ESPECTROSCOPIA UV-Vis NO ENSINO SUPERIOR: UMA PROPOSTA EXPERIMENTAL BASEADA NA IDENTIFICAÇÃO INDIRETA DE LÍTIOResumo
Ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy is an important tool for teaching concepts related to matter-radiation interactions, instrumental analysis and coordination chemistry. This work presents an experimental proposal for undergraduate Chemistry courses and related areas based on the indirect identification of lithium ions through complex formation with quinizarin (QNZ) in dimethyl sulfoxide (DMSO) through UV-Vis spectroscopy. The activity was designed to integrate concepts of UV-Vis spectroscopy, Beer-Lambert law, metal complex formation and analytical methods, using the contemporary context of lithium applications in energy, technology and health. The proposal enables the exploration of spectral changes resulting from metal-ligand complexation, promoting discussions on spectral interpretation, indirect identification of chemical species and structure-property relationships. In addition to conceptual aspects, the activity contributes to contextualized chemical education by connecting theory, experimental practice and real-world applications of Chemistry, providing a didactic alternative for teaching UV-Vis spectroscopy and coordination chemistry in undergraduate courses.
INTRODUÇÃO
A crescente utilização do lítio em aplicações relacionadas ao armazenamento de energia, à indústria eletrônica e à medicina tornou o estudo das propriedades desse elemento químico um tema recorrente nas discussões científicas e tecnológicas atuais.1,2 Nesse contexto, sua utilização como fator contextualizador em atividades didáticas representa uma oportunidade para abordar conteúdos de Química, aproximando conceitos fundamentais de situações de reconhecida relevância científica e social.
Na medicina, o controle da concentração de lítio no sangue é essencial para evitar toxicidade que pode levar a graves complicações neurológicas e sistêmicas.3 No caso das baterias, a identificação e a quantificação dos compostos de lítio são fundamentais para controlar a formação da interface com eletrólito sólido e garantir a segurança de operação.2 Já na mineração, a determinação de lítio em amostras ambientais é muito importante, pois permite avaliar a viabilidade econômica de jazidas, otimizar os processos de extração e monitorar possíveis impactos ambientais decorrentes de sua exploração.1 Essas aplicações evidenciam a importância dos métodos analíticos na caracterização e no monitoramento do lítio em diferentes situações.
As técnicas mais empregadas para identificação e quantificação de íons de lítio são espectroscopia de absorção atômica, fotometria de chama e espectrometria de massas. Apesar de sua elevada sensibilidade e confiabilidade, esses métodos geralmente demandam equipamentos de custo elevados, além de uma infraestrutura especializada, limitando sua aplicação em laboratórios de ensino.4-6 Nesse contexto, a espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis) se apresenta como uma opção acessível e relevante para o ensino, pois, além de estar disponível em muitos laboratórios de graduação, a técnica permite explorar conceitos fundamentais relacionados à absorção da radiação eletromagnética, à lei de Beer-Lambert, à interpretação de espectros e à formação de complexos metálicos.7
Como o íon Li+ não apresenta bandas de absorção eletrônica que permitem sua identificação direta por espectroscopia molecular na região do UV-Vis, sua identificação pode ser realizada indiretamente por meio da formação de complexos com ligantes cromogênicos que apresentam alterações espectrais detectáveis.8,9 Essa característica torna a técnica particularmente interessante para o ensino, pois auxilia a discutir simultaneamente aspectos de química de coordenação e espectroscopia molecular.
Além disso, a crescente utilização de técnicas instrumentais reforça a necessidade de que estudantes de graduação desenvolvam competências relacionadas à interpretação de dados espectroscópicos e à compreensão dos princípios envolvidos nas análises químicas. Nesse contexto, a espectroscopia UV-Vis se destaca como uma ferramenta didática de grande versatilidade, permitindo integrar conteúdos de química analítica, química inorgânica e análise instrumental em uma única atividade experimental.10
Nos últimos anos, diferentes propostas têm explorado a espectroscopia UV-Vis como ferramenta para o ensino de Química. Estudos recentes demonstram sua aplicação em atividades voltadas à discussão da lei de Beer-Lambert utilizando equipamentos de baixo custo, ao desenvolvimento de práticas fundamentadas na Química Analítica Verde,11,12 à integração entre espectrofotometria convencional e colorimetria por imagem digital via celular,13 ao desenvolvimento de espectrofotômetros didáticos de baixo custo14 e à proposição de atividades experimentais contextualizadas envolvendo pigmentos naturais, compostos de interesse farmacêutico e processos relacionados à Química Verde.15 Esses trabalhos evidenciam o potencial da técnica para integrar conceitos experimentais e teóricos, favorecer a interpretação de dados e aproximar conteúdos de Química Analítica de situações relevantes para a formação dos estudantes.
Entretanto, observa-se que parte dessas propostas concentra-se em aspectos específicos da técnica, sendo menos frequentes atividades que integrem, em uma mesma sequência didática, conceitos de espectroscopia molecular, química de coordenação e identificação indireta de espécies químicas por formação de complexos.
Sob a perspectiva pedagógica, a contextualização tem sido apontada como uma estratégia importante para aproximar o conhecimento científico de situações socialmente significativas para os estudantes.16 De forma complementar, abordagens fundamentadas na aprendizagem baseada em problemas e em casos investigativos, quando articuladas a atividades experimentais, favorecem a integração entre diferentes áreas do conhecimento, estimulam a construção ativa do conhecimento e promovem o desenvolvimento do pensamento científico.17 Além disso, atividades experimentais demonstrativas desempenham papel relevante nesse processo, pois possibilitam a observação direta de fenômenos, a discussão de princípios teóricos, a interpretação de resultados experimentais e a familiarização dos estudantes com técnicas e equipamentos analíticos.9,18
Dessa forma, este trabalho apresenta uma proposta experimental simplificada para disciplinas de Química em cursos de graduação, baseada na identificação indireta de íons Li+ por espectroscopia UV-Vis mediante formação de complexo com quinizarina (QNZ). A proposta utiliza a relevância do uso do lítio como fator contextualizador para integrar conceitos de espectroscopia molecular, química de coordenação, química analítica e análise instrumental, promovendo discussões sobre interpretação de espectros, formação de complexos metálicos e identificação indireta de espécies químicas. Além disso, busca favorecer uma aprendizagem mais contextualizada e investigativa, aproximando teoria e prática experimental e contribuindo para o desenvolvimento de competências relacionadas à análise e interpretação de dados experimentais. Dessa forma, pretende-se oferecer uma alternativa didática que favoreça a integração entre conhecimentos conceituais e procedimentais, aproximando os estudantes de situações típicas da prática analítica e promovendo uma compreensão mais ampla da espectroscopia UV-Vis no contexto da formação química.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Espectroscopia UV-Vis e ensino de Química
A espectrofotometria UV-Vis é uma técnica analítica muito utilizada na identificação e quantificação de espécies químicas, além de auxiliar na investigação de interações moleculares. Seu princípio fundamental está relacionado à absorção de radiação eletromagnética por moléculas e íons, produzindo espectros característicos que podem ser utilizados para obtenção de informações qualitativas e quantitativas.19
A relação entre a intensidade da absorção e a concentração da espécie absorvente é descrita pela lei de Beer-Lambert, expressa pela Equação 1:20
onde A representa a absorbância, ε o coeficiente de absortividade molar (em L mol-1 cm-1), l o caminho óptico da cubeta (em cm) e c a concentração da espécie em solução (em mol L-1).
Nesse contexto, a lei de Beer-Lambert constitui um fundamento teórico da atividade, uma vez que estabelece quantitativamente a relação entre a intensidade de absorção e a concentração das espécies absorventes em solução.6 Entretanto, o método proposto não foi desenvolvido para a quantificação de íons Li+, sendo a lei abordada como princípio fundamental para a compreensão das medidas espectrofotométricas e dos fatores que influenciam a intensidade de absorção, incluindo o coeficiente de absortividade molar (ε).21 Essas características tornam a espectroscopia UV-Vis adequada para atividades de ensino que buscam integrar conceitos teóricos e observações experimentais.
A proposta experimental apresentada neste trabalho consiste na comparação dos espectros de absorção da quinizarina (QNZ) na ausência e na presença de íons Li+, permitindo que os estudantes observem alterações no perfil espectral do sistema decorrentes da formação do complexo Li-QNZ. A análise dessas alterações, incluindo a diminuição de bandas características e o surgimento de novas bandas de absorção, permite discutir a formação de uma nova espécie química e relacionar as observações experimentais aos conceitos de espectroscopia molecular e química de coordenação. Nesse contexto, a lei de Beer-Lambert constitui um dos fundamentos teóricos da atividade, estabelecendo quantitativamente a relação entre a absorbância e a concentração das espécies absorventes em solução.6 Embora o método proposto não tenha sido desenvolvido para a quantificação de íons Li+, a lei é abordada como princípio fundamental para a compreensão das medidas espectrofotométricas e dos fatores que influenciam a intensidade de absorção, incluindo o coeficiente de absortividade molar (ε) e sua influência na intensidade de absorção.21 Essas características tornam a espectroscopia UV-Vis adequada para atividades de ensino que buscam integrar conceitos teóricos e observações experimentais.
Complexação e identificação indireta de íons lítio
Os compostos de coordenação são formados pela interação entre íons metálicos e ligantes por meio de ligações coordenadas. Alterações na estrutura eletrônica desses sistemas podem resultar em modificações espectrais que são observadas na espectroscopia UV-Vis, o que pode ser objeto de uma atividade de ensino envolvendo identificação e caracterização química.6,22
A quinizarina (1,4-di-hidroxiantraquinona) é um corante orgânico capaz de formar complexos com diferentes íons metálicos, característica que tem despertado interesse em estudos envolvendo química de coordenação e métodos espectroscópicos.
Como o íon Li+ não apresenta bandas de absorção eletrônica que permitam sua identificação direta por espectroscopia molecular na região do UV-Vis, sua detecção por essa técnica depende da formação de um complexo com um ligante cromogênico. Sua densidade de carga favorece a interação com ligantes contendo átomos de oxigênio doadores, como a quinizarina (QNZ).7 A formação do complexo Li-QNZ pode ser descrita como uma interação ácido-base de Lewis, na qual o íon Li+ atua como receptor de pares de elétrons (ácido de Lewis) e a quinizarina como doadora desses pares (base de Lewis).23,24 Segundo a teoria dos ácidos e bases duros e moles (HSAB) de Pearson, o Li+ é classificado como um ácido duro,25,26 enquanto os átomos de oxigênio da quinizarina constituem sítios doadores duros.24 Essa natureza semelhante favorece uma interação do tipo ácido duro-base dura, favorecendo a interação entre o Li+ e os sítios doadores de oxigênio da quinizarina.25,26 A formação do complexo provoca alterações nas propriedades eletrônicas do ligante, resultando em modificações no espectro de absorção que podem ser exploradas para a identificação indireta do metal.3
Esse comportamento permite comparar os espectros obtidos antes e após a complexação e discutir aspectos relacionados à interação metal-ligante, formação de novas espécies químicas e interpretação de dados espectroscópicos.
Estudos anteriores demonstraram a viabilidade da formação do complexo Li-QNZ para aplicações analíticas baseadas em espectrofotometria UV-Vis.3,27 Entretanto, muitos desses procedimentos utilizam reagentes adicionais para favorecer a complexação. Na presente proposta, a metodologia foi simplificada com o objetivo de adequá-la ao contexto de laboratórios didáticos de graduação.
Contribuições da proposta para o ensino de Química
A proposta favorece a articulação entre conceitos tradicionalmente abordados de forma fragmentada ao longo de cursos de graduação na área de Química, reunindo, em uma única atividade experimental, conteúdos de espectroscopia UV-Vis, química de coordenação, análise instrumental e interpretação de dados experimentais. Essa abordagem permite que os estudantes estabeleçam relações entre fundamentos teóricos, observações experimentais e aplicações dos métodos analíticos, contribuindo para uma compreensão mais ampla dos fenômenos químicos envolvidos.16 O emprego do lítio como fator contextualizador amplia as possibilidades de discussão ao relacionar esses conceitos a aplicações científicas e tecnológicas contemporâneas, favorecendo a conexão entre os conteúdos de Química e questões de interesse atual, sem desviar o foco dos objetivos conceituais da atividade.
Um aspecto diferencial da proposta reside no fato de que o íon Li+ não apresenta transições eletrônicas que resultem em bandas de absorção úteis na região do UV-Vis, impossibilitando sua identificação direta por espectroscopia molecular.3,7 Assim, sua identificação por essa técnica requer a utilização de um ligante cromogênico, como a quinizarina, capaz de formar um complexo cujas alterações nas propriedades eletrônicas resultam em mudanças observáveis no espectro de absorção.3,7 Para o entendimento desse comportamento, é necessário que os estudantes compreendam como a interação entre o íon metálico e o ligante modifica as propriedades químicas e, consequentemente, o espectro de absorção.
Dessa forma, a atividade estimula a interpretação dos fenômenos químicos observados experimentalmente e favorece a articulação entre conceitos de espectroscopia molecular, química de coordenação e métodos analíticos indiretos. Ao participar das diferentes etapas da atividade experimental, os estudantes podem compreender de forma mais clara os processos de construção e validação do conhecimento científico.28,29
Além da aprendizagem conceitual, a proposta contribui para o desenvolvimento de competências importantes na formação do químico, como a interpretação crítica de espectros, a análise de evidências experimentais, a argumentação científica e a correlação entre resultados experimentais e modelos teóricos. A depender da estratégia didática adotada, a atividade também pode incluir a elaboração e o teste de hipóteses acerca das alterações espectrais esperadas após a interação entre a QNZ e os íons Li+. A comparação entre os espectros obtidos antes e após a formação do complexo permite que os estudantes relacionem as alterações observadas aos conceitos discutidos em sala de aula, favorecendo uma postura mais investigativa diante dos resultados experimentais.
Embora possa ser utilizada como atividade demonstrativa, a proposta apresenta flexibilidade quanto à sua condução, podendo ser adaptada para abordagens baseadas em problemas ou em casos investigativos. Nessas situações, os estudantes podem ser incentivados a formular hipóteses, interpretar os resultados obtidos e justificar suas conclusões com base nas evidências experimentais.
Além disso, a atividade possibilita discutir critérios envolvidos na seleção de métodos analíticos, permitindo que os estudantes reflitam sobre as potencialidades e limitações da espectroscopia UV-Vis em comparação com outras técnicas utilizadas para a determinação de lítio. Essa discussão favorece uma compreensão mais ampla da análise instrumental, evidenciando que a escolha de um método depende das características do analito, da natureza da amostra e dos objetivos da análise.
PROPOSTA PEDAGÓGICA
A proposta experimental foi desenvolvida para ser aplicada em disciplinas de Química Analítica, Química Inorgânica, Análise Instrumental ou áreas correlatas de cursos de graduação. Seu objetivo principal é utilizar a identificação indireta de íons Li+ como contexto para a abordagem integrada de conceitos relacionados à espectroscopia UV-Vis, formação de complexos metálicos e interpretação de dados experimentais.
Além da compreensão dos aspectos químicos envolvidos, a atividade também incentiva os estudantes a interpretar espectros e analisar criticamente os resultados obtidos. A depender da estratégia didática adotada, a proposta pode também incluir a elaboração de hipóteses acerca das alterações espectrais decorrentes da interação entre a QNZ e os íons Li+. A proposta também possibilita discutir como diferentes métodos analíticos são empregados em aplicações envolvendo o lítio, utilizando esses contextos como motivação para compreender os princípios da espectroscopia UV-Vis.
Conteúdos explorados
A atividade aborda diferentes conteúdos conceituais e procedimentais que podem ser selecionados pelo docente de acordo com os objetivos da disciplina, como mostrado na Tabela 1.
Além dos conteúdos conceituais, a atividade contribui com o desenvolvimento de competências relacionadas à observação de fenômenos químicos, interpretação de dados experimentais, argumentação científica e tomada de decisões fundamentadas em evidências.
Questões norteadoras
A proposta apresenta flexibilidade quanto à sua condução. A depender da estratégia didática adotada, a atividade pode ser desenvolvida de forma mais demonstrativa e orientada para a interpretação dos resultados experimentais ou incorporar questões norteadoras que estimulem os estudantes à formulação e ao teste de hipóteses. Algumas possibilidades incluem:
-
- Como o espectro da QNZ se altera após a complexação com Li+?
-
- Quais evidências indicam a formação de uma nova espécie química?
-
- Como a interação entre o ligante e o íon metálico influencia o espectro UV-Vis?
-
- Qual é o papel do solvente na formação do complexo?
-
- Por que a identificação indireta é necessária no caso dos íons lítio?
Essas questões podem ser utilizadas antes, durante e/ou após o experimento para orientar as discussões e estimular a participação dos estudantes e, quando incorporadas à estratégia didática, favorecer a formulação de hipóteses e a interpretação dos resultados obtidos.
Relação teoria, prática e contextualização
A proposta da sequência foi planejada para promover conexão entre conceitos teóricos, atividade experimental e aplicações da Química.
Exploração teórica
Pode ser realizada uma discussão introdutória sobre a importância do lítio em diferentes contextos tecnológicos e sociais, bem como sobre os princípios básicos da espectroscopia UV-Vis e da formação de complexos metálicos. A depender da estratégia didática adotada, essa etapa também pode incluir a formulação de hipóteses pelos estudantes acerca das possíveis alterações espectrais decorrentes da interação entre a QNZ e os íons Li+.
Prática experimental
Ocorre a observação da coloração que o complexo formado adquire e análise espectral, consolidando conceitos de química analítica e de coordenação, além de estabelecer ligação direta entre conceitos teóricos e resultados experimentais.
Discussão e reflexão crítica
A interpretação dos resultados permite discutir as alterações espectrais observadas à luz dos conceitos abordados e, quando hipóteses tiverem sido previamente formuladas, confrontá-las com os resultados experimentais. Dessa forma, a atividade promove discussões fundamentadas nas evidências obtidas e contribui para a articulação entre diferentes conteúdos da formação química.
Ao final da sequência, os estudantes podem compreender não apenas o procedimento químico envolvido, mas também suas aplicações e contexto de utilização, como visto na Tabela 2.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
As concentrações e condições experimentais para a formação do complexo Li-QNZ foram definidas com base na adaptação simplificada da metodologia proposta por Silva et al.9 A estabilidade do complexo formado nas condições propostas foi posteriormente avaliada por meio de estudo teórico.
Materiais e métodos
Foram utilizados espectrofotômetro UV-Vis (IL 0082 Y BI, KASUAKI), cubetas de vidro com caminho óptico de 1 cm, pipetas volumétricas automáticas (OLEN, volume variável 10 100 µL e fixo de 200 e 100 µL), balança analítica, quinizarina (1,4 di hidroxiantraquinona P.A, Merck, 97%), dimetilsulfóxido P.A (DMSO, Synth, 99%) e cloreto de lítio P.A (Êxodo Científica, 98%).
Preparou-se 5,0 mL de uma solução de QNZ com concentração 0,00175 mol L-1 e 5,0 mL de uma solução de cloreto de lítio com concentração 0,1152 mol L-1. Ambas as soluções utilizaram o DMSO como solvente.
Para a formação do complexo, foram adicionados 1,0 mL da solução de quinizarina, 0,25 mL de DMSO e 0,20 mL da solução de cloreto de lítio.
Os espectros UV-Vis foram obtidos após o preparo das amostras, utilizando varredura na faixa de 300 a 650 nm. O DMSO foi utilizado como branco para o ajuste da linha de base do equipamento.
No contexto da atividade didática, os estudantes realizarão duas análises espectrais:
-
1. Solução de QNZ em DMSO (espectro da QNZ);
-
2. Solução contendo o complexo QNZ-Li.
A comparação entre os espectros possibilita identificar as alterações decorrentes da formação do complexo e discutir os conceitos químicos envolvidos.
Considerações de segurança
Recomenda-se a utilização de jaleco, luvas e óculos de proteção durante todo o procedimento experimental. O DMSO deve ser manipulado em uma capela de exaustão, evitando contato direto com a pele. Os resíduos gerados devem ser descartados conforme as normas institucionais vigentes.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 1 apresenta os espectros UV-Vis obtidos para a quinizarina (QNZ) e para a solução contendo QNZ na presença de íons Li+ (QNZ e Li), a qual contém o complexo QNZ-Li e QNZ em excesso. Para evidenciar as alterações espectrais decorrentes da formação do complexo, foi obtido o espectro-diferença pela subtração do espectro da QNZ do espectro da solução QNZ e Li.
Espectros de absorção UV-Vis da quinizarina (QNZ), da solução de quinizarina na presença de Li+ (QNZ e Li) e do espectro-diferença obtido pela subtração do espectro da QNZ do espectro da solução QNZ e Li
Observa-se que o espectro de absorção da solução de quinizarina (curva QNZ) apresenta uma banda de absorção em aproximadamente 480 nm, característica de sua estrutura eletrônica. Após a adição dos íons lítio (curva QNZ e Li), verifica-se uma diminuição da intensidade dessa banda e o surgimento de novas absorções em regiões próximas de 550 e 600 nm, que são evidenciadas pela subtração espectral (curva espectro-diferença) dos valores dos espectros da solução de quinizarina e da solução contendo Li+. Esse resultado é compatível com a formação do complexo Li-QNZ, uma vez que a coordenação do íon metálico tende a modificar as transições eletrônicas do ligante, refletindo-se em alterações no espectro de absorção.3,6,30
As modificações observadas nos espectros constituem o principal elemento de análise da atividade proposta. Cabe destacar que as alterações espectrais observadas estão associadas ao complexo formado entre Li+ e quinizarina e não ao íon Li+ isoladamente. A comparação entre os espectros obtidos antes e após a adição de Li+ permite associar resultados experimentais à formação de novas espécies químicas, contribuindo para a compreensão de conceitos relacionados à química de coordenação e à espectroscopia eletrônica.
Do ponto de vista didático, os resultados obtidos viabilizam discutir diferentes aspectos conceituais. A diminuição da banda característica da quinizarina pode ser interpretada como consequência da interação entre o ligante e o íon metálico, enquanto o aparecimento de novas bandas leva a inferir que há a formação de uma espécie química distinta daquela inicialmente presente em solução. Dessa forma, a atividade oferece aos estudantes a oportunidade de relacionar observações experimentais a modelos teóricos utilizados para explicar fenômenos químicos.
A interpretação dos espectros também permite retomar os fundamentos da lei de Beer-Lambert. Embora a atividade não tenha por objetivo a determinação quantitativa da concentração de lítio, a comparação entre as intensidades das bandas de absorção possibilita discutir o significado do coeficiente de absortividade molar (ε), que expressa a capacidade de uma espécie química absorver radiação em determinado comprimento de onda. A partir dos dados experimentais, o docente pode ainda discutir as condições necessárias para sua determinação. Além disso, a comparação dos espectros permite analisar as alterações espectrais decorrentes da formação do complexo. Nesse contexto, os estudantes podem compreender que a espectroscopia UV-Vis, além de sua aplicação na quantificação, também pode ser uma ferramenta importante para a investigação de processos químicos por meio da interpretação de alterações espectrais.
Além dos conceitos relacionados à espectroscopia, o desenvolvimento da atividade pode promover a discussão de aspectos da química de coordenação, incluindo o papel dos ligantes, a influência de grupos doadores na estabilização de complexos e as consequências da complexação sobre as propriedades eletrônicas das espécies envolvidas. Essas discussões contribuem para integrar conteúdos frequentemente abordados de forma separada ao longo da formação em Química.
A utilização do lítio como objeto de estudo aumenta ainda mais as possibilidades de contextualização. A relevância desse elemento em aplicações relacionadas ao armazenamento de energia, à indústria eletrônica, à mineração e à área da saúde auxilia a estabelecer conexões entre os conteúdos trabalhados em laboratório e questões científicas e tecnológicas atuais. Dessa forma, a atividade contribui com a articulação entre teoria, prática experimental e contexto de aplicação.
Para auxiliar na discussão dos resultados, a Tabela 3 apresenta exemplos de relações que podem ser estabelecidas entre as observações experimentais e os conceitos químicos envolvidos.
Os resultados obtidos demonstram que a proposta experimental oferece condições adequadas para a discussão integrada de conceitos de espectroscopia UV-Vis, química de coordenação e análise instrumental, constituindo uma alternativa didática para disciplinas de graduação em Química e áreas correlatas.
Por fim, para garantir a confiabilidade da proposta simplificada, a formação do complexo foi também estudada por meio de cálculos teóricos baseados na teoria do funcional de densidade (DFT, density functional theory). As simulações foram realizadas em nível B3LYP/6-31+G(d,p), permitindo avaliar aspectos estruturais e eletrônicos da interação proposta. Os estudos confirmaram que o íon Li+ interage preferencialmente com o oxigênio do grupo carbonila (C=O) da quinizarina, fornecendo suporte teórico para a estrutura proposta do complexo (Figura 2). Esse resultado é consistente com a discussão baseada na teoria ácido-base de Lewis e no princípio HSAB de Pearson apresentada na seção “Fundamentação Teórica”. Não foram realizadas simulações usando competição entre íons ou com os solventes e, embora os detalhes da modelagem em nível de mecânica quântica não sejam, em geral, o foco central em disciplinas de graduação, como Química Analítica, Química Inorgânica e Análise Instrumental, esse embasamento teórico oferece ao docente apoio à atividade experimental, integrando teoria, prática e modelagem molecular.
Representação esquemática da coordenação do íon Li+ à quinizarina (QNZ), resultando na formação do complexo QNZ-Li
CONCLUSÕES
A proposta apresentada demonstra o potencial da espectroscopia UV-Vis como ferramenta para o ensino integrado de conceitos de química analítica, química de coordenação e análise instrumental em cursos de graduação. A utilização da formação do complexo entre íons Li+ e quinizarina permite explorar alterações espectrais observáveis experimentalmente, contribuindo com discussões sobre interação metal-ligante, interpretação de espectros e aplicações da lei de Beer-Lambert.
Além dos aspectos conceituais, o desenvolvimento da atividade possibilita contextualizar o ensino por meio de um tema de relevância científica, tecnológica e social, uma vez que o lítio desempenha papel estratégico em áreas como armazenamento de energia, eletrônica, mineração e saúde. Com isso, conteúdos frequentemente tratados de forma abstrata podem ser discutidos a partir de exemplos e aplicações concretas.
A metodologia simplificada apresentada utiliza reagentes e procedimentos compatíveis com laboratórios de graduação, constituindo uma alternativa para a abordagem experimental de conteúdos relacionados à espectroscopia UV-Vis e à química de coordenação. A flexibilidade da proposta também permite sua adaptação a diferentes disciplinas, como Química Analítica, Química Inorgânica e Análise Instrumental ou áreas correlatas. A flexibilidade da proposta também permite sua adaptação a diferentes objetivos de aprendizagem e contextos de ensino, contribuindo com a integração entre teoria, prática experimental e reflexão crítica.
Espera-se que a atividade possa auxiliar docentes na construção de experiências de aprendizagem mais contextualizadas e investigativas, ampliando as possibilidades de ensino de técnicas espectroscópicas e de conceitos fundamentais da Química em cursos superiores.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao Programa de Pós-Graduação em Química da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (PPGQ-UFVJM) pelo suporte acadêmico e institucional. Agradecem também à CAPES e à FAPEMIG (processo No. RED-00091-23) pelo apoio financeiro concedido ao desenvolvimento deste trabalho. Adicionalmente, reconhecem o apoio institucional da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG), parceira na execução do projeto. Os autores declaram que utilizaram a ferramenta OpenAI, ChatGPT (OpenAI, versão GPT-5.5), exclusivamente para apoio à reescrita e à melhoria da clareza de alguns parágrafos do manuscrito. Todo o conteúdo científico, interpretação dos resultados e conclusões foram elaborados e revisados pelos autores, que assumem integral responsabilidade pelo trabalho apresentado.
DECLARAÇÃO DE DISPONIBILIDADE DE DADOS
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