Escala de pH

A escala de pH é uma ferramenta utilizada como parâmetro na medição do potencial hidrogeniônico (pH) de uma solução. Essa escala consiste em uma faixa numérica que varia de 0 a 14, utilizada para definir se uma solução tem caráter ácido, básico ou neutro. O pH de uma solução pode ser verificado, de forma quantitativa, através do pH-metro que é um equipamento eletrônico que determina o nível de acidez ou basicidade do meio.

Outra forma de verificar o pH, de forma qualitativa, é através de indicadores ácido-base naturais, fitas indicadoras ou papel tornassol. O princípio desses métodos consiste na mudança de cor da solução, da fita e do papel. Os métodos qualitativos são dependentes do auxílio de escalas colorimétricas de referência para indicar o pH da solução e o nível de acidez ou basicidade do meio.

Uma forma simples e acessível de verificar o pH de soluções é através do extrato de repolho-roxo. Esse extrato contém antocianinas que, em solução, atuam como um indicador ácido-base natural. As antocianinas apresentam uma ampla faixa de variação de cores, possibilitando identificar diferentes níveis de acidez e basicidade do meio.

Em sala de aula, a construção da escala de pH com extrato de repolho-roxo é uma ferramenta poderosa para potencializar o processo de ensino-aprendizagem de ácidos e bases, podendo ter sua aplicação estendida a diferentes assuntos correlatos, como equilíbrio químico e estudo de reações químicas.

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Resumo sobre escala de pH

• A escala de pH é uma faixa numérica, que varia de 0 a 14, utilizada como parâmetro na medição do potencial hidrogeniônico (pH) de uma solução.
• A escala de pH serve para determinar se uma solução é ácida, neutra ou básica.
• O pH pode ser medido de forma quantitativa, através do pH-metro, e pode ser verificado de forma qualitativa, através de substâncias indicadoras ácido-base, fita de papel indicadora ou papel tornassol.
• A escala de pH pode ser trabalhada em sala de aula com o uso de soluções de substâncias comuns do cotidiano dos estudantes e extratos de substâncias indicadoras. 
• Algumas substâncias do cotidiano que apresentam pH ácido e que podem ser utilizadas são: vinagre, suco de limão, refrigerantes, água gaseificada e leite.
• Algumas substâncias do cotidiano que apresentam pH básico e que podem ser utilizadas são: sabão em pó, bicarbonato de sódio, água sanitária, soda cáustica e remédios antiácidos.
• O extrato de repolho-roxo pode ser utilizado como um indicador ácido-base natural, pois é de fácil acesso e tem baixo custo.

O que é a escala de pH?

A escala de pH é uma ferramenta utilizada como parâmetro na medição do potencial hidrogeniônico (pH) de uma solução. É uma faixa numérica utilizada como parâmetro para determinar o caráter ácido ou básico de uma solução. Essa escala varia de 0 a 14, e também pode ser dada junto a uma faixa colorimétrica, que auxilia na determinação do pH do meio de forma qualitativa através da mudança de cor da solução.

Para que serve o pH?

A escala de pH serve como parâmetro na determinação do caráter ácido-base de uma solução.

Soluções que apresentam valores de pH menores que sete, são classificadas como ácidas, enquanto soluções que apresentam valores de pH maiores que sete, são classificadas como básicas.

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Como medir o pH?

O pH pode ser medido através do pH-metro, um equipamento eletrônico que converte a tensão gerada por um eletrodo, imerso na solução, em valores de pH que variam de 0 a 14. Apesar de o pH-metro ser o método mais preciso de medição do pH, essa medição pode ser feita através de métodos qualitativos, utilizando fitas indicadoras de pH ou papel tornassol.

Esses dois métodos são parecidos e consistem em mergulhar a fita, ou o papel tornassol, na solução e verificar a mudança de cor da fita e do papel. A fita indicadora de pH apresenta uma escala colorimétrica de referência, utilizada para estimar o valor aproximado do pH da solução.

Já o papel tornassol é específico para o meio. O papel azul é utilizado para identificar soluções ácidas, enquanto o papel vermelho é utilizado para identificar soluções básicas. Em meio básico, o papel tornassol vermelho muda de cor, passando a apresentar uma coloração azul. Já o papel tornassol azul, em meio ácido, passa a presentar uma coloração vermelha. Quando o meio está neutro, não há mudança na cor do papel.

Tabela de pH

Diferentes soluções do nosso cotidiano e fluidos do nosso corpo apresentam valores de pH distintos, como mostra a tabela abaixo:

Trabalhando a escala de pH em sala de aula

A escala de pH pode ser trabalhada em sala de aula com o uso de fitas indicadoras de pH, papel tornassol ou indicadores químicos. A fita indicadora e o papel tornassol podem ser utilizados para verificar uma série de soluções nas aulas, visando descobrir a função inorgânica e a caracterização de substâncias comuns do cotidiano.

O uso dos indicadores químicos, além de apresentar a mesma função anterior, acrescenta às aulas o fator curiosidade, pois envolve a mudança de coloração das soluções. Isso desperta a curiosidade dos alunos e aumenta a conexão com o assunto abordado. Entre os principais indicadores, estão a fenoftaleína, o azul de bromotimol e o vermelho de metila, cujas variações de coloração, com suas respectivas faixas de pH, estão descritas na tabela abaixo:

Entretanto, nem sempre é possível ter esses indicadores à disposição para aplicação em sala de aula, assim os indicadores naturais surgem como uma alternativa prática e acessível. Entre eles, destacam-se:

• a curcumina, presente na cúrcuma, e
• as antocianinas, presentes em uma grande variedade de frutas, vegetais e grãos.

A curcumina apresenta coloração amarela em meio ácido e cor avermelhada em meio básico. Já as antocianinas se destacam pela sua versatilidade, apresentando uma ampla faixa colorimétrica, o que permite não só determinar o pH de uma grande variedade de soluções como oferece a possibilidade de emular uma escala de pH.

Essas substâncias podem ser utilizadas em sala de aula como indicadores ácido-base, unindo a prática experimental e a mudança de coloração ao misturar soluções com diferentes faixas de pH. Esses experimentos proporcionam um bom envolvimento dos alunos com a proposta pedagógica.

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Escala de pH e o repolho-roxo

O repolho-roxo é rico em antocianina, fator que contribui para a sua coloração roxa. Como mencionado anteriormente, a antocianina permite não só determinar a acidez ou basicidade das soluções, como também montar uma escala colorimétrica de pH. Essa aplicação é possível a partir do extrato de repolho-roxo, que pode ser obtido a partir de uma rápida extração a quente do pigmento. A verificação do pH e da escala colorimétrica pode ser feita adicionando uma fração do extrato de repolho-roxo às soluções.

O quadro abaixo mostra alguns tipos de soluções, com suas respectivas cores e valores aproximados de pH, quando misturadas ao extrato do repolho-roxo:

Essas substâncias são comuns no cotidiano e podem ser facilmente utilizadas em uma proposta pedagógica devido à acessibilidade dos materiais. O indicador também é acessível, pois o repolho-roxo pode ser facilmente encontrado em feiras livres e supermercados. Como a obtenção da cor é imediata após a mistura do extrato às soluções, esse experimento pode ser facilmente feito em aulas de ensino fundamental e médio, que duram entre 45 e 60 minutos.

Vale destacar que a extração do repolho-roxo deve ser feita previamente, antes da aula, para que o tempo em sala seja empenhado apenas na mistura das soluções e na montagem da escala. No decorrer do experimento, é importante dar aos estudantes uma referência visual da escala colorimétrica de pH, considerando que a intensidade da coloração varia de acordo com a concentração das substâncias no meio.

A escala de pH montada a partir das soluções podem ser utilizadas para introdução ou aprofundamento de discussões sobre ácidos e bases, sendo essa a sua principal aplicação em sala de aula. Porém, o indicador de repolho-roxo também pode ser abordado no estudo de reações químicas e até no estudo de equilíbrios, em que normalmente é abordada a relação entre o potencial hidrogeniônico (pH) e o potencial hidroxilônico (pOH).

Créditos das imagens

^[1] Wikimedia Commons

^[2] Wikimedia Commons

Fontes

ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

CHANG, Raymond. Química Geral: conceitos essenciais. 4ªed. São Paulo: McGraw-Hill, 2007.

CUNHA, Marcia B.; LIMA, Fernanda O. A saga do repolho roxo. Quím. nova esc., v. XX, n YY, p. xxx, 2021.