Laboratório virtual de colorimetria: calibração da glicose

Este laboratório virtual de colorimetria segue a prática obrigatória do AQA A-level Biology sobre glicose: uma série de diluições, uma curva de calibração colorimétrica e uma amostra desconhecida de "urina". Os alunos aquecem seis padrões de glicose com reagente de Benedict, retiram o precipitado vermelho, escolhem um filtro, zeram com um branco e leem cada tubo três vezes. As absorbâncias médias dão uma curva de calibração, e a curva dá a concentração da amostra desconhecida. Todos os valores abaixo foram lidos na simulação.

Alinhamento com o currículo

• AQA A-level Biology (7402), prática obrigatória 11: uma série de diluições de glicose e uma curva de calibração colorimétrica para achar a concentração de glicose de uma amostra desconhecida de "urina" (especificação 3.6.4.2, controle da glicemia).
• AP Chemistry, Topic 3.13 Beer–Lambert law (SAP-8.C): o mesmo método da prática de investigação guiada sobre a porcentagem em massa de cobre no latão, que tem sua própria configuração pronta (veja Extensão).

O Simulic não é afiliado à AQA nem ao College Board, nem endossado por eles.

Antes do laboratório (5 min)

Peça aos alunos que se comprometam com uma previsão, no papel ou como pergunta 1 do link da turma:

"Padrões com cada vez mais glicose são aquecidos com reagente de Benedict, o precipitado vermelho é retirado e a solução que sobra é lida através de um filtro vermelho. O que acontece com a absorbância quando a concentração de glicose aumenta?"

Muitos alunos esperam "mais glicose, mais cor, mais absorbância".

Método na simulação

1. Clique na aba Calibração. Mantenha Ensaio: Glicose – reagente de Benedict (amostra de urina) e Padrões: Proporcional (até 10 mL), e deixe Ruído e Retirar precipitado (centrifugar) marcados.
2. Leia a tabela de diluição: S1 a S6 têm de 0 a 10 mL de solução estoque de 10 mmol/L completados a 10 mL, ou seja, de 0 a 10 mmol/L.
3. Ajuste Filtro em Vermelho 660 nm e clique em Zerar (branco).
4. Escolha Padrão S1 em No colorímetro (ou toque no tubo) e clique em Ler três vezes. Faça o mesmo de S2 a S6.
5. Escolha Amostra e clique em Ler três vezes. Mantenha Ajuste: Curva pelos pontos e leia a concentração no fim da leitura.
6. Teste do filtro: ajuste Filtro em Verde 525 nm, clique de novo em Zerar (branco) e leia cada tubo três vezes.
7. Só agora clique em Ver valor real e anote sua porcentagem de erro.

Tubo	c (mmol/L)	A média, Vermelho 660 nm	A média, Verde 525 nm
S1	0
S2	2,00
S3	4,00
S4	6,00
S5	8,00
S6	10,0
Amostra	?

Resultados esperados

O ruído depende do número da amostra: todos que usam a amostra 1 obtêm estas leituras.

c (mmol/L)	0	2,00	4,00	6,00	8,00	10,0	Amostra
A média, Vermelho 660 nm	0,898	0,780	0,676	0,583	0,498	0,432	0,521
A média, Verde 525 nm	0,216	0,186	0,161	0,143	0,127	0,109	0,127

• A curva desce. Quanto mais glicose, menos cobre(II) azul sobra para absorver a luz vermelha. Ela se curva um pouco; uma reta deu R² = 0,9911.
• Amostra desconhecida: A = 0,521 fica entre S4 e S5, o que dá 7,45 mmol/L. O valor real é 7,82 mmol/L (erro de −4,7%).
• Filtro: ao longo dos padrões, A caiu 0,466 com o vermelho, mas só 0,107 com o verde: a curva vermelha é mais de quatro vezes mais inclinada.
• Nos 20 números de amostra, os resultados com filtro vermelho nunca ficaram a mais de 0,37 mmol/L do valor real (média 0,12); com filtro verde, ficaram até 1,05 mmol/L longe (média 0,30). S4 sempre deu 0,576–0,602 no vermelho.

Perguntas para os alunos

1. (Previsão, feita de novo depois do laboratório) O que acontece com a absorbância através de um filtro vermelho quando a concentração de glicose aumenta?
2. Qual é uma variável controlada?
3. Qual é a absorbância média de S4 (6,00 mmol/L) com o filtro vermelho?
4. Qual é a concentração de glicose da amostra desconhecida (amostra 1)?
5. Por que o filtro vermelho dá um resultado mais confiável que o filtro verde?

Respostas para o professor: (1) Ela cai, de 0,898 para 0,432. (2) O filtro e o volume de reagente de Benedict em cada tubo. (3) Aceite 0,56–0,62 (0,583 na amostra 1). (4) Aceite 7,0–8,3 mmol/L (7,45 pela curva; valor real 7,82). (5) A solução azul absorve a luz vermelha, sua cor complementar, então a curva é mais inclinada em 660 nm e o mesmo ruído de leitura dá um erro menor na concentração.

Erros conceituais comuns

• "Mais glicose dá uma absorbância maior." Aqui se mede o cobre(II) azul que sobra, e ele diminui quando a glicose aumenta.
• "O filtro deve ter a cor da solução." Uma solução azul transmite luz azul; um filtro vermelho mede o que ela absorve.
• "O branco é o padrão de 0 mmol/L." O branco é água destilada; S1 tem reagente de Benedict e dá 0,898.

Extensão

• Cobre no latão (AP Chemistry): escolha Ensaio: Cobre no latão (Cu²⁺), ajuste Vermelho 660 nm, clique em Zerar (branco) e mantenha o ajuste por reta. Na amostra 1, a amostra desconhecida deu 0,0922 mol/L, então 0,982 g de latão continham 0,586 g de cobre: 59,6% (valor real 60,4%).

Perguntas frequentes

O link da turma pode abrir na aba Calibração?

Sim. Nos valores iniciais do link, ajuste Tela em Calibração. Mantenha Ensaio (tela Calibração) em Glicose – reagente de Benedict (amostra de urina), Diluição dos padrões (tela Calibração) em Proporcional (até 10 mL), Número da amostra (muda a concentração desconhecida) em 1 e Ruído de medição (pipetagem, leitura) marcado, para que as respostas batam.

E se eu der números de amostra diferentes aos grupos?

Cada número de amostra dá uma amostra desconhecida diferente, entre 2,5 e 8,5 mmol/L. As perguntas 1, 2, 3 e 5 continuam valendo, mas a faixa da pergunta 4 só serve para a amostra 1.

Os alunos podem simplesmente clicar em Ver valor real?

Sim. Peça que anotem o resultado primeiro e depois discutam a porcentagem de erro que aparece.

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