Guinguette Marais Poitevin

O papel Litmus é o membro mais reconhecido dos indicadores químicos. Como a maioria do papel de tornesol, o tornesol muda de cor quando exposto a uma solução ácida ou básica. A escala de pH simples varia entre 0-14, sendo 0 o mais ácido, 7 o mais neutro, e 14 o mais básico ou alcalino. O papel de tornesol é normalmente utilizado em aulas de ciências educacionais. Devido ao seu amplo reconhecimento, tornou-se também uma referência cultural na nossa sociedade. É comum utilizar o termo teste de tornassol quando se refere a um teste em que um único factor determina o resultado.

Antecedentes

Papel de tornassol permite a um observador a oportunidade de avaliar o pH de uma amostra. pH é uma forma de caracterizar a natureza relativa ácida ou básica de uma substância com base na sua concentração de iões de hidrogénio. Um íon é um átomo que transporta uma carga eléctrica e é, portanto, reactivo com o seu ambiente. Uma substância ácida liberta iões de hidrogénio (H+) na água. Os ácidos são conhecidos como dadores de protões porque o ião H+ tem um protão com carga positiva extra, tentando estabilizar-se a si próprio através da combinação com um ião com carga negativa. Uma substância básica liberta um ião de hidróxido (OH-) na água. As bases são chamadas aceitadores de prótons porque o ião hidróxido aceitará um próton para se estabilizar a si próprio. Curiosamente, quando ácidos e bases são combinados, o resultado é um sal neutro. Por exemplo, um ácido forte como o ácido clorídrico combinado com hidróxido de sódio (uma base forte) resulta numa reacção de neutralização com os subprodutos do cloreto de sódio (sal de mesa) e da água.

pH é um indicador biológico importante porque a maioria das formas de vida têm uma gama muito pequena de pH em que podem sobreviver. Por exemplo, a relação ácido-base no corpo humano é um equilíbrio delicado. Mesmo uma ligeira alteração do pH do sangue em qualquer direcção pode resultar em morte. As plantas são também susceptíveis a pequenas alterações de pH no solo. É por isso que o solo demasiado ácido para uma planta é neutralizado com fertilizante de carbonato de cálcio, uma base.

A escala de pH simples varia de 0-14, sendo 7 neutro. Números inferiores a 7 são considerados ácidos e números superiores a 7 são considerados básicos. Quanto menor for o número, mais ácida é a solução. Isto significa que uma substância com um pH de 1 teria uma maior capacidade de doar um próton a outra molécula ou íon do que uma substância com um pH de 4. Por exemplo, o ácido sulfúrico é muito eficaz na transferência de um íon hidróxido, enquanto que o ácido acético (vinagre) não é. Portanto, o ácido sulfúrico é considerado como um ácido forte e o ácido acético é considerado como um ácido fraco. Da mesma forma, existem também bases fortes e fracas. Uma base forte como o hidróxido de potássio, com os seus iões de hidróxido mais abundantes, aceitará mais facilmente prótons do que uma base fraca como o amoníaco. Quanto maior for o número, mais forte será a base.

Embora o papel de tornassol seja eficaz para indicar se uma substância é ácida ou básica, não pode reportar um valor numérico exacto de pH. Indicadores universais ou medidores de pH são utilizados para este fim. Os indicadores universais são compostos por uma variedade de materiais, cada um mudando diferentes cores a diferentes valores de pH, o que permite ao observador determinar com maior precisão onde a solução em questão cai na escala de pH. Os indicadores universais podem ser impregnados em papel e transformados em papel de pH ou podem ser utilizados na forma líquida. É fornecido um cartão de cor de referência com cada indicador universal que correlaciona uma determinada cor com uma gama de pH. De um modo geral, a maioria dos indicadores universais são precisos dentro de dois valores na escala de pH. Por exemplo, um resultado verde poderia indicar um pH de 8-9. Isto significa que os indicadores universais podem determinar quantitativamente o pH de uma amostra dentro de uma determinada gama.

medidores de pH permitem uma quantificação ainda mais precisa, utilizando electricidade para determinar um valor numérico de pH. Uma sonda é colocada na amostra de teste e uma corrente de electricidade flui através da sonda. Uma vez que a electricidade é composta por electrões, que têm uma carga negativa, a força da corrente que flui através do medidor é directamente proporcional à concentração de iões de hidrogénio. Quanto mais iões de H+ na solução, mais corrente fluirá através do medidor. Este número é então convertido num valor numérico de pH que pode ser lido pelo observador.

História

O termo litmus vem de uma palavra nórdica antiga que significa “tingir ou colorir”. Isto é apropriado desde que os líquenes utilizados para fazer tornesol também são utilizados para tingir tecidos há centenas de anos. Muito pouca informação está disponível sobre o início do tornassol. Há alguns dados que sugerem que o papel de tornassol foi desenvolvido por J.L. Gay-Lussac, um químico francês durante o início dos anos 1800. Gay-Lussac é mais conhecido pela sua Lei de Combinação de Volumes, que afirma que sempre que os gases se formam ou reagem uns com os outros a uma temperatura e pressão constantes, os seus volumes estão em pequenos rácios de número inteiro. Por outras palavras, quando os gases se combinam, fazem-no sempre da mesma forma, desde que a temperatura e a pressão se mantenham as mesmas.

Matérias-primas

As matérias-primas primárias utilizadas para fazer papel de tornassol são celulose de madeira, líquenes, e compostos adjuntos. O papel de tornesol, como o seu nome indica, é composto principalmente de papel. O papel usado para fazer papel de tornesol deve estar livre de contaminantes que possam alterar o pH do sistema que está a medir. Como a maioria do papel, o papel de tornesol é feito de celulose de madeira. A madeira é tratada com solventes antes do fabrico do papel, a fim de remover material resinoso e lignina da madeira. Um dos solventes mais comuns nos Estados Unidos é um sulfato – sulfato de sódio ou sulfato de magnésio.

A capacidade do papel de tornesol mudar de cor quando exposto a um ácido ou base é o resultado da infusão de papel de tornesol com líquenes. No mundo vegetal, os líquenes são únicos na medida em que são na realidade dois organismos distintos, um fungo e uma alga, vivendo como um só. Os botânicos classificam os líquenes como fungos porque são os fungos que são considerados como sendo responsáveis pela reprodução sexual. No entanto, cada líquen tem o seu próprio nome distinto. Foram identificados cerca de 15.000 tipos diferentes de líquenes. Os líquenes podem ser encontrados a crescer em rochas, árvores e paredes, no solo e mesmo debaixo de água, em praticamente todos os tipos de climas. Os líquenes são normalmente utilizados como bitola para a qualidade ambiental, porque são sensíveis a vários poluentes. Várias variedades de líquenes são utilizadas para produzir tornesol, incluindo rocella tinctoria, nativa do Mediterrâneo, e lecanora tartarea, um líquen comum nos Países Baixos. De facto, a Holanda é um dos maiores produtores de produtos de papel de tornassol.

Design

A maioria do papel de tornesol e outros tipos de indicadores de pH são vendidos através de casas de fornecimento científico. O papel de tornesol está disponível tanto nas variedades vermelho como azul. A cor natural do papel de tornesol é o azul. Quando colocado numa solução ácida, o papel azul torna-se vermelho. O papel de tornesol vermelho é misturado pela primeira vez com um ácido quando é feito. Isto faz com que o papel apareça vermelho. Quando colocado na presença de uma base, o papel volta à sua cor azul natural.

O Processo de Fabrico

A produção de papel de tornesol tem muitas características em comum com o fabrico de papel. Neste processo, a pasta de madeira é convertida em papel, o papel é infundido com a solução de líquen, e o papel é seco e embalado.

Conversão de pasta de madeira

• 1 Nesta primeira etapa, a madeira é triturada e misturada com um solvente e água sob pressão de vapor. A massa resultante é chamada pasta de madeira. A pasta é espalhada sobre uma correia de rede de arame e passa por cima de rolos. Isto cria
  

  A escala de pH.

  uma camada fina que pode ser seca e transformada em papel utilizável. Uma caixa de madeira por baixo da correia prende o escoamento da água. Uma vez que existe fibra recuperável nesta água, esta é re-misturada com a polpa.

• 2 Para acelerar o processo de secagem, são utilizadas bombas de sucção de ar por baixo da correia. À medida que o papel se move ao longo da correia, passa debaixo de uma rede ou de um cilindro de arame chamado “dandy roll”. O objectivo do rolo de papel dandy é dar ao papel uma trama ou marca de água que identifique a qualidade do papel e o fabricante. O papel continua na sua viagem ao longo da correia transportadora onde é pressionado entre dois rolos revestidos de feltro (rolos de sofá) que forçam as fibras a unir-se expressando água adicional.
• 3 A partir destes rolos de marreta, o papel é empurrado através de dois conjuntos de rolos de prensa metálicos lisos, deixando o papel com um acabamento liso. O papel é completamente seco, sujeitando-o a rolos aquecidos, cortados por cortadores rotativos e enrolados em bobinas.

Infusão de líquenes

• 4 Para tornar o pH do papel activo, é então infundido com uma solução aquosa constituída principalmente por líquenes. Isto é feito fazendo correr o papel através de um banho da solução. Absorve a solução e é depois passada para permitir a sua fermentação e secagem.
• 5 Os líquenes podem fermentar na presença de carbonato de potássio e amoníaco. Após a fermentação, a massa tem uma cor azul e é depois misturada com giz. O papel de tornassol azul é preparado impregnando papel branco numa infusão da mistura de tornassol acima mencionada. O papel é então cuidadosamente seco ao ar livre. O tornesol vermelho é preparado de forma semelhante, mas uma pequena percentagem de ácido sulfúrico ou clorídrico é adicionada para fazer com que fique vermelho.

Embalagem

• 6 Depois de preparado, o papel é enviado para uma estação de embalagem final. O papel de tornassol é tipicamente vendido em tiras pré-cortadas. Os fabricantes colocam as tiras em frascos de plástico re-seláveis. É importante que a embalagem evite que as tiras fiquem expostas à humidade, uma vez que qualquer líquido que entre em contacto com o papel de tornassol pode fazer com que o indicador mude de cor. É possível, embora não tão comum, comprar papel de tornesol em rolos que podem ser cortados pelo utilizador. Os fabricantes também fornecem instruções escritas com cada embalagem de papel de tornesol para que o utilizador saiba como utilizar correctamente o produto. No caso de papéis indicadores ou soluções universais, as instruções escritas não são suficientes. É também fornecida uma ficha de referência a cores para que o utilizador possa comparar o resultado do teste com a ficha de referência para determinar o pH.

O Futuro

O papel Litmus continuará certamente a ser usado extensivamente na educação devido ao seu custo razoável e facilidade de utilização. No entanto, algumas variedades de líquenes estão a extinguir-se. Como resultado, é possível que os fabricantes de papel de tornassol possam mudar para materiais sintéticos no futuro. Isto já está a ser feito por fabricantes de outros tipos de papéis de pH. Além disso, porque o papel de tornesol não pode dar resultados quantitativos, não pode substituir outros papéis de pH e medidores de pH. De facto, a tendência é tornar os indicadores de pH ainda mais precisos e menos subjectivos. Uma dessas tendências é a utilização de sondas de fibra óptica em medidores de pH a fim de os tornar ainda mais sensíveis.