Idioma:
  Português  
Logotipo
Navegação
ilustração rodapé
Busca Rápida
Use palavras-chave para achar o que procura.
ilustração rodapé
Estatísticas
UO
0 usuários on-line
VO
121 visitantes on-line
VI
1.960.804 visitas
(Ano 2014)
ilustração rodapé
Redes Sociais
redeSocial2
redeSocial1
ilustração rodapé
RSS
RSS
ilustração rodapé
Metais Pesados
ImprimirImprimir ImprimirEnviar para um amigo
Compartilhe: Delicious Facebook Twitter Digg Google Technorati Live Yahoo

Metais Pesados no Ensino de Química

Originalmente publicado em Química Nova na Escola, v. 3, n. 4, novembro 2011
Apoio: Sociedade Brasileira de Química
Edição: Leila Cardoso Teruya
Coordenação: Guilherme Andrade Marson

Metal pesado é um conceito muito usado em nosso dia a dia, sendo associado como uma substância tóxica, geralmente proveniente de um descarte inadequado de um rejeito no meio ambiente. Levando-se em consideração que a conceituação de metal e questões envolvendo química e meio ambiente são temas abordados no ensino médio, os metais pesados podem se tornar um importante tema contextualizador no ensino de química.

Diante desses fatos, no presente trabalho, realizou-se um estudo sobre esse tema. Inicialmente, foram abordados os diversos aspectos envolvidos na conceituação de metal pesado. Em seguida, buscou-se avaliar a transposição didática desse conceito, realizando uma análise de sua abordagem nos livros didáticos de química na educação básica. Por fim, foram propostas atividades didáticas que propiciaram a articulação entre o tema e os conteúdos programáticos da disciplina.

Conceituando os metais pesados

Ao longo das últimas décadas, diversos pesquisadores e autores reportaram definições para metal pesado. Duffus (2002), em um relatório técnico apresentado à União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), relatou os resultados de uma extensa revisão bibliográfica sobre as definições de metal pesado. Em relação às propriedades químicas, as principais definições identificadas foram:

- Massa específica: metais pesados apresentam massa específica elevada, sendo maior ou igual a um determinado valor de referência que, em função de cada publicação, varia entre 3,5 e 7,0 g/cm3;

- Massa atômica: metais pesados apresentam elevada massa atômica, sendo o sódio (massa atômica igual a 23) usado como referência;

- Número atômico: metais pesados apresentam elevado número atômico, sendo o cálcio (número atômico igual a 20) usado como referência.

Dentro desses critérios, alguns autores consideram que qualquer tipo de metal pode ser um metal pesado, enquanto outros incluem apenas os metais de transição. ção às propriedades

Além dessas definições principais, outras também foram relatadas em função de outras propriedades, como a capacidade de formar sabões ou definições que datam de antes de 1936 e empregam critérios variados, como o uso em armas de fogo.

Tendo em vista que a massa específica é uma propriedade muito utilizada para definir um metal pesado, na tabela periódica apresentada na Figura 1, são indicados os metais(exceto os transurânicos) em função das faixas de massa específica. Cabe lembrar que a massa específica é uma propriedade periódica que, de uma forma didática, em um grupo, aumenta de cima para baixo e, em um período, aumenta das extremidades para o centro.

Além das propriedades químicas utilizadas nessas definições, outros autores destacam aspectos importantes a serem considerados na conceituação de metal pesado. Hawkes (1997) observou que, além da elevada massa específica, existiam outras propriedades importantes para a sua definição: a formação de sulfetos e hidróxidos insolúveis, a formação de sais que geram soluções aquosas coloridas e a formação de complexos coloridos. Cabe destacar que a principal técnica de remoção de metais no tratamento de efluentes industriais é a precipitação, geralmente com a elevação do pH e a formação de hidróxidos insolúveis. De forma geral, para a maioria dessas classificações, o conceito metal pesado está associado com propriedades químicas que não expressam seu potencial tóxico.

Em sua revisão bibliográfica, Duffus (2002) constatou que, nas últimas décadas, o conceito metal pesado tem sido usado em várias publicações e legislações como um grupo de metais e semimetais associados com contaminações e potencial toxicidade e ecotoxidade. Entretanto, ao analisar os elementos listados como metais pesados, o autor constatou que existem diferenças em relação aos textos, o que representa uma incerteza em torno do uso desse conceito. Essa incerteza é um reflexo da evolução do entendimento e do refinamento desse conceito, tendo em vista que, ao longo do tempo, novos critérios foram sendo incorporados.

Os impactos ao ambiente e à saúde humana decorrentes do descarte de metais fizeram com que fatores ambientais e toxicológicos fossem associados à definição de metal pesado. Esses argumentos indicaram a necessidade de uma articulação multi/interdisciplinar de conceitos para melhor descrever a atual compreensão dos metais pesados. A toxicologia é a ciência que estuda os efeitos nocivos das interações das substâncias com os seres vivos (Moraes et al., 1991). Com o estudo da toxicologia, constatou-se que cada metal pode vir a apresentar um efeito toxicológico específico sobre determinado ser vivo. Além disso, outros fatores, como biodisponibilidade e espécie química, influenciam na toxidade de um elemento químico (Valls e Lorenzo, 2002).

Espécies químicas e biodisponibilidade dos metais

Um fator que afeta significativamente a toxicidade de um metal é sua espécie, que consiste na forma química na qual esse elemento se encontra. Em um estudo sobre os efeitos de um metal ao ambiente ou à saúde humana, a determinação de sua concentração total é um parâmetro importante, porém limitado, pois as propriedades variarão em função da forma química em que o elemento está presente. Na avaliação dos riscos que envolvem a presença de um determinado metal, é fundamental levar em consideração a forma de transporte e a biodisponibilidade, fatores que dependerão de sua espécie (Barra et al., 2000).

A biodisponibilidade de um elemento químico corresponde à medida do potencial que este tem para ser absorvido pelos seres vivos (Guimarães e Sígolo, 2008). A biodisponibilidade é um parâmetro diretamente associado com a espécie do elemento químico. A acumulação de metais nos organismos depende diretamente da fração de metais biodisponíveis no meio. Pode-se encontrar um metal em diferentes compartimentos de um ecossistema, mas em função da forma química como ele está presente, tem-se uma maior ou menor absorção por parte da biota.

Em corpos d’água, a toxicidade de um metal em água varia em função do pH e dos teores de carbono dissolvidos e em suspensão, visto que os metais interagem com o carbono e seus compostos, formando complexos ou sendo adsorvidos (Baird, 2002).

A forma mais tóxica de um metal não é a livre, mas quando este se encontra como cátion ou ligado a cadeias carbônicas. Nos organismos, o principal mecanismo de ação tóxica dos metais decorre de sua afinidade pelo enxofre. Assim, quando presentes em suas formas catiônicas, os metais reagem com o radical sulfidrila (-SH) presente na estrutura proteica das enzimas, alterando suas propriedades, o que pode resultar em consequências danosas ao metabolismo dos seres vivos (Baird, 2002).

Como exemplo, tem-se as espécies químicas de mercúrio. Sua principal espécie catiônica (Hg2+) está associada às partículas em suspensão que se depositarão em sedimentos nos corpos d’água. Nos sedimentos, micro-organismos convertem esse cátion em dimetilmercúrio, Hg(CH3)2, o qual, em função do pH do meio, é convertido em metilmercúrio, HgCH3. Em função de sua lipossolubilidade em ambientes aquáticos, ao passar pelas brânquias dos peixes, o metilmercúrio se difunde e acumula no tecido adiposo, em um fenômeno conhecido por bioconcentração. No interior do organismo, o metilmercúrio exercerá sua ação tóxica, interagindo com os grupos sulfidrila das enzimas.

De forma análoga ao mercúrio, outros metais pesados têm suas formas mais tóxicas quando ligados a grupamentos carbônicos. Outro exemplo é o tetrametilchumbo, Pb(CH3)4, um composto orgânico que já foi muito usado como aditivo da gasolina, mas em função de sua elevada toxidade, deixou de ser utilizado (Moreira e Moreira, 2004).

Impactos causados pelo descarte de metais pesados no meio ambiente

Os metais desempenham funções importantes no metabolismo dos seres vivos. Suas propriedades demonstram-se fundamentais na manutenção da estrutura tridimensional de biomoléculas essenciais ao metabolismo celular. No entanto, enquanto alguns metais são necessários em quantidades mínimas para os seres vivos, outros não apresentam função biológica relevante, podendo causar danos ao metabolismo (Valls e Lorenzo, 2002).

Na Figura 2, é esquematizada a influência da concentração de um metal sobre o desenvolvimento de um ser vivo. Na Figura 2a, tem-se um metal essencial ao organismo, para o qual, inicialmente, o aumento da concentração acarreta melhoria em seu desenvolvimento, que passa de deficiente para ótimo. Entretanto, acima de uma faixa de concentração ótima, o metal passa a exercer uma ação tóxica sobre o desenvolvimento do ser vivo, sendo que há um limite de concentração, acima do qual o metal é letal. Na Figura 2b, tem-se um metal não essencial ao organismo. Para este, há uma faixa de concentração em que o organismo tolera sua presença. Novamente, acima de determinados limites de concentração, este se torna tóxico e, em seguida, letal. É importante destacar que a essencialidade não é característica única dos metais, ocorrendo com outros elementos químicos.

Figura 2. Comportamento de metais no organismo: (a) essencial e (b) não essencial.

Figura 2. Comportamento de metais no organismo: (a) essencial e (b) não essencial.

Para o ser humano, existem 14 metais essenciais: cálcio, potássio, sódio, magnésio, ferro, zinco, cobre, estanho, vanádio, cromo, manganês, molibdênio, cobalto e níquel (Emsley, 2001). Dessa relação, pode-se constatar que até alguns metais considerados tóxicos em concentrações elevadas, como zinco, cobre, cromo e níquel, são fundamentais ao meta- bolismo em baixas concentrações.

A presença de um metal em um corpo d’água pode afetar os seres que ali habitam de duas formas básicas: pode ser tóxico ao organismo ou pode ser bioacumulado, tendo seu efeito potencializado ao longo da cadeia alimentar. A biomagnificação 1 ou amplificação biológica consiste no aumento progressivo da concentração do metal à medida que se avança na cadeia alimentar. A biomagnificação decorre dos seguintes fatores: a necessidade de um grande número de seres do nível trófico anterior para alimentar um ser do nível trófico posterior e o contaminante não é metabolizável, mas é lipossolúvel, acumulando-se nos tecidos gordurosos dos seres vivos. Em função desse processo, mesmo um descarte de um metal em concentração reduzida pode trazer dano a um ecossistema (Braga et al., 2002).

Um evento marcante em termos de contaminação por metais pesados e que exemplifica a biomagnificação foi registrado na década de 1950 na Baía de Minamata (Japão). Nesse local, o contínuo descarte de resíduos contendo mercúrio contaminou os peixes e, em consequência, milhares de pessoas que se alimentavam desses peixes (Baird, 2002).

Os metais podem ser encontrados em despejos de diferentes tipos de indústrias, como mineradoras, galvanoplastia, curtumes e manufaturas de produtos eletrônicos. Em relação aos metais, na Tabela 1, são apresentados os limites estabelecidos pela legislação brasileira para o descarte de efluentes e de potabilidade de água para consumo humano. Apesar dos efeitos tóxicos diferirem em relação às espécies de um metal, a legislação faz menção apenas à concentração total de cada metal.

Como se pode constatar, a legislação não se aplica a todos os metais conhecidos, mas apenas àqueles que são comumente encontrados em águas naturais ou residuárias e que podem acarretar riscos à saúde e ao meio ambiente. Analisando a tabela, observa-se que o mercúrio é o metal que apresenta a maior toxidade, visto que tem as menores concentrações limites, tanto para descarte quanto para potabilidade: 001 e 0001 mg/L, respectivamente. Já o sódio é o de menor toxidade, não havendo limite para descarte em efluentes e sua concentração máxima permitida em água potável chega a 200 mg/L.

Nota

Originalmente, o artigo também apresenta uma análise do conceito metal pesado em livros didáticos e faz considerações a respeito desse assunto como tema contextualizador no ensino de química.

  • Referências
    1. BAIRD, C. Química ambiental. Trad. M.A.L. Recio e L.C.M. Carrera. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.
    2. BARRA, C.M. et al. Especiação de arsênio – uma revisão. Química Nova, v. 23, n. 1, p. 58-70, 2000.
    3. BRAGA, B. Introdução à engenharia ambiental. São Paulo: Prentice Hall, 2002.
    4. BRASIL. Ministério da Educação. Portaria no 366 de 31 de janeiro de 2006. Diário Oficial da União. Seção 1. ed. 23. Imprensa Nacional. Brasília. 01 de fevereiro de 2006.
    5. ______. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio - PNLEM.
    6. ______. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Guia de livros didáticos : PNLD 2012 : Química.
    7. ______. MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria no. 518: Controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Brasília: Fundação Nacional de Saúde, 2004.
    8. ______. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Resolução CONAMA no. 357: Classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e outras providências. Brasília, mar. 2005.
    9. CARNEIRO, M.H.S. A inovação do livro didático de ciências e a visão dos professores: análise da visão dos professores de um livro didático de química inovador. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENSINO DE CIÊNCIAS, 4, 2003. Atas..., Bauru, 2003.
    10. CASSAB, M. e MARTINS, I. A escolha do livro didático em questão. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENSINO DE CIÊNCIAS, 4, 2003. Atas..., Bauru, 2003.
    11. DUFFUS, J.H. Heavy metals - A meaningless term? Pure and Applied Chemistry. v. 74, n. 5, p. 793-807, 2002.
    12. EMSLEY, J. Moléculas em exposição: o fantástico mundo das substâncias e dos materiais que fazem parte de nosso dia a dia. São Paulo: Edgar Blücher, 2001.
    13. HAWKES, S.J. What is a heavy metal? Journal of Chemical Education, v. 74, n. 11, p. 1374, 1997.
    14. GUIMARÃES, V. e SÍGOLO, J.B. Detecção de contaminantes em espécie bioindicadora (Corbicula fluminea) – Rio Ribeira de Iguape – SP Química Nova, v. 15, n. 3, p. 254-261, 1992.
    15. LOGUERCIO, R.Q.; SAMRSLA, V.E.E. e DEL PINO, J.C. A dinâmica de analisar livros didáticos com os professores de química. Química Nova, v. 24, n. 4, p. 557-562, 2001.
    16. LOPES, A.R.C. Livros didáticos: obstáculos ao aprendizado da ciência química. I. Obstáculos animistas e realistas. Química Nova, v. 15, n. 3, p. 254-261, 1992.
    17. LUTFI, M. Cotidiano e educação em química. Ijuí: Unijuí, 1988.
    18. MILAGRES, V.S.O. e JUSTI, R.S. Modelos de ensino de equilíbrio químico – Algumas considerações sobre o que tem sido apresentado em livros didáticos no ensino médio. Química Nova na Escola, n. 13, p. 41-46, 2001.
    19. MORAES, E.C.F.; SZNELWAR, R.B. e FERNÍCOLA, N.A.G.G. Manual de toxicologia analítica. São Paulo: Roca, 1991.
    20. MOREIRA, F.R. e MOREIRA, J.C. A importância da análise de especiação do chumbo em plasma para avaliação dos riscos à saúde. Química Nova, v. 27, n. 2, p. 251-260, 2004.
    21. MORTIMER, E.F. Construtivismo, mudança conceitual e ensino de ciências: para onde vamos? Investigações em Ensino de Ciências, v. 1, n. 1, p. 20-39, 1996.
    22. SANTOS, S.M.O. e MÓL, G.S. Critérios para a avaliação de livros didáticos de química para o ensino médio. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENSINO DE CIÊNCIAS, 5, 2005. Atas..., Bauru, 2005.
    23. SCHNETZLER, R.P. Um estudo sobre o tratamento do conhecimento químico em livros didáticos brasileiros dirigidos ao ensino secundário de química de 1875 a 1978. Química Nova, v. 4, n. 1, p. 6-15, 1981.
    24. VALLS, M. e LORENZO, V. Exploiting the genetic and biochemical capacities of bacteria for remediation of heavy metal pollution. FEMS Microbiology Reviews, v. 26, p. 327-338, 2002.
ImprimirImprimir ImprimirEnviar para um amigo
Compartilhe: Delicious Facebook Twitter Digg Google Technorati Live Yahoo
Login
ilustração rodapé
Tema
75446 visitas
Tema
48525 visitas
Tema
44104 visitas
Tema
41982 visitas
Tema
26881 visitas
Tema
24574 visitas
Tema
22421 visitas
Tema
22181 visitas
Tema
18341 visitas
Tema
17136 visitas
Tema
16885 visitas
Tema
16516 visitas
Tema
15731 visitas
Tema
15720 visitas
Tema
15363 visitas
Tema
14232 visitas
Tema
13976 visitas
Tema
13517 visitas
Tema
9721 visitas
Tema
9690 visitas
Tema
7009 visitas
Tema
6818 visitas
Tema
6577 visitas
Tema
6498 visitas
Tema
6119 visitas
Tema
5711 visitas
Tema
2723 visitas
Tema
2352 visitas
Tema
2340 visitas
Tema
1503 visitas
Tema
1231 visitas
Tema
295 visitas
ilustração rodapé
Conceito
61591 visitas
Conceito
56218 visitas
Conceito
43521 visitas
Conceito
39731 visitas
Conceito
37660 visitas
Conceito
29949 visitas
Conceito
29742 visitas
Conceito
27591 visitas
Conceito
22142 visitas
Conceito
21480 visitas
Conceito
19873 visitas
Conceito
18867 visitas
Conceito
14804 visitas
Conceito
14411 visitas
Conceito
13924 visitas
Conceito
13082 visitas
Conceito
12370 visitas
Conceito
12345 visitas
Conceito
12122 visitas
Conceito
11648 visitas
Conceito
11593 visitas
Conceito
10417 visitas
Conceito
8150 visitas
Conceito
7701 visitas
Conceito
7475 visitas
Conceito
6791 visitas
Conceito
5410 visitas
Conceito
4809 visitas
Conceito
3301 visitas
Conceito
3239 visitas
Conceito
2108 visitas
Conceito
1475 visitas
ilustração rodapé
Molécula
6806 visitas
Molécula
6255 visitas
Molécula
6038 visitas
Molécula
5971 visitas
Molécula
5018 visitas
Molécula
4694 visitas
Molécula
4333 visitas
Molécula
4296 visitas
Molécula
4198 visitas
Molécula
4131 visitas
Molécula
3476 visitas
Molécula
3418 visitas
Molécula
3391 visitas
Molécula
3340 visitas
Molécula
3326 visitas
Molécula
3316 visitas
Molécula
3283 visitas
Molécula
3282 visitas
Molécula
3124 visitas
Molécula
3112 visitas
Molécula
3095 visitas
Molécula
2863 visitas
Molécula
2828 visitas
Molécula
2806 visitas
Molécula
2762 visitas
Molécula
2718 visitas
Molécula
2684 visitas
Molécula
2658 visitas
Molécula
2656 visitas
Molécula
2636 visitas
Molécula
2618 visitas
Molécula
2614 visitas
Molécula
2608 visitas
Molécula
2605 visitas
Molécula
2551 visitas
Molécula
2498 visitas
Molécula
2492 visitas
Molécula
2467 visitas
Molécula
2413 visitas
Molécula
2389 visitas
Molécula
2387 visitas
Molécula
2382 visitas
Molécula
2358 visitas
Molécula
2357 visitas
Molécula
2340 visitas
Molécula
2339 visitas
Molécula
2333 visitas
Molécula
2282 visitas
Molécula
2278 visitas
Molécula
2264 visitas
Molécula
2254 visitas
Molécula
2248 visitas
Molécula
2236 visitas
Molécula
2200 visitas
Molécula
2154 visitas
Molécula
2149 visitas
Molécula
2133 visitas
Molécula
2061 visitas
Molécula
2014 visitas
Molécula
2005 visitas
Molécula
1973 visitas
Molécula
1932 visitas
Molécula
1925 visitas
Molécula
1918 visitas
Molécula
1898 visitas
Molécula
1893 visitas
Molécula
1890 visitas
Molécula
1884 visitas
Molécula
1883 visitas
Molécula
1870 visitas
Molécula
1867 visitas
Molécula
1849 visitas
Molécula
1842 visitas
Molécula
1831 visitas
Molécula
1823 visitas
Molécula
1773 visitas
Molécula
1727 visitas
Molécula
1724 visitas
Molécula
1702 visitas
Molécula
1697 visitas
Molécula
1697 visitas
Molécula
1690 visitas
Molécula
1664 visitas
Molécula
1650 visitas
Molécula
1650 visitas
Molécula
1644 visitas
Molécula
1616 visitas
Molécula
1612 visitas
Molécula
1606 visitas
Molécula
1597 visitas
Molécula
1538 visitas
Molécula
1535 visitas
Molécula
1492 visitas
Molécula
1482 visitas
Molécula
1453 visitas
Molécula
1451 visitas
Molécula
1447 visitas
Molécula
1443 visitas
Molécula
1432 visitas
Molécula
1429 visitas
Molécula
1413 visitas
Molécula
1356 visitas
Molécula
1346 visitas
Molécula
1302 visitas
Molécula
1289 visitas
Molécula
1263 visitas
Molécula
1244 visitas
Molécula
1221 visitas
Molécula
1196 visitas
Molécula
1192 visitas
Molécula
1191 visitas
Molécula
1190 visitas
Molécula
1165 visitas
Molécula
1140 visitas
Molécula
1105 visitas
Molécula
1063 visitas
Molécula
1036 visitas
Molécula
688 visitas
Molécula
572 visitas
ilustração rodapé
Sala de Aula
9818 visitas
Sala de Aula
9587 visitas
Sala de Aula
8241 visitas
Sala de Aula
6829 visitas
Sala de Aula
6761 visitas
Sala de Aula
6096 visitas
Sala de Aula
5136 visitas
Sala de Aula
4207 visitas
Sala de Aula
4015 visitas
Sala de Aula
3936 visitas
Sala de Aula
3776 visitas
Sala de Aula
3705 visitas
Sala de Aula
3669 visitas
Sala de Aula
3537 visitas
Sala de Aula
3501 visitas
Sala de Aula
3136 visitas
Sala de Aula
3034 visitas
Sala de Aula
2990 visitas
Sala de Aula
2960 visitas
Sala de Aula
2953 visitas
Sala de Aula
2923 visitas
Sala de Aula
2777 visitas
Sala de Aula
2741 visitas
Sala de Aula
2612 visitas
Sala de Aula
2506 visitas
Sala de Aula
2266 visitas
Sala de Aula
2236 visitas
Sala de Aula
2116 visitas
Sala de Aula
2009 visitas
Sala de Aula
1706 visitas
Sala de Aula
1699 visitas
Sala de Aula
1204 visitas
ilustração rodapé
ilustração rodapé
Materiais Associados
ilustração rodapé
Laboratório de Tecnologia Educacional
Departamento de Bioquímica
Instituto de Biologia - Caixa Postal n° 6109
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
CEP 13083-970, Campinas, SP, Brasil

Política de Privacidade