Uma introdução artística às tintas à base de antocianinas Teach article

Tradução de Isabel Queiroz Macedo. Preparar tintas sensíveis a pH a partir de frutos e vegetais é uma experiência criativa alternativa à célebre experiência com a couve roxa.

Figure 1: General structure of anthocyanin, in which R and R' are H, OH, or OCH3 and R'' is a sugar unit
Figura 1: Estrutura geral de
antocianinas; R e R’ :H, OH ou
OCH3R”: unidade de açúcar

Imagem cortesia de Gustavo Giraldi Shimamoto e
Adriana Vitorino Rossi

Muito antes do aparecimento de corantes sintéticos usaram-se produtos naturais para criar tintas simples mas eficazes (como a descrita por  Farusi, 2012) – – que ainda podemos ver nas pinturas pré-históricas. Estas cores naturais eram de origem mineral ou vegetal; nesta actividade concentramo-nos num grupo particular de plantas ricas em antocianinas (ACY, figure 1).

As cores naturais são muitas vezes menos estáveis do que muitos pigmentos/corantes sintéticos; mudam de cor ou degradam-se por alteração de pH ou por acção de luz, calor ou agentes oxidantes. Podemos tirar partido disso e organizar actividades interessantes. No nosso trabalho com alunos da escola primária usamos antocianinas como pigmentos para produzir tintas sensíveis ao pH.

A origem da cor

As antocianinas são compostos orgânicos que conferem cores como cor-de-laranja, encarnado, roxo, azul e quase preto a certas flores, frutos, folhas e raízes. As moléculas de antocianinas contêm estruturas em anel que absorvem luz, e assim actuam como filtros solares, protegendo as células da planta. A luz que não é absorvida pelas antocianinas é reflectida, e assim a flor ou fruto têm cor. Estas cores também atraem polinizadores e dispersores de sementes e têm por isso um papel importante no ciclo reprodutivo da planta.

As soluções de antocianina mudam de cor com o pH do meio, actuando como indicadores de pH naturais (figura 2). Geralmente as antocianinas são encarnadas em meio ácido e azuis em meio alcalino; mas a cor depende da natureza e da origem da antocianina, e podem observar-se outras cores. Há mudança de cor porque a adição ou remoção de iões H+ da estrutura molecular do pigmento altera as suas propriedades electrónicas e consequentemente altera os comprimentos de onda de luz que ele absorve. A variedade cromática das antocianinas pode também ser explorada na produção de tintas para pincel, carimbo ou serigrafia.​

Figure 2: Simplified representation of the chemical equilibrium responsible for the change in the colour of the anthocyanin ink
Figura 2: Representação simplificada do equilíbrio químico responsável pela mudança de cor de antocianinas
Imagem cortesia de Gustavo Giraldi Shimamoto e Adriana Vitorino Rossi

O que é uma tinta?

Uma tinta é uma mistura de corantes ou pigmentos e um agente aglomerante que ajuda a tinta a aderir à superfície a ser pintada. Esta formulação foi usada durante milhares de anos, mas os avanços da ciência e as novas alternativas tecnológicas permitem produzir hoje tintas muito mais sofisticadas, com infinitas opções de cores e diversas propriedades, como a capacidade de aderir a papel brilhante ou a casca de ovo. 

O principal componente de uma tinta é a substância que lhe dá a cor: o pigmento ou o corante. Um pigmento é um sólido finamente dividido que é insolúvel em água ou no líquido de dispersão da tinta, enquanto os corantes são solúveis no solvente da tinta. Os pigmentos proporcionam opacidade e resistência à tinta. As antocianinas são pigmentos.

Tinta de antocianina para pintura, carimbos ou serigrafia

Materiais

Changing the colour of the paintings with vinegar solution
Mudança de cor produzida
por vinagre

Imagem cortesia de Gustavo
Giraldi Shimamoto e Adriana
Vitorino Rossi
  • Frutos ou vegetais ricos em antocianinas, como amoras, uvas, morangos, mirtilos, framboesas ou couve roxa. 
  • Etanol 94 % em volume
  • Papel de filtro (pode usar- se filtro de café)
  • Placas de Petri
  • Água
  • Papel de boa qualidade para escrita, com densidade superior a 50 g m-2
  • Carimbos, rolo de pintura ou pincéis
  • Vinagre
  • Produtos de limpeza multiusos com propriedades alcalinas

Procedimento

  1. Esmague o fruto ou vegetal e misture com etanol numa razão de cerca de 1:3 (massa/volume). Deixe 30 min.
  2. Filtre com papel de filtro e transfira o filtrado para caixas de Petri.
  3. Deixe as caixas de Petri abertas, no escuro ou à sombra, até evaporação completa do solvente (2 dias). Para uma evaporação mais rápida, coloque as caixas de Petri numa Hotte com exaustão ligada.
  4. Quando o extracto estiver seco (com um aspecto pastoso), adicione água numa proporção de cerca de 1:10 e homogeneíze.

A tinta assim obtida pode ser utilizada com um pincel, um carimbo ou um rolo. Como a antocianina é um indicador de pH, a cor da tinta muda por adição de soluções ácidas ou alcalinas. Aplica-se uma solução ácida (vinagre) ou uma solução alcalina (produto de limpeza multi-usos diluido) sobre o papel pintado com a tinta; isto pode ser feito com um pincel ou com borrifadores. Outra opção é escrever uma mensagem invisível, secreta, com a solução ácida e/ou a solução alcalina, ambas incolores. Deixa-se secar e pulveriza-se com a tinta de antocianina, contida num borrifador, para revelar a mensagem.

 

Nota de segurança: 

Siga o regulamento da sua escola sobre uso de soluções ácidas ou alcalinas, pois pode ser necessário usar óculos de segurança.

 

O que acontece

Changing colours with different pH solutions. (a) Initial colour print, (b) after acid treatment, and (c) after alkali treatment
Mudança de cor em função
do pH. (a) aspecto inicial

(b) após tratamento com
ácido

(c) após tratamento com base

magem cortesia de Gustavo
Giraldi Shimamoto e Adriana
Vitorino Rossi

Os extractos de antocianina são indicadores de pH, tanto em solução como em papel. A mudança de cor é devida à interacção entre as moléculas de antocianina depositadas no papel e o ácido acético, do vinagre, ou a base, do detergente.  

A mudança de cor da tinta está relacionada com o equilíbrio químico ilustrado de forma simplificada na figura 2. As antocianinas são compostos orgânicos com grupos químicos que podem estar ou não ligados a iões H+, o que lhes confere cores diferentes. A figura 2 mostra as cores que a tinta à base de antocianina adquire em três meios diferentes: ácido, neutro e básico. 

A tinta de antocianina pode ser usada por crianças com menos de 11 anos para as actividades de desenho e pintura. As crianças mais velhas podem usar vinagre (ácido) ou detergente (alcalino), formar equipas e comparar os resultados. Como os reagentes não são tóxicos, os alunos podem experimentar alterações ao modo de preparação da tinta e à técnica de aplicação. 

O principal objectivo desta actividade recreativa é despertar a curiosidade dos alunos. Mas pode-se abordar o tema de um modo mais interdisciplinar, que englobe educação ambiental e valores locais. Enquanto prepara as tintas, o professor pode levar os alunos a reflectir sobre a natureza, a biodiversidade e a sua exploração com vista a obter produtos úteis. 

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio financeiro da Fundação de de São Paulo para a Investigação 

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References

Web References

Resources

  • Beautiful Chemistry, é um website com base na China, que apresenta vídeos e imagens de plantas que mudam de cor com o pH.
  • As antocianinas também podem ser usadas para constuir células solares com corantes, como descrito nesta actividade escolar:​
  • Se gostou deste artigo, talvez leia com interesse o capítulo de livro seguinte: ​
    • Salamão AA, et al (2010) Jogo pedagógico que explora a propriedade indicadora de pH de extratos de antocianinas de espécies brasileiras. Em de Rezende CM, Braibante HTS (eds) A Química Perto de Você – Experimentos de baixo custo para a sala de aula do Ensino Fundamental e Médio pp 35 – 43. Cidade Universitária, São Paulo, Brasil: Sociedade Brasileira de Química. ISBN: 9788564099005 [em Português]. Esta referência pode ser​ download gratuitamente.

Author(s)

Gustavo Giraldi Shimamoto é estudante de doutoramento em química analítica na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), em São Paulo, Brasil, e trabalha no Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear.

Adriana Vitorino Rossi doutorou-se na UNICAMP onde é professora no Instituto de Química. Trabalha na área de química analítica e educação em química e co-ordena o Grupo de Investigação em Química Analítica e Educaçãow1 da UNICAMP. 


Review

Este é um novo modo de ensinar um assunto antigo, em sala de aula ou em clubes de ciências.  

O artigo é um bom ponto de partida para discussões sobre ácidos, bases e indicadores ácido-base, extracção química ou a ciência e a arte.  


Tim Harrison, Bristol ChemLabS, University of Bristol, UK




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CC-BY-NC-SA