podem ser obtidas pela síntese direta de seus polímeros, a
partir de derivados do petróleo. Este é o caso do nylon, que é uma poliamida, do poliéster, um
copolímero do ácido terfitálico com o etilenoglicol, e do acrílico, obtido pela polimerização
da acrilonitrila (Guaratini e Zanoni, 2000).
A figura 15 traz as representações dos polímeros que constituem essas fibras.
Figura 15. Estrutura molecular de algumas fibras de uso comercial.
152
2.2 Interações entre as fibras e os corantes
A fixação dos corantes nas fibras destes tecidos pode ocorrer por quatro vias:
interações iônicas, forças de Van der Walls, ligações de hidrogênio ou ligações covalentes.
A tinturaria da seda, da lã e das poliamidas pode envolver a interação iônica entre as
moléculas do corante e a cadeia polimérica (Fig. 16). Estas fibras quando imersas em meio
ácido desenvolvem cargas positivas nos grupos amino e negativas nos carboxilatos, o que
torna possível a interação com os grupos polares das moléculas dos corantes, que tanto podem
ser positivos quanto negativos.
Figura 16. Interação iônica entre corante e fibra.
Em fibras como a celulose, nas quais não há grupos ionizáveis, esta interação iônica é
possibilitada pela adição de mordentes. Estes são substâncias formadas por sais complexos de
metais. Os íons dos átomos metálicos formam complexos com os grupos polares da fibra.
Como resultado se obtém sítios mais polarizados que possibilitam uma interação maior com
as moléculas dos corantes (Fig. 17). A adição do mordente também propicia uma cor mais
intensa ao tecido, pelo fato de que muitas vezes o átomo metálico pertence ao grupo dos
metais de transição, tendo orbitais do tipo d disponíveis para transições eletrônicas.
153
Figura 17. Interação iônica, intermediada em pelo íon alumínio.
As interações de Van der Walls são possíveis quando as moléculas de corantes são
lineares e longas, possibilitando uma aproximação maior entre os orbitais destas moléculas
com os orbitais das moléculas da fibra. Exemplo deste tipo de interação ocorre na tinturaria
da lã e do poliéster quando se usam corantes que possuem alta afinidade com a celulose.
(Guaratini e Zanoni, 2000).
As interações do tipo ponte de hidrogênio são possíveis devido a existência nas fibras
de grupos com átomos de N, O e S, que muito polares. Nos corantes, os átomos de
hidrogênios que estão ligados covalentemente a átomos daqueles elementos podem interagir
com os pares de elétrons livres disponíveis em centros doadores contidos nas fibras. Um
exemplo são os grupos fenólicos das moléculas de corante que podem estabelecer uma ligação
forte com grupos hidroxila das moléculas das fibras (Fig. 18).
Figura 18. Ligação de hidrogênio entre corante e fibra encontrar uma referencia para a figura.
Há certos tipos de corantes sintéticos que durante o processo de tinturaria reagem com
as fibras do tecido, levando a formação de ligações covalentes. As moléculas destes corantes
154
possuem grupos reativos (eletrofílicos) os quais podem interagir com grupos aceptores
contidos nas fibras. Os primeiros corantes deste tipo possuíam um grupo diclorotriazina. Os
átomos de cloro do anel heterocíclico (Fig. 19) podem ser substituídos por grupos OH ou NH2
contidos na celulose ou na lã (Bonneau, 1995, p.724)
corante
N
Cl
corante
N
N
N
Cl
O
H
O
N
N
Cl
ligação covalente
Figura 19. Formação de ligação covalente entre corante e a fibra.
Outro tipo de corante reativo possui um grupo vinil sulfona. A presença do grupo SO2
, altamente polar, gera uma carga parcial positiva sobre um dos carbonos da olefinicos,
tornando-os aptos a formarem ligação covalente com grupos hidroxila da celulose (Fig.20)
corante-SO2-CH=CH2
+ HO-celulose
corante-SO2-CH2CH2-O-celulose
Figura 20. Formação de ligação covalente mediante presença do grupo SO2
2.3 Classificação dos corantes.
Segundo (Guaratini e Zanoni, 2000, Webb, 1942, Meybeck, 1943) os corantes podem
ser classificados em grupos diferentes de acordo com o processo de tinturaria, ou segundo as
suas estruturas. Sendo que os corantes naturais pertencem somente a três grupos: corantes de
tina; corantes diretos; e corantes com mordentes (Araújo, 2005 e Ferreira et all 2004).
Os corantes de tina normalmente são insolúveis em água. O tingimento do tecido se
dá primeiro por meio da redução das moléculas do corante a uma forma solúvel, chamada de
forma leuco. O tecido então é mergulhado neste banho e absorve a solução. Quando exposto
ao ar, ou a agentes oxidantes, a forma leuco é oxidada, voltando a apresentar a cor original do
corante, e fixando-se na forma de finas partículas entre as fibras do tecido. Este tipo de
corante é empregado na tinturaria de algodão e lã.
155
Hoje em dia usa-se o hidrosulfito de sódio para se obter a forma leuco, no passado isto
era feito por meio da putrefação das partes da planta da qual se retirava o corante. Um
exemplo deste tipo de corante é o índigo, cujo processo de solubilização esta representado na
figura 21:
Figura 21. Redução do indigo a forma leuco.
Os corantes diretos podem se ligar diretamente as fibras do tecido, não sendo
necessário tratá-las previamente. São exemplos deste tipo de corante o turmérico (Curcuma
longa, Fig. 22) açafrão (Crocus sativa), e a bixina . Essas três substâncias pertencem a um
subgrupo dos corantes reativos, os corantes ácidos, que são adequados a materiais protéicos
pois suas moléculas podem formar ligações iônicas com resíduos amino ou carboxilatos da
proteína que forma a fibra de lã ou de seda. (Araújo, 2005, p. 5).
Figura 22. Componentes da Curcuma (Curcumina R1 e R2= OCH3, Demethoxi-curcumina R1= OCH3
e R2=H, Bis-demethoxi-curcumina R1 e R2 = H).
Os corantes mordentes necessitam da aplicação de outra substância que possibilite a
interação das moléculas do corante com as fibras do tecido. Os mordentes podem ser
aplicados antes ou durante o processo de tinturaria. As moléculas do corante então interagem
com o complexo mordente-fibra e formam um produto insolúvel com uma cor brilhante. Os
mordentes em geral são sais ou hidróxidos de metais, o mais efetivo é o dicromato de potássio
156
(KCr2O4), mas também é comum o uso do alúmem de potássio (Al2(SO4)3K2SO4·.
24
H2 O)
(Webb, 1942, p. 464).
Há registro do uso de alúmem na Índia, Grécia, Egito e nas Américas. No passado
outras substâncias também foram usadas com o mesmo fim. Gregos e romanos tingiam os
tecidos de púrpura com índigo ou púrpura do tiro usando urina. Os hindus fizeram uso do leite
de búfala para fixar o corante da ruiva indiana (xaja) nos tecidos (Araújo, 2005).
157
Capítulo 3 - A luz as cores e os corantes.
3.1 A natureza da luz
A luz sempre despertou a curiosidade e imaginação humana. Na pré-história a chama
das fogueiras em movimento constante dava vida às pinturas feitas nas paredes das cavernas, e
certamente entretinham nossos antepassados. Sendo incompreensível sua natureza, era vista
como uma divindade. No Egito era tomada como um deus que conhecia os erros e pecados
cometidos pelas pessoas durante o dia.
A essa forma de ver o mundo denominamos animismo, pois atribui aos fenômenos da
natureza sentimentos, desejos, e ações humanas.
Na Grécia Antiga forjou-se uma nova forma de compreender a natureza. Os mitos e a
visão animista de mundo passaram a ser questionados. Procurou-se ver o mundo pelo olhar da
razão. Compreender a natureza seria dar explicações lógicas, buscando os fundamentos e
princípios da realidade.
É neste contexto do pensamento humano que encontramos as primeiras reflexões sobre
o que seria a luz, mais propriamente falando a visão. Compreender como era possível
enxergar o mundo foi uma preocupação dos antigos pensadores gregos. Os problemas iniciais
consistiam em: Como explicar que a imagens de objetos enormes entrassem no olho? Como
explicar o fato de que objetos, mesmos pequenos, eram vistos borrados quando colocados
próximo ao olho? Em Barros e Carvalho (1998) encontramos uma descrição de como os
filósofos gregos propuseram solução para estas questões.
As concepções mais antigas propunham que todas as sensações deviam-se a alguma
forma de contato. Assim uma primeira explicação para a visão consistia em se imaginar que
os objetos emanavam suas formas, como se fosse uma pele que se projetasse pelo espaço. O
olho humano, assim captaria esta forma.
Esta concepção apresentava alguns problemas. O principal consistia em explicar como
era possível a imagem de objetos de grandes dimensões entrarem no olho para serem
percebidas. A explicação proposta então consistia em atribuir as imagens a propriedade de
sofrerem contração, ao longo do caminho até atingirem os nossos olhos. Todavia, essa nova
explicação implicava em outro problema. Imagine que duas pessoas estejam observando um
objeto qualquer, sendo que a primeira coloca-se mais próxima, e a segunda mais afastada
deste mesmo objeto. A percepção do tamanho da imagem seria diferente para cada
158
observador. Isto implica que a mesma imagem estaria sofrendo contrações de proporções
desiguais, em um mesmo instante, para que viesse a se adaptar aos olhos dos dois
observadores.
Outra teoria existente na antiguidade defendia a idéia dos raios da visão. O olho
emanaria determinados raios que em contato com os objetos trariam sua forma. Esta teoria era
defendida ardorosamente por Pitágoras de Samos. Embora apresentasse algumas dificuldades,
como, por exemplo, não explicar por que não enxergamos no escuro, ela trouxe certo avanço
para compreensão da visão. Sendo os raios luminosos emanados pelo olho de forma
divergente (formando cones) podia-se explicar o fato de que objetos pequenos não são vistos a
longa distância. Os raios luminosos afastando-se ao se propagarem, não conseguiriam tocar o
objeto de maneira a trazer sua forma. O matemático Euclides no século III a. C. deu um
tratamento mais aprimorado a esta teoria, fazendo com que prevalecesse durante toda a idade
média.
Além destas teorias, outra fora proposta pelo filósofo Platão, ainda na Grécia Antiga.
Para ele a visão seria formada por três jatos de partículas. Um deles emanava do olho, outro
do objeto percebido, e outro das fontes luminosas. O jato de partículas emanado pelos olhos
dirigia-se até os objetos e lá se combinava com os raios de uma fonte luminosa. A sensação de
visão se daria pelo retorno deste último raio combinado.
Embora se considere esta última teoria como superada, ela traz a tona o fato de que na
formação da imagem devemos levar em consideração três elementos básicos: a luz, a matéria
(objeto); e a interpretação feita pelo sistema fisiológico.
Com relação à compreensão da natureza da luz, um passo significativo foi dado por
Isaac Newton (1643-1727). No ano de 1664, aos 19 anos, quando ainda era estudante,
interessou-se por examinar o fenômeno das cores produzidas por um prisma de cristal. Este
fenômeno já era conhecido, e encantava as pessoas daquela época, assim como hoje em dia
ainda o faz. Todavia imaginava-se que as cores eram produzidas pelo cristal. Todavia,
Newton deu um novo significado aquela “brincadeira”. Ele descreveu o experimento como
segue:
Procurei um prisma triangular de vidro, para tentar com ele os celebrados
fenômenos das cores. E tendo assim para isso escurecido meu quarto, e feito um
pequeno orifício na folha da janela, para deixar entrar uma quantidade de luz
conveniente do sol, coloquei meu prisma em sua entrada, para que a luz pudesse
ser assim refratada para a parede oposta. Foi de início um divertimento muito
159
agradável, ver as cores vivas e intensas assim produzidas (Isaac Newton, apud:
White, p. 64)
Depois de ter se deslumbrado com as cores, Newton colocou outro prisma de fronte ao
primeiro, de maneira que as cores voltaram a formar a luz branca. Ele concluiu então que a luz
branca era formada de diversas cores. Newton com este experimento pode concluir também
que a cor dos objetos se relaciona com a parte do espectro que vinha a absorver. (White, p.
64).
Comprometido com o atomismo, visão pela qual se postulava que o universo era
constituído de pequenas partículas, Newton (Fig. 21. a) procurou interpretar o resultado deste
experimento considerando a luz como um conjunto muito grande de partículas em movimento
ordenado. Para ele os raios de luz com cores diferentes eram formados por partículas com
velocidades diferentes. Na luz vermelha as partículas seriam mais lentas e na violeta mais
rápidas. Assim a refração da luz pelo prisma podia ser explicada pela mudança na velocidade
das partículas da luz.
Podemos visualizar isto de maneira mais clara ao imaginarmos uma pessoa andando de
bicicleta em uma pista asfaltada, e logo em seguida entrando em diagonal em um campo de
areia. A bicicleta mudará de direção, pois a resistência causada pela areia diminuirá a
velocidade, e em conseqüência o ângulo do movimento será alterado.
Outra forma de compreender a luz, e que contrastava com as idéias de Newton, é
percebê-la como uma onda. Leonardo da Vinci, por exemplo, tomando como base a idéia de
que o som consistia em vibrações do ar, propôs que a luz também deveria ser uma forma de
vibração. Durante o século XVII, frente aos resultados dos experimentos de Newton sobre a
luz, muitos cientistas que discordavam do atomismo procuram dar interpretações diferentes
imaginando que a luz seria uma oscilação. Neste campo um pensador que ganhou destaque foi
Christiaan Huygens (1629-1695) (Fig. 23. b).
a)
b)
Figura 23. a) Isaac Newton b) Huygens. Dois rivais sobre a natureza da luz. Fonte: Oliveira Filho (2000).
160
O fundamento básico que Huygens tomou para propor a natureza ondulatória da luz
consistia no fato de que dois raios de luz ao se cruzarem não sofrem desvio, assim não
poderiam ser corpos materiais. Apoiado nesta idéia, e considerando que a velocidade de
propagação das ondas é diferente conforme o meio, ele consegui explicar fenômenos como a
refração e a difração.
Embora tenha explicado com elegância estes fenômenos o Huygens não propôs
nenhuma hipótese que ajudasse a compreender as cores existentes, assim como também não
conseguiu explicar a polarização da luz. Esta lacuna recebeu críticas de vários de seus
opositores. E devido a grande repercussão que teve a obra de Newton sobre mecânica, o
modelo ondulatório da luz elaborado por Huygens ficou esquecido até o fim do século XVIII.
Esta contenda sobre a natureza da luz, se ela seria uma onda ou formada por partículas,
perdurou ainda por todo o século XIX e início do século XX. E, embora pareça estranho a
primeira vista, hoje as duas concepções são aceitas como corretas. Com os trabalhos de
Thomas Young, Fresnell e de Maxwell a visão de que a luz é um fenômeno ondulatório
ganhou consistência. Com os trabalhos de Einstein e Marx Planck a concepção de que a luz
seria formada por pequeníssimos corpúsculos deixou de ser refutada. E hoje aceitamos que se
trata de um fenômeno cujas manifestações ora podem ser tratado como oscilação, ora como
partícula.
A teoria da Maxwell diferencia-se da de Huyguens por que ele considera desnecessário
a existencia de um meio material para propagação da luz. Para Huygens a luz consistiria na
propagação de uma onda mecânica. Assim careceria de um meio para se propagar,
semelhantemente as ondas do mar.
Ao aceitarmos a luz tal qual concebido por Maxwell, a entendemos com um conjunto
de oscilações eletromagnéticas que se propagam pelo espaço. Estas ondas compreendem uma
estreita faixa do espectro de radiação (Fig. 22) cujos comprimentos de onda variam de 10 km
(ondas de rádio) a 10 pm (os raios cósmicos). Com nossos olhos percebemos sinais com
comprimento que variam entre 400 a 780 nm. As cores correspondem a pequenas parcelas
desta estreita faixa. Nossa pele é capaz de perceber radiações na porção superior a 780nm, o
infravermelho, dando-nos a sensação de calor.
161
Figura 24. Espectro das radiações eletromagnéticas.
Por fim devemos citar que a partir dos trabalhos de Planck podemos associar a cada
comprimento de onda uma quantidade discreta de energia que obedece a equação: E= hc/λ.
Em que h é a constante de Planck (6,626 x 10-34), c é a velocidade da luz e λ o comprimento
de onda.
Observemos que pela equação quanto maior o comprimento de onda menor a energia
que a radiação carrega. No espectro visível a cor vermelha é a que tem menor conteúdo de
energia, enquanto a cor violeta, no extremo oposto do espectro, carrega em si uma maior
quantidade.
3.2 As cores
Compreender a natureza da luz é fundamental para compreensão das cores, porém não
é suficiente. Também devemos levar em consideração o papel desempenhado pelo sistema
nervoso na interpretação dos sinais luminosos recebidos por nossos olhos. É no cérebro que a
sensação de cor se constitui (Melchior e Pacca, 2005).
Figura 25. Processo de interpretação da luz como cor. Fonte: Melchior e Pacca (2005).
162
O olho humano possui três tipos de células, chamadas cones, que se encontram na
retina (Fig. 26). Cada um destes grupos de células responde separadamente a partes
específicas do espectro, sendo denotadas como vermelho, verde e azul-violeta.
Figura 26. Diagrama esquemático do olho humano. Fonte: Portal Dr. Visão (2006)
É de se notar, inclusive, que a sensibilidade de cada cone as respectivas bandas do
espectro são diferenciadas. A figura 27 representa isto claramente, observa-se que a
sensibilidade dos cones que captam a luz azul é menor que a dos outros dois tipos de células.
Esta sensibilidade diferenciada justifica o uso das cores verde e vermelho nos semáforos.
2
Figura 27. Diagrama de absorção da luz pelos cones do olho humano. Fonte: Bertulani (2007).
A sensação das cores será estabelecida em nosso cérebro pela interpretação dos sinais
recebidos pelas células cone na retina. Este processo recebe o nome de tricomancia, porque
somos capazes de distinguir uma infinidade de cores pela combinação de apenas três sinais
distintos. Essa capacidade ocorre por conta da superposição entre as bandas de absorção de
cada tipo de cone, que torna possível um sinal luminoso, com comprimento de onda
específico, excitar dois tipos diferentes de células. O cérebro então interpreta os sinais
2
No eixo horizontal o comprimento de onda faz referencia a cor. No eixo vertical temos a indicação da fração de luz absorvida. Quanto
maior a fração de luz absorvida por um cone em dado comprimento de onda maior sua sensibilidade para uma certa cor.
163
enviados por estes dois conjuntos de receptores como sendo uma terceira cor. Por exemplo,
quando os cones receptores de azul e vermelhos são excitados a cor percebida é o magenta.
A percepção das cores que fazem parte de nosso dia-a-dia é resultado da interpretação,
pelo cérebro, dos sinais luminosos que sensibilizam nossa retina. Estes sinais, emitidos pelos
diversos objetos que nos rodeiam, podem variar tanto em relação ao comprimento de onda,
quanto em relação a intensidade ou largura espectral. Desta combinação de fatores é que surge
a infinidade de cores com as quais temos contato.
A intensidade com que certo comprimento de onda é percebido, é o que se chama de
brilho. Um pintor pode diminuir o brilho de uma tinta ao acrescentar a mistura alguma
substância de cor negra, que absorve radiação em toda faixa do espectro, diminuindo o sinal a
ser percebido pelas células da retina, o que leva a sensação de que a cor esta “apagada”.
(Bertulani, 2007).
Saturação da cor é a concentração do sinal luminoso entorno de um comprimento de
onda. Os corantes sintéticos apresentam uma maior aceitação no mercado porque apresentam
uma banda de absorção mais curta, tornando as cores mais definidas (puras). A figura 28
ilustra estes conceitos de brilho e saturação
Figura 28. Características que definem a cor a) matiz b) brilho c) saturação. Fonte: Bertulani (2007).
Embora o processo fisiológico da percepção da luz seja sempre o mesmo a
combinação dos feixes de luz no meio físico pode ocorrer de duas maneiras distintas. Pelo
processo aditivo feixes de luz monocromática das cores primárias (vermelha, verde e azul)
combinam-se levando a formação das diversas cores. Ao projetarmos em uma tela branca três
feixes nas cores, vermelha, verde e azul, na região onde ocorrer a superposição teremos a luz
branca. Este é o processo utilizado em televisores e monitores de computador, e é conhecido
como RGB (sigla para as cores em vermelho, verde e azul em inglês: red, green and blue).
Na síntese subtrativa ocorre o oposto. Os objetos quando iluminados pela luz branca
refletem apenas determinados comprimentos de onda, absorvendo os demais. Este é o
164
processo utilizado nas artes gráficas. Este sistema é conhecido como CMYK (ciano, magenta
yelow and black).
O escritor e pintor Ghoethe (1749-1832), representado na
figura 29, já havia observado este efeito de interação entre as cores
no século início do século XIX. Ao apreciar uma paisagem ele
percebera que: “durante o dia, devido aos tons amarelados, as
sombras tendem a ser tornar violetas... ao pôr-do-sol, quando seus
raios difusos são do mais bonito vermelho, a cor das sombras tornase verde”. De tal percepção é que se derivou o que se conhece hoje
como circulo das cores (Fig. 30) (Sordilli, 2007).
Figura 29. Goethe. Fonte: Sordili (2007).
Figura 30. Círculo das cores de Goethe. Fonte: Sordili (2007).
Conforme Santos e Vanin (2007) resultado semelhante a este também foi obtido pelo
químico Chevreul nos anos de 1830. Ele foi um eminente químico francês que havia ganhado
destaque por seus trabalhos com gorduras, e também por pesquisas em relação a corantes e
pigmentos. Chevreul foi convidado a resolver um problema na tradicional Manufatura de
Gobelins, onde os artesãos haviam percebido que a cor dos corantes após estampagem nos
tecidos não era a esperada. Após ter feito inúmeros testes químicos, que incluíram analise da
qualidade do tecido e fixação dos pigmentos, concluiu o que a vivacidade das cores se devia a
fatores físicos e não químicos. Como base nestes resultados Chevreul propôs, com fins
didático, uma figura para interpretar a composição das cores (Fig. 31), conhecida hoje como
círculo das cores.
165
Figura 31. Roda das cores de Chevreul. Fonte: Sordili (2007).
A roda das cores de Chevreul, semelhantemente ao disco de Goethe, dispõe as cores
em um circulo de forma que as cores complementares ficam diametralmente opostas. Uma cor
complementar é aquela que absorve a cor oposta, segundo sua definição. Os pares de cores
complementares são: vermelho / verde; azul-violeta /amarelo; azul-ciano/ laranja.
Chevreul, com base neste trabalho, indicou que a sensação visual tida pelos artesãos
se devia a interação entre as cores. Ele concluiu que quando duas cores complementares estão
próximas a luminosidade de cada uma torna-se mais intensa. Este efeito foi aproveitado por
muitos artistas plásticos, Van Gog, por exemplo, declarou certa vez que sua intenção ao fazer
um quadro era “pintar as paixões e contradições humanas através das cores verde e
vermelho”.
3.3 Interação luz e matéria
Em geral a obtenção de colorações diversificadas nas tinturarias, por parte de artistas
plásticos, consiste em se misturar diferentes corantes. Como conseqüência algumas cores que
compõem a luz branca passam a ser absorvidas. Em linguagem técnica diríamos que passa
haver absorção de certas porções do espectro correspondentes as cores primárias (verde,
vermelho, azul-violeta). Este é principio da síntese subtrativa. Neste processo as substâncias
adicionadas atuam como filtros seletores de luz. Estas substâncias são os corantes ou
pigmentos inorgânicos. A absorção ocorre por conta da interação entre a luz e a matéria.
No caso dos corantes a absorção de partes do espectro da luz pode ser compreendida
com base na estrutura de suas moléculas. Uma característica comum a todas moléculas desta
substâncias é a presença de duplas ligações conjugadas. A existência de várias duplas ligações
intercaladas permite a molécula absorver energia na faixa do espectro que somos capazes de
enxergar. A cor percebida será a cor complementar a cor absorvida.
166
A substância bixina é exemplo do efeito que a presença das duplas conjugadas nas
moléculas pode causar sobre a cor. Na figura 32 vemos o espectro da absorção para esta
substância, perceba que o pico de absorção se dá entorno de 450nm, situando-se na região
correspondente a cor azul. Por conta disto a cor percebida no coloral, corante feito com
urucum, é o vermelho.
Figura 32. Espectro de absorção da bixina. Fonte: Costa e Chaves (2005).
A presença de outros grupos funcionais pode deslocar o espectro de absorção para
comprimento de ondas ainda maiores. Alguns destes grupos estão representados na figura 33.
Observe que eles possuem uma dupla ligação, e átomos com elétrons não ligantes. As duplas
ligações e estes grupos são chamados de cromóforos, do grego portador de cor.
Figura 33. Grupos cromóforos.
Estes grupos ajudam a estabilizar as duplas ligações das moléculas que constituem.
Com isso provocam uma diminuição nas energias de transições dos elétrons.
O processo pelo qual uma substância absorve energia luminosa implica na transição de
elétrons entre os níveis de energia das moléculas que constituem aquela substância. Ao
receber um fóton de luz um elétron da molécula é promovido a um nível de energia mais
elevado. Esta energia extra é dissipada na forma de movimentos vibracionais, ou rotacionais
implicando num retorno do elétron ao nível original. O comprimento de onda do fóton
absorvido está relacionado com a diferença entre os níveis de energia da molécula no estado
167
fundamental e no estado excitado. Assim a absorção da luz se dá em um comprimento de
onda específico, sendo uma característica de cada molécula. Podemos dizer que o espectro de
absorção de uma substância corresponde a sua identidade (Gouveia-Matos, 1999).
Devido a esta capacidade de absorver luz os materiais corantes têm sido utilizados nos
últimos anos na produção de células foto-elétricas mais eficazes. Estes dispositivos são
capazes converter energia luminosa em energia elétrica. Estes dispositivos estão sendo
chamados de células solares orgânicas. Aqui o termo orgânico se refere ao fato de o corante é
um composto de carbono, semelhante as inúmeras moléculas que representamos
anteriormente. Além do componente orgânico a células utilizam o dióxido de titânio como
componente ativo.
Mas tudo isto é outra história, e quem sabe você possa fazer parte dela!
168
A História e a Química dos Corantes
Roteiros dos experimentos
Experimento 1 - Tingindo Tecidos
A prática de tingir tecidos é bastante antiga. Nossos antepassados obtinham da natureza os
materiais necessários para colorir os tecidos. Eles utilizavam cascas, raízes, e folhas de
plantas, além de extratos obtidos de certos animais.
Mas você já parou para pensar que esta prática, a tinturaria tem por trás muito conhecimento
químico?
Do que se necessita
•
•
•
•
•
•
Casca de cebola;
1 Beterraba;
1 pacote de açafrão (curcuma);
1 pacote de coloral (urucum);
Alúmem de potássio (obtido em farmácias);
Tecido de algodão na cor branca, lavado e seco
previamente;
Álcool;
Uréia (obtida em lojas de produtos agropecuários)
Lamparina;
Tripé;
Recipientes para aquecer a água, 1 de 500 ml e 3 de 50 ml;
Coador de papel.
•
Corte o tecido de algodão em pedaços de 5 x 5 cm.
•
Junte um pouco de casca de cebola a 200 ml de água e aqueça
até a fervura. Filtre a mistura com um coador e recolha em
dois recipientes diferentes 20 ml da solução.
•
Mergulhe um pedaço de tecido branco no primeiro recipiente
e aqueça por 5 minutos. Após este tempo retire o tecido e
lave-o com água corrente.
•
•
•
•
•
•
Como proceder
Parte A
•
Pegue outro pedaço de tecido branco, mergulhe-o em uma solução de alúmem de
potássio, e a seguir no segundo recipiente com a solução do corante.
•
Aqueça por 5 minutos, retire o pedaço de tecido e lave-o com água corrente.
169
•
Repita os três últimos passos usando uréia no lugar do alúmem de potássio.
•
Repita todo o experimento substituindo a casca de cebola pela beterraba, e depois use
o açafrão.
Procedimento B
•
Coloque 10g do corante coloral em um copo de 200 ml, adicione 50
ml de álcool e agite.
•
Filtre a mistura.
•
Ao filtrado adicione 50 ml de água, e leve ao fogo, em um recipiente
adequado, por 10 minutos, para que o álcool evapore.
•
Repita o procedimento usado para tingir os pedaços de tecido com a
casca de cebola.
Questões
1) Comparando o método de extração usado para obter o corante da cebola e o do coloral
indique as vantagens e desvantagens de um em relação ao outro.
2) O que justifica o uso do álcool na extração do corante do urucum enquanto que para
extrair o corante da cebola e da beterraba foi necessário usar somente água?
3) Feita suas observações, qual a importância do uso de substâncias como alúmem de
potássio ou uréia no processo de tingimento?
4) Hoje sabemos que a indústria produz corantes sintéticos. Pelas suas observações, quais
seriam as vantagens e desvantagens dos corantes naturais em relação aos artificiais?
5) Observando a quantidade de material descartado após a tintura de tecido, como você
avalia o impacto da indústria têxtil sobre o meio ambiente?
Sugestão o professor poderá indicar aos alunos que façam a leitura de textos didáticos sobre
solubilidade para que compreendam a questão 4.
Observação Macroscópica
Após o cozimento da beterraba, das cascas de cebola, e do açafrão obtiveram-se
soluções nas cores vermelha e amarela. Da mistura corante de urucum com álcool obteve-se
uma solução de cor vermelha.
Usando estas soluções para tingir os pedaços de tecido de algodão diretamente obteve-se
um material com coloração tênue que desbotava facilmente com a água. Já fazendo o
tingimento precedido do mergulho na solução de alúmem de potássio ou na de uréia a
coloração dos tecidos ficou mais intensa, não saindo tão facilmente com a água.
170
Interpretação Microscópica
O cozimento da beterraba, da casca da cebola propiciou a liberação de diversas
substâncias para o meio aquoso. Estas substâncias são solúveis em água por possuírem grupos
polares, o que possibilita a formação de pontes de hidrogênio com as moléculas de água.
Algumas destas substâncias possuem, ainda, a propriedade de absorver parte da
radiação visível, daí as soluções terem ficado coloridas. No caso da beterraba a substância
envolvida é a betanina (Fig. 34), e no caso da casca de cebola é a petunidina-3-arabinosídeo
(Fig. 35). Todas estas substâncias possuem em comum a presença várias ligações duplas
conjugadas (Fig. 36 e 37). Estas ligações duplas, e a presença de alguns grupos funcionais
específicos fazem com a absorção de energia eletromagnética, que normalmente ocorre na
faixa do ultravioleta, se desloque para a região do espectro visível. Isto por que as
conjugações reduzem as diferenças entre os níveis de energia das transições eletrônicas das
moléculas.
O fato das dos corantes terem se fixado melhor no algodão, após a imersão do tecido
na solução de alúmem de potássio, ocorre por que este sal permite o estabelecimento de
ligações iônicas entre as moléculas do corante e as cadeias de celulose que constituem o
algodão (Fig. 39).
Expressão Representacional
Figura 34. Betanina (componente da beterraba).
Figura 35. Petunidina-3-arabinosídeo (componente da casca de cebola).
171
Figura 36. Componentes do corante urucum.
Figura 37. Componentes do açafrão.
Figura 38. Cadeias do polímero da celulose.
Figura 39. Interação iônica, intermediada pelo íon alumínio, entre a molécula de um corante (alizarina) com
grupos polares de uma fibra.
172
Experimento 2 – Corantes X Pigmentos
Os registros mais antigos de uso de materiais usados para colorir são os desenhos feitos pelos
homens das cavernas. Mas será que eles não faziam nenhum outro tipo de uso das cores? Por
que será que não se encontram outros tipos de registros tão antigos quanto estes das pinturas
nas cavernas?
1- Teste do aquecimento
Material
• Raspas de vegetais (beterraba, cenoura, etc);
• Corantes sintéticos para tecido (encontrados em
armarinhos);
• Amostras de areia de diversas cores e texturas;
• Tubo de ensaio;
• Pinça de madeira;
• Lamparina.
Procedimento
•
•
•
•
Amostras
1.
Escolha uma das amostras. Coloque uma pequena porção dentro de
um tubo de ensaio e aqueça sob o fogo da lamparina;
Observe se há mudanças em relação ao cheiro, ao estado físico, a cor,
ou formação de fumaça, além de outras que você achar conveniente;
Repita o procedimento utilizando as outras amostras;
Faça suas anotações em uma tabela como a que segue:
Observações.
2.
3.
4.
Questões
1) Você observou algo em comum entre as amostras?
2) Segundo suas observações como você poderia agrupar os materiais?
3) Para você o que justifica o fato de que alguns materiais não sofreram alteração alguma
mediante o aquecimento?
4) Por que alguns materiais se inflamaram antes mesmo de se derreterem?
173
Observação Macroscópica
As amostras de areia e pequenas rochas coloridas quando aquecidas não sofreram
nenhuma alteração perceptível visualmente.
Ao aquecer as amostras de vegetais o tubo de ensaio ficou úmido no início. Logo após, as
raspas que ficaram com aspecto ressecado, começaram a escurecer e iniciou-se a formação
de uma fumaça branca e densa que ficou dentro do tubo de ensaio. O cheiro era
semelhante a papel queimado.
Ao aquecer as amostras de corantes para tecidos percebemos que as cores iniciais
desapareceram. O material que inicialmente era verde, azul ou amarelo ficou branco, na
forma de pequenos cristais. Percebemos também a formação de uma fumaça tênue de cor
branca.
Interpretação microscópica
A areia e as pequenas pedras coloridas são materiais formados por misturas de compostos
iônicos. Em geral óxido de silício, óxido e hidróxidos de ferro, dentre outros. Nestes
compostos os átomos, que se encontram ionizados, estão unidos por meio de forças
eletrostáticas que se estendem por todas as direções. Além disto, a organização das
partículas constituintes nestes compostos forma uma rede cristalina (Fig. 40). Com isso o
ponto de fusão dos mesmos é elevado. O aquecimento sob a chama da lamparina não é
suficiente para fundi-los.
Estes compostos também não sofrem decomposição quando aquecido por que se
encontram no estado de oxidação mais estável. Para que ocorresse algum tipo de reação
com os mesmos seria necessário levá-los à exposição com alguma substância redutora.
As raspas de vegetais são materiais que possuem, além da água, compostos formados por
átomos do elemento carbono, junto a outros átomos. Ao aquecer o material a água
evapora, deixando o material ressecado. A seguir os compostos de carbono passam a
reagir com o oxigênio do ar, formando gás carbônico (que é um gás denso), além de vapor
de água e outros compostos em e menor quantidade. Esta é uma reação de combustão .
Os corantes para tecidos encontrados em lojas de armarinhos são misturas de cloreto de
sódio e de compostos sintéticos de carbono. Ao aquecer tal mistura estes últimos sofrem
também uma reação de combustão formando o gás carbônico e vapor de água, que se
dissipam no ar. A material que resta no fundo do tubo de ensaio é o cloreto de sódio que é
um sólido iônico branco e pouco reativo.
Expressão Representacional
Aquecimento da areia e do cloreto de sódio
Fe2O3 + O2 nada
SiO2 + O2 nada
174
Reação de combustão dos compostos de carbono
Composto de carbono (s) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (g)
Retículo cristalino do cloreto de sódio
Figura 40. Retículo cristalino do cloreto de sódio.
175
Experimento 3 – Desbotando a calça jeans
Hoje em dia as calças jeans são um grande sucesso. Não
há jovem nas grandes cidades que não queiram ter uma.
Mesmo entre pessoas mais maduras elas se tornaram
uma peça básica do vestuário. Todavia, o que se
valoriza não é somente a resistência do seu tecido, mas
sim o efeito estético que ela proporciona. Poucos são os
que preferem comprar uma legítima “blue jeans”, o que
faz a cabeça da moçada é aquela calça com cara de
velha. Quanto mais desbotada e desgastada melhor.
Mas você já parou para pensar como é o processo de
desbotamento usado para produzir o jeans délavé. Será
que na indústria as calças são lavadas até desbotarem?
Qual será a “química” envolvida?
Figura 41. Calça Jeans desbotada
A figura 41 apresenta uma calça que foi envelhecida
durante sua manufatura.
artificialmente.
Do que vamos precisar
•
•
•
•
Amostras de tecido jeans (cor azul);
Comprimidos de permanganato de potássio (KMnO4);
Água oxigenada 10 volumes;
Copos descartáveis transparentes.
Como proceder
1. Em um copo com 50 ml de água dissolva um comprimido de
permanganato potássio (0,1 g);
2. Corte alguns pedaços do tecido jeans com dimensões de 3x3cm;
3. Mergulhe um dos pedaços de tecido na solução de
permanganato de potássio por 5 minuto, retirando-a em seguida.
4. Lave o pedaço de tecido com água corrente, e logo após
coloque-o em um recipiente contendo 5 ml de água oxigenada.
5. Repita o procedimento mais 2 vezes.
Anote suas observações.
Questões para discussão
1) A ação do permanganato de potássio sobre o jeans pode ser considerada uma reação
química? Justifique.
2) A ação da água oxigenada sobre o tecido jeans após o tratamento com permanganato
de potássio também pode ser considerada uma reação química? Justifique.
3) O permanganato de potássio é um agente oxidante. Consulte um livro didático e tente
explicar a ação deste material sobre o índigo.
4) Observando o processo você considera coerente uma pessoa que se diz defensora do
meio ambiente comprar calças jeans desbotadas? Explique sua resposta.
176
Observação Macroscópica
Ao retirarmos o pedaço de tecido jeans da solução de permanganato de potássio, cuja
coloração é roxa, observou-se que a cor original do jeans, que era azul, mudou para o marrom.
Com a imersão deste tecido na solução de água oxigenada ocorreu uma efervescência sobre o
tecido. Depois de cessado o processo de formação do gás, observou-se que o tecido tinha
voltado à cor original, porém estando um pouco mais claro que o original.
Interpretação Microscópica
Ao mergulharmos o tecido jeans na solução diluída de permanganato de potássio este
irá oxidar as moléculas de índigo, formando uma molécula que contem um grupo ácido
carboxílico e um grupo amida (Fig. 42). A presença destes grupos faz com o índigo se
solubilize na água. Os íons permanganato por sua vez são reduzidos a óxido de manganês.
Este formar um material insolúvel de cor castanha, cujas partículas ficam impregnadas entre
as fibras do tecido.
O tecido de cor castanha quando mergulhado na solução de água oxigenada leva o
óxido de manganês, que está impregnado em suas fibras, a entrar em contato com aquela
substância. Consequentemente ocorre a redução do óxido de manganês a íons manganês II
(solúvel em água). Além deste produto forma-se a água e o gás oxigênio, que é liberado para a
atmosfera.
Como o método leva a degradação de parte do índigo, pela formação de produtos
solúveis em água. O tecido ao final do processo apresenta uma coloração menos intensa, que
diminui quando da repetição de cada etapa.
Expressão Representacional
Oxidação do índigo (cor azul) com a formação do óxido de manganês (de cor
castanha)
Figura 42. Redução do óxido de manganês frente a água oxigenada com formação de gás oxigênio e íons
manganês II.
Reação de óxido-redução entre o óxido de manganês e a água oxigenada.
MnO2 + 4 H+ + 2 e- Mn+2 + 2 H2O
E°= +1,33 v
H2O2 O2 + 2 H+ + 2e-
E°= -0,68 v
MnO2 + H2O2 + 2 H+ Mn+2 + 2 H2O + 2 O2
(Marrom)
(Incolor)
E°= + 2,01 v
177
Experimento 4 - Colorindo como o índigo
Você já parou para pensar por que as calças jeans fazem tanto
sucesso entre os adolescentes?
A origem das calças jeans é curiosa. Ela surgiu da idéia de um
comerciante, Levi Strauss (Fig. 43), durante a corrida do ouro
nos Estados Unidos, por volta de 1850. Levi percebeu que a
roupa dos garimpeiros se desgastava rapidamente por conta do
trabalho pesado nas minas de ouro. Como possuía um grande
estoque de lonas, que não conseguia vender, pensou em produzir
calças mais reforçadas com aquele material. De início fez duas
ou três peças, mas o sucesso foi tanto que logo estava atendendo
uma grande quantidade de encomendas.
Figura 43. Levi Strauss.
Algum tempo depois Strauss passou a usar um brim azul, originado da cidade de Nînes,
daí a expressão “denim”. O nome jeans é uma corruptela da palavra Gênes (grafia
francesa para cidade de Gênova).
O corante utilizado para tingir este tecido era extraído de uma planta chamada índigo.
No início o processo de tintura era bastante demorado, e só cobria o tecido
externamente. Hoje, por meio de processos químicos, a tintura do tecido é mais rápida e
profunda.
Agora responda: para você quais deveriam ser as características ideais de um corante
para tingir tecidos?
Do que se necessita
•
•
•
•
•
•
Hidrossulfito de sódio (Na2S2O4), Corante Índigo;*
Solução 1M de hidróxido de sódio (NaOH);
Pedaço de tecido de algodão e de poliéster;
Tubo de ensaio com 2,5 cm de diâmetro;
Rolha de borracha, e uma conexão de vidro;
Tripé, lamparina, tela de amianto.
Como proceder
•
Monte o sistema como na figura 44 abaixo:
Figura 44. Aparelhagem para tintura com o índigo.
*Nota: Caso não seja possível obter o corante índigo puro, utilize um pequeno pedaço de tecido jeans novo (não desbotado). Ele
servirá como fonte daquela substância.
178
•
Misture uma pequeníssima quantidade de índigo (0,05 g) a 10 ml de água, aqueça a
mistura e tente tingir um pedaço de cada tecido mergulhando-os na suspensão obtida.
Observe e anote o que ocorre.
•
•
•
•
•
No tubo de ensaio dissolva 0,5 g (meia colher rasa de café) de hidrossulfito de sódio
(Na2S2O4) em 15 ml de água;
Adicione 5 ml da solução de hidróxido de sódio e 0,05 g (uma ponta de espátula) de
índigo a solução;
Feche o tubo de ensaio para evitar a entrada de ar, usando a rolha de borracha com a
conexão de vidro já encaixada;
Quando começar a ferver, mergulhe um pedaço do tecido de poliéster na solução e
aguarde alguns instantes antes de retirá-lo.
Faça o mesmo com o tecido de algodão
Observe e anote o que ocorre.
Observação macroscópica
A mistura de corante índigo com água, mesmo quando aquecido permanece incolor.
Embora as partículas de índigo se fragmentem ainda é possível percebe-las flutuando
dispersas na água.
O tecido branco quando imerso nesta mistura não alterou sua cor. Somente alguns
pontos de cor azul se formaram no mesmo.
Por outro lado, quando aquecemos a mistura de índigo com a solução contendo
hidrossulfito de sódio e hidróxido de sódio forma-se uma solução de cor amarela.
O tecido de algodão após ter sido embebido nesta solução e exposto ao ar passa da cor
amarela para o azul. Esta coloração é homogênea em toda extensão do tecido.
Repetindo o procedimento com o tecido sintético percebemos que não há alteração
alguma, mesmo usando a solução com hidrossulfito de sódio e hidróxido de sódio.
Interpretação microscópica
O índigo é um corante sólido, insolúvel em água. O aquecimento de uma mistura deste
corante em água forma uma dispersão, onde as partículas maiores são apenas fragmentadas,
não chegando a se solubilizarem. O banho de um tecido com esta mistura não permite colorir
o tecido efetivamente porque as partículas do corante são ainda muito grandes para
penetrarem nas fibras do tecido.
A insolubilidade do índigo se deve ao fato de suas moléculas possuírem como grupos
polares apenas duas carbonilas. Estas por sua vez não são capazes de formarem ligações de
hidrogênio com as moléculas de água.
A adição de hidrossulfito de sódio, que é um agente redutor, a solução converte as
moléculas de índigo a sua forma leuco, pelo rompimento de uma das ligações entre o oxigênio
e carbono de cada carbonila, o que resulta na formação de uma carga negativa sobre o
oxigênio (Fig. 45). Como conseqüência dessa carga negativa as interações entre as moléculas
de índigo na forma leuco e as moléculas de água são mais fortes, e o material torna-se solúvel.
Estando o índigo solubilizado na água, e, portanto com partículas dispersas em nível
molecular, pode penetrar nas fibras de algodão, impregnando-o em maior intensidade.
179
Ao retirarmos o tecido do banho e expondo-o ao ar, a forma leuco do índigo entra em
contato com o oxigênio, sendo oxidada a forma neutra, de cor azul.
O fato de o índigo não ter tingido o tecido sintético, mesmo após tratamento para sua
solubilização, se dá em conseqüência de que as cadeias poliméricas que formam suas fibras
estão muito próximas umas das outras (Fig. 46.b). Com isso não há espaço para entrada das
moléculas de índigo. Por outro lado, nas fibras de algodão, a conformação espacial das
moléculas de celulose o permite o alojamento das moléculas daquele corante entre as cadeias
poliméricas (Fig. 46.a).
Expressão Representacional
Redução do índigo a sua forma leuco.
Figura 45. Redução do índigo a sua forma leuco.
Cadeias poliméricas da celulose e do poliéster. Observe que entre as cadeias de celulose existe
um espaço bem maior que entre as cadeias de poliéster.
a)
b)
Figura 46. Estrutura dos polímeros das fibras de: a) celulose ; b) poliéster.
180
Experimento 5 – Usando a eletricidade para descolorir
Para você será que o processo de tinturaria gera algum impacto sobre a natureza?
Pelo que você observou no primeiro experimento qual o principal problema relativo ao
processo de tingir tecidos? Como será que a indústria resolve este problema?
Do que se necessita
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Grafite de lapiseira 2.0;
1 Ralador de verduras.
1 beterraba pequena;
Corantes alimentícios coloral;
Corantes sintéticos para tecidos;
Cloreto de sódio (sal de cozinha).
Grafite de lapiseira 2.0;
2 Garras jacaré;
2 Copos transparentes;
2 pilhas (com suporte) ou 1 fonte de voltagem de 3V;
Como proceder
•
Com o suporte, as pilhas, as garras jacaré e dois pedaços de grafite monte o
esquema conforme figura 47 abaixo:
•
Figura 47. Equipamento para eletrólise.
• Em seguida coloque em um copo com água três fatias finas de beterraba;
• Recolha 50 ml da solução que deve ter ficado colorida em um copo transparente;
• Adicione meia colher de chá de cloreto de sódio (NaCl);
• Mergulhe os eletrodos de grafite na solução;
• Observe o que ocorre e faça suas anotações.
• Para usar o coloral, misture inicialmente cada um destes corantes com álcool, agite a
mistura e faça uma filtração;
• Ao filtrado adicione uma quantidade equivalente de água e logo após o sal.
• Agora você já pode inserir os eletrodos de grafite e observar o que ocorre.
• As soluções com corantes comerciais podem ser feitas diluindo o material em água
diretamente. Em seguida mergulhe os eletrodos nesta solução e proceda com nos outros
casos
Anote suas observações.
181
Questões.
1) Qual a necessidade de se usar álcool para dissolver e coloral (urucum)?
2) Os dois corantes, açafrão e coloral, podem ser considerados substâncias?
3) Por que foi necessário adicionar água a solução alcoólica de urucum para realizar o
experimento?
4) No experimento que realizamos fez-se uso da eletricidade, podemos considerar que
todo processo se resume a uma transformação física ou a uma transformação química?
Justifique a sua resposta.
5) Considerando as fórmulas dos corantes utilizados no experimento e levando em conta
o tipo de reação do hipoclorito com os materiais orgânicos, justifique as observações
que se percebe junto ao pólo positivo.
6) Você conseguiria escrever as fórmulas dos produtos obtidos na reação que ocorre no
pólo positivo?
Observações Macroscópicas
Ao mergulhar os eletrodos de grafite na solução inicia-se um processo de efervescência, sendo
que no pólo positivo ela é menor que no pólo negativo. Nas imediações do pólo positivo as
soluções tornaram-se lentamente incolores. Próximo ao pólo negativo não houve alteração
relativa à cor, exceto para a solução de beterraba que mudou para uma coloração
amarronzada. Passados alguns minutos é possível perceber um odor que lembra o dá água
sanitária.
Explicação Microscópica.
Ao introduzirmos os eletrodos em uma solução de cloreto de sódio inicia-se o processo de
eletrolise desta substancia juntamente com a da água. No pólo positivo, onde os elétrons são
captados, ocorre a formação do gás cloro a partir dos íons cloro (Cl-1). Sendo que no pólo
negativo ocorre a formação do gás hidrogênio, devido a quebra da molécula de água. A
quantidade estequiométrica de gás hidrogênio é duas vezes maior que a do gás cloro. Por isso
no pólo negativo a produção de gás é mais intensa. Neste pólo também ocorre a formação de
íons OH-, o que reduz o pH em seu entorno.
A perda de cor da solução junto ao eletro positivo pode ser compreendida se levar em conta
que o gás cloro converte-se no íon hipoclorito na presença dos íons hidroxila. O hipoclorito
por sua vez é um forte agente oxidante, sendo capaz de quebrar com facilidade as duplas
ligações existentes nas moléculas orgânicas dos corantes (Fig. 48). Com o rompimento das
duplas ligações as moléculas deixam de absorver energia eletromagnética na região do visível,
e por conseqüência tornam a substância a qual pertencem incolor.
A formação do hipoclorito justifica também o fato de que a produção de gás no pólo positivo
seja tão menor que no pólo negativo.
A mudança da cor solução obtida a partir da beterraba, junto ao pólo negativo, pode ser
compreendida levando-se em conta que o componente que dá cor a esta solução é a betanina.
Esta substância é sensível as condições de pH do meio, e pH ácido suas moléculas sofrem
isomerização e formam a isobetanina, contudo esta substância continua sendo colorida. Já em
pH básico, a betanina sofre decomposição formando formando dois produtos- o ácido
betâmico e a ciclodopa- 5 – o – glicosídio. O ácido betâmico possui moléculas com várias
duplas ligações conjugadas, sendo, portanto, o responsável pela cor marrom (Fig. 49).
182
Expressão representacional
Reação que ocorre no ânodo (pólo positivo)
-
2 Cl Cl2
Cl2 + H2O HClO + HCl
-
HClO + HO- ClO + H2O
Reação que ocorre no cátodo (pólo negativo).
+
+
-
2 Na + 2 H2O + 2e- 2 Na + 2 OH + H2
Oxidação de duplas ligações com hipoclorito (March, 1968, p. 612):
Figura 48. Reação de oxidação de duplas ligações pelo hipoclorito.
Conversão da betanina em função do pH do meio (Dias, Guimarães e Merçon, 2003)
Figura 49. Transformações da betanina em relação ao pH do meio.
183
Experimento 6 - As cores dos objetos
No passado os seres humanos eram dependentes dos materiais obtidos na natureza para dar
cores aos tecidos de algodão, seda ou lã. Hoje em dia utilizamos na maior parte das vezes
produtos obtidos em laboratórios. Mas será que para cada cor existe um corante específico?
Como será que nossos antepassados produziam tons variados para cada cor? E como será que
isto é feito hoje na indústria?
Do que se necessita
•
•
•
•
Uma folha de papel cartão preto;
Folhas de papel celofane nas cores azul, vermelho,
verde, amarelo e violeta;
Cola e fita adesiva;
Pedaços de tecidos em cores diversas.
Como proceder
•
Inicialmente monte os filtros de luz. Para tanto recorte 5 pedaços
de papel cartão com dimensões 20 cm x 10 cm e dobre-os ao
meio. No quadro formado faça um recorte interno com
dimensões 6 cm x 6 cm. Fixe internamente em cada quadrado
vazado um pedaço de papel celofane de uma das cores, dobrado
em quatro camadas.
• Usando os filtros analise as mudanças de cores que irão ocorrer
com cada um dos pedaços de tecidos.
Anote suas observações
Levando em consideração o fato de que em nossos olhos existem células sensíveis
somente as cores vermelha, verde e azul-violeta, tente elaborar uma explicação para as
observações feitas.
A figura abaixo pode lhe auxiliar neste processo. Ela representa o fenômeno de
associação de feixes de luz monocromática (de uma só cor). Observe que na interseção dos
três feixes de luz a cor obtida é o branco e que, opostamente, quando associamos os filtros de
cor vermelha, verde e azul obtém-se o preto.
Figura 50. Representação da síntese aditiva das cores.
184
Observação Macroscópica
Os resultados obtidos pela disposição dos filtros de luz sobre os pedaços de tecidos coloridos
podem ser esquematizados como segue:
Tecido
Cor básica
Vermelho
Verde
Violeta
Vermelho
--Preto
Preto
Cor do tecido/ Cor obtida
Verde Violeta Amarelo
Preto Preto Vermelho
--Preto
Verde
Preto
--Preto
Azul
Preto
Verde
Violeta
Cor
composta
Amarelo
Vermelho Verde Preto
--Verde
Magenta **
Vermelho Preto Violeta Vermelho
Azul
Azul
Preto
Verde Violeta
Verde
--** equivale a cor da solução diluída de permanganato de potássio
Explicação Microscópica
As cores que observamos nos objetos são resultado de dois fenômenos: o primeiro representa
a interação da luz com a matéria, o segundo refere-se a interpretação pelo cérebro dos
estímulos luminosos recebidos por nossa retina. Esta possui três conjunto de células, cada um
capaz de perceber a radiação eletromagnética na faixa de comprimento de ondas
correspondente ao que chamamos de cor vermelha, verde e violeta. A combinação dos
estímulos luminosos é interpretada pelo nosso sistema nervoso como a sensação de cor.
No que se refere a interação da energia (luz) com a matéria o que ocorre é que dependendo da
estrutura molecular de cada composto determinadas porções do espectro visível podem ser
absorvidas, enquanto outras podem ser refletidas. A radiação luminosa refletida é que irá
excitar nossa retina.
A combinação de luz que forma as cores pode ser entendida da seguinte maneira. Um material
branco é aquele que reflete todas as cores. Um material vermelho, verde ou violeta reflete a
cor correspondente e absorve as demais. Estas são as chamadas cores primárias, não sendo
obtidas pela combinação de raios luminosos de outras cores.
As cores amarelo, azul e magenta, designadas secundárias são obtidas pela combinação dos
seguintes raios luminosos, respectivamente: vermelho e verde; violeta e verde; vermelho e
violeta.
Para compreender a ação dos filtros sobre os tecidos devemos ter em mente que eles são
capazes de deixar passar somente os raios luminosos correspondentes a cor que representam,
absorvendo as demais. Assim o filtro vermelho permite a passagem apenas do vermelho, que
é uma cor primária. O filtro azul, por sua vez, permite a passagem do verde e do violeta, já
que é uma cor secundária formada pela combinação de raios luminosos associados a estas
duas últimas cores. Os demais agem de forma semelhante.
185
Exemplificando com alguns dos resultados obtidos (Fig. 51).
•
•
•
•
O tecido vermelho foi percebido como preto, frente aos filtros verde e violeta, pois
estes dois filtros, de cor primária não permitem a passagem da luz vermelha.
O filtro azul também leva ao mesmo resultado, pois permite a passagem apenas da luz
verde e violeta.
O filtro azul sobre o tecido verde não altera a cor deste, pois permite, além dos raios
violeta, a passagem da luz verde.
O filtro amarelo por sua vez é capaz de absorver a cor violeta, deixando passar o
vermelho e o verde. Assim quando sobreposto a um tecido azul, imprime a sensação
de verde, pois bloqueia a luz vermelha, que é um dos componentes da cor azul.
Raciocínios semelhantes podem ser desenvolvidos para as demais cores dos tecidos.
Expressão representacional
Objeto
vermelho
reflete o
vermelho e absorve as demais
cores
Objeto a verde reflete a cor verde
e absorve as demais cores
Objeto violeta reflete o violeta e
absorve as demais cores
Objeto azul reflete apenas a cor
verde e violeta
Objeto amarelo reflete apenas as
cores vermelha e verde
Objeto magenta reflete as cores
vermelha e violeta
Figura 51. Representação da relação entre absorção da luz e formação das cores.
O fenômeno também pode ser representado pelo círculo cromático. Nas regiões onde ocorre
sobreposição das cores primárias forma-se uma cor secundária. Em conseqüência, o material
corante que possui uma cor secundária deve absorver a cor primária que no gráfico está em
posição oposta. Veja que a região em cor magenta está em posição oposta ao verde, logo deve
absorver esta cor e refletir o azul e o vermelho como já ressaltamos.
Figura 52. Representação da síntese aditiva das cores
186
Experimento 7 - A luz e os corantes
Você saberia explicar de que maneira um corante ao ser aplicado sobre um tecido de algodão
faz com que a cor deste material deixe de ser o branco?
As cores dos corantes
Do que nos vamos precisar
•
•
•
•
•
•
•
•
Uma Beterraba;
Corante açafrão;
Corante coloral (corante de urucum);
Corantes sintéticos para tecido (obtidos em
armarinhos);
Um ralador;
O espectroscópio montado conforme roteiro
acima;
Uma lanterna;
Copos de plástico transparentes.
Como proceder
Inicialmente vamos obter as soluções;
Em um copo com água fervida coloque uma porção de beterraba ralada.
Deixe descansar por pelo menos cinco minutos;
• Repita o processo com o coloral e o açafrão, porém use álcool ao invés
da água, e filtre o material colhendo cada filtrado em um copo
transparente;
• Para usar os corantes sintéticos dissolva 1 g ( uma colher rasa de café)
em 100 ml de água;
Transfira 15 ml de uma das soluções para um copo de plástico transparente, encaixe-o
na parte superior do espectroscópio, posicione a lanterna acessa sobre a solução e
observe através da lupa o espectro formado;
Repita este último procedimento para as outras soluções, e compare os espectros
obtidos com aquele que se forma quando a luz da lanterna é projetada diretamente no
espectroscópio, sem que se use nenhuma das soluções;
•
•
•
•
Obs. A solução que será colocada para análise deve ter uma concentração tal que permita a
passagem de um pequeno raio de luz, de maneira que se possa perceber seu espectro. Caso
isto não ocorra acrescente um pouco de água a mesma para diluí-la.
Anote suas observações.
1) Pelas observações que você fez de que maneira os corantes atuam para dar cor aos
materiais?
2) Quando observamos um material de cor verde o que estar acontecendo com a luz que
incide sobre este material? E se o material tem a cor amarela, o que está ocorrendo?
187
3) Quais devem ser as características dos constituintes de uma substância para que ela
apresente a propriedade de ter cor?
Montagem do espectroscópio 3
Do que vamos precisar
• 50 cm de cano de esgoto com diâmetro de 40 mm.
• 1 conexão em Y para tubos de 40 mm;
• Duas lentes de 4 ou 5 dioptrias (4 ou 5 graus) – elas
podem ser obtidas de binóculos comprados em camelôs.
• 1 junta redutora de tubos de 50 mm para 40 mm;
• Um tampão de 40 mm.
• Um CD.
• Um parafuso de M5 com 10 cm de comprimento, e outro
com 5 cm. Mais três porcas e duas arruelas;
• Cola de silicone ou outra de secagem rápida.
• Um pedaço de madeira com dimensão 20 cm x 20 cm
(pode ter qualquer formato). Será usado como base de
sustentação do conjunto.
Como proceder
Primeiramente iremos montar o sistema da difração (Fig. 53). Sobre um
CD de boa qualidade recorte um disco de 36 mm de diâmetro. Este disco
será nossa rede de difração. Fure a junção em Y com uma broca de 5
mm na interseção das linhas de centro, encaixe o parafuso e fixe sobre
ele o disco que foi recortado. Tome o cuidado de observa qual o melhor
direcionamento da rede de difração.
Figura 53. Sistema de difração do espectroscópio.
3
Adaptado de Netto (2007).
188
Desmonte o binóculos e retire as duas lentes focais. Uma delas será usada como lente de
campo, tornando os raios de luz incidentes paralelos entre si, a outra servirá como lupa,
facilitando a visualização do espectro. Para encaixar a lente de campo recorte um anel de
papel cartão com diâmetro externo de 40 mm e interno de 30 mm. Cole a lente sobre este anel.
Para encaixar a lupa, adapte o suporte da lente do binóculos, e se isto não for possível repita o
procedimento da lente de campo.
Para finalizar encaixe sobre a lente de campo um pedaço de cano no qual se adaptou a luva de
redução. O comprimento do cano deve ser igual a distancia focal da lente (Fig. 54). Para
tomar esta medida, aponte a lente para o sol e procure focalizar os raios de luz em um único
ponto, em seguida usando uma trena meça a distancia da lente até o ponto luminoso formado.
Figura 54. Espectroscópio para análise das cores das soluções.
Para fixar o espectroscópio em uma base de madeira, parafuse um tampão de 40 mm a esta
base e use um pedaço de cano de 7 cm para encaixá-lo na montagem.
Observações Macroscópicas
Fazendo a luz incidir diretamente no espectroscópio foi possível ver todas as cores do
arco-íris (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta) formando uma linha. Ao
colocar as soluções coloridas sob a lanterna, e observando a luz que as transpassa com o
aparelho, percebeu-se que algumas cores ou tornavam-se muito fracas ou deixavam de ser
vistas.
Com a solução de beterraba foi possível perceber apenas as cores azul e vermelho.
Com as soluções de corantes vermelho, verde e violeta, apenas a respectiva cor foi percebida.
Com a solução de corante amarela pode-se perceber as cores vermelha e verde, as demais não
foram vistas. Com a solução roxa as cores vistas foram o vermelho e o violeta. Usando a
solução de azul viu-se somente o verde e o violeta.
189
Interpretação Microscópica
Para entender a decomposição da luz em suas diversas cores pelo espectroscópio
devemos levar em consideração que a luz pode ser vista como um fenômeno ondulatório. A
luz branca (visível) seria um somatório de ondas com comprimentos que variam desde 400 até
700 nm. Cada cor do espectro corresponde a uma porção desta faixa de comprimentos de
onda: o vermelho (625 a 740 nm) é que tem o maior comprimento; o violeta (380-440 nm) é a
que tem o menor comprimento de onda.
Assim como as demais ondas, a luz também pode sofrer difração. Este fenômeno
consiste em um desvio na trajetória de uma onda, quando esta passa por um orifício, ou tem
que contornar um obstáculo, cujas dimensões são da mesma ordem do seu comprimento de
onda. No espectroscópio, o disco, feito com o CD, apresenta ranhuras da ordem 1/625 mm
(pois o CD contém 625 ranhuras/mm). Estas ranhuras estão em uma dimensão próxima a do
comprimento de onda da luz visível. A radiação luminosa ao incidir sobre estas ranhuras
sofre, assim, difração de seus raios.
O desvio na trajetória de cada onda está diretamente relacionado com o seu
comprimento de onda. Por isso, a difração é utilizada para separar os componentes de uma
fonte que emite ondas em diversos comprimentos. O feixe luminoso, ao incidir sobre o disco
do CD, terá seus raios desviados em ângulos diferentes, que dependem do comprimento de
onda. E, como já dissemos, as cores correspondem a faixas de comprimento de onda
específicos. Com a propagação dos raios luminosos, após a difração, eles se afastam e os
percebemos isoladamente.
As diferentes faixas de cores, percebidas nos espectros, devem-se ao fato de que em
cada solução temos substâncias corantes diferentes. Cada substância é formada por moléculas
capazes de absorver energia luminosa em determinadas regiões do espectro visível. Estas
absorções eliminam, por assim dizer, algumas cores (comprimentos de onda), sendo que as
demais são refletidas ou passam diretamente pela solução. O espectro observado para cada
solução indica quais são as cores que não estão sendo absorvidas (Fig. 55).
Expressão representacional
a)
Refração da luz branca
b) Refração da luz que emerge de uma
solução colorida
Figura 55. Representação do processo de refração da luz após passagem pelas soluções.
190
Experimento 8 – Ultravioleta: a cor invisível
Em muitas boates é muito comum o uso de uma lâmpada especial, chamada de luz negra. Este
tipo de luz faz brilhar com intensidade muitos objetos de cor branca, conferindo certa beleza.
Mas para você faz sentido falar em luz negra? O que será que este tipo de lâmpada tem haver
com os corantes?
Do que vamos precisar
Para luminária
• Uma lâmpada de luz negra de 28 w, para bocal
comum (110 v ou 220 v);
• Um pedaço de cano de PVC de 75 mm de largura
por 15 cm de comprimento com um tampão;
• Um bocal para lâmpadas;
• Fio elétrico flexível e um conector para tomadas;
Para o experimento
• Pedaços de tecido em cores variadas, sendo ao menos um na cor branca;
• Uma caixa de algodão hidrófilo (aquele usado para limpar machucados.);
• Folha de papel branco.
Como proceder
•
•
•
Montagem da luminária.
Monte a extensão ligando o bocal ao conector de energia.
No centro do tampão de 75 mm faça um furo com 2,5 cm encaixe
a lâmpada de luz negra e enrosque-a no bocal.
Por fim encaixe o tubo de 75 mm no tampão, conforme figuras
abaixo:
.
.
b)
a)
Figura 56. a) Componentes da luminária b) Luminária montada
Agora, em um ambiente com pouca iluminação, coloque os pedaços de tecidos, um
chumaço de algodão e um pedaço de papel sob a luminária ligada e observe o que ocorre.
191
Questões
1) Pelas suas observações quais materiais brilham sob a luz negra?
2) Se o papel e o algodão são feitos de celulose por que será que eles se comportam
diferentemente sob a luz negra?
Observação Macroscópica.
Ao colocarmos o papel, o tecido de algodão e o chumaço de algodão hidrófilo, sob a luz
negra observamos que tanto o papel quanto pedaço de tecido ficaram brilhantes. O mesmo
aconteceu com a água mineral com gás. Já o chumaço de algodão permaneceu escuro, sem
brilho algum.
Explicação Microscópica.
As lâmpadas de luz negra são assim chamadas por emitirem radiação luminosa em um
comprimento de onda que os nossos olhos não percebem - o ultravioleta (UV).
No papel e no tecido de algodão existem substâncias que foram acrescentadas para
minimizar o aspecto amarelado que aqueles materiais adquirem com o tempo, devido a
formação de flavonóides (derivados da oxidação da celulose). A substância mais usada
pela indústria é o Blankophor B (Fig. 57), que absorve energia na faixa de comprimento
do UV e a devolve ao meio com comprimento de onda na região do visível (400 nm). Este
comprimento de onda equivale a cor azul que é absorvida pelo papel e algodão
envelhecidos. Assim quando colocamos as amostras de papel e de algodão sob a luminária
estas passam a brilhar porque parte a luz ultravioleta, que ela emite, está sendo convertida
para uma cor que conseguimos enxergar.
Expressão Representacional
Corante que converte luz ultravioleta em luz visível.
Figura 57 . Corante capaz de converter radiação ultravioleta em luz visível.
192
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