ETILÔMETRO: UM TEMA CONTEMPORÂNEO COM POTENCIAL INTERDISCIPLINAR PARA O ENSINO DE CIÊNCIAS

## ETILÔMETRO: UM TEMA CONTEMPORÂNEO COM POTENCIAL INTERDISCIPLINAR PARA O ENSINO DE CIÊNCIAS

## Hebert de Amorim Folli , João Paulo Casaro Erthal 1 2

1 Universidade Federal do Espírito Santo, hebert.folli@hotmail.com 2 Universidade Federal do Espírito Santo, jperthal@gmail.com

## Resumo

O efeito de desorientação ocasionado pelo consumo de bebidas alcoólicas combinado com a condução de veículos motorizados é um potencial ocasionador de acidentes Em função disso, foram desenvolvidos equipamentos conhecidos popularmente . como bafômetros, capazes de mensurar o nível de álcool presente na corrente sanguínea, e consequentemente de embriaguez, dos condutores. O processo de oxirredução, os conceitos relacionados à corrente elétrica, potencial elétrico e as discussões que encerram o metabolismo do álcool no organismo humano são temas ensejados pela abordagem do bafômetro em uma aula de Física que tenha por objetivo dialogar interdisciplinarmente com a Química e a Biologia. Além disso, as discussões sobre o funcionamento de tecnologias atuais com os conceitos discutidos em sala de aula auxiliam na construção de um processo de ensino de ciências de forma contextualizada, numa perspectiva capaz de atrelar a ciência, a tecnologia e acontecimentos sociais, de forma que a responsabilidade social possa ser discutida no ambiente escolar devido aos efeitos que a ingestão de bebidas alcoólicas traz para o ser humano. Este trabalho é uma descrição científica do funcionamento do etilômetro e seu potencial como tópico gerador de discussões sobre ciência em sala de aula, tendo como base os temas estruturadores contidos nos Parâmetros Curriculares Nacionais, considerando seu grau de liberdade para interdisciplinaridade, experimentações e contextualizações.

Palavras-chave : etilômetro, interdisciplinaridade, ensino de ciências.

## Embasamento Teórico

A cronologia do consumo de bebidas está relacionada a determinados costumes da sociedade. No estudo da história dos povos antigos, a bebida não pode ser tratada da mesma forma que é vista atualmente, pois todo um contexto cultural está envolvido. É possível relacionar aspectos culturais e religiosos de diferentes épocas com o consumo de bebidas, tal como em cerimônias religiosas, em que o vinho, arraigado de um simbolismo religioso, é tomado pelos fiéis.

De forma geral, o consumo de bebidas alcoólicas pela humanidade não é característico apenas da geração contemporânea. Na Antiguidade, dentre as principais bebidas consumidas estavam a cerveja e o vinho. O conhecimento científico das pessoas na época foi incapaz de fornecer respostas sobre as reações físico-químicas que ocorriam nos procedimentos de produção dessas bebidas. Em relação ao vinho, eles atribuíam esses eventos ao deus Dionísio. Evidências apontam que existiram festivais dionisíacos por toda a Grécia, que poderiam ter ligações com cultos relacionados à fertilidade. Entretanto, a devoção a esse deus e o consumo da bebida durante os festivais, proporcionava opiniões distintas entre as classes dominantes e o restante da população. De um lado havia um povo que em seu estado de estupor alcoólico era capaz de se opor às leis e obrigações, e do

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23 a 27 de janeiro de 2017

outro, a classe dominante que percebia nesses cultos o perigo da ideia de liberdade e de desobediência às ordens vigentes.

Segundo LEAL e colaboradores (2012), na Idade Média o processo de destilação foi adotado na Europa pelos árabes . As bebidas destiladas eram conhecidas com aquaardens , e isso se deu pelo fato delas gerarem maior desconforto ao serem ingeridas, pois o processo de destilação aumenta o teor alcoólico. Alguns destilados foram utilizados como medicamento e considerados um produto capaz de prolongar a vida.

- O consumo dos destilados se tornou a preferência das pessoas a partir da Revolução Industrial. Seu teor alcoólico elevado deixava os consumidores relaxados rapidamente, logo, as pessoas começaram a ingerir a bebida ao ponto de alcançarem um estado eufórico preocupante.

Embora muito consumidas nessa época, não se sabia ao certo qual era o teor alcoólico das bebidas. No entanto, logo no início do século XVII o físico e químico francês Joseph Gay-Lussac (1778-1850) realizou uma contribuição fundamental para o cálculo do percentual de teor alcoólico das bebidas por meio de sua lei volumétrica. Atualmente, o teor alcoólico é medido em uma escala GL (GayLussac), que leva em conta o percentual volumétrico de etanol (álcool etílico anidro) em uma mistura de álcool com água.

- Ao ingerir uma bebida alcoólica, assim como acontece aos demais nutrientes, o álcool é absorvido em nosso organismo pelo estômago e principalmente pelo intestino delgado. Em seguida ele circula pela corrente sanguínea por todo o nosso corpo, sendo eliminadas aproximadamente 0,2 gramas de álcool por quilo de massa corpórea a cada hora, e, por isso, pessoas magras podem se embriagar em um intervalo de tempo bem menor em relação às pessoas obesas. Se um indivíduo não ingerir alimentos, ele também pode se embriagar mais rapidamente, pois o alimento seria uma forma de diluir o álcool e retê-lo por um determinado período, prolongando o tempo de absorção dele pelo organismo. Por outro lado, bebidas com dióxido de carbono em sua composição, como os energéticos, são capazes de acelerar esse processo (LEAL et al., 2012).
- O fígado é o principal órgão responsável por filtrar esse produto da corrente sanguínea. Ele produz CO2 enquanto gera energia e também é responsável por outras funções vitais como a transformação de substâncias nutritivas em materiais essenciais para a criação de novas células. Se caso o indivíduo ingerir índices elevados de bebidas alcoólicas por um período prolongado, o fígado deixará de realizar funções básicas para gerar energia e as toxinas se acumulam no organismo.

Uma pequena parcela do álcool ingerido é eliminada pela transpiração e respiração. Na inspiração, o diafragma e os músculos intercostais aumentam o volume torácico, e esse aumento torna a pressão interna dos pulmões menor que a pressão atmosférica. Esse processo permite a entrada de ar atmosférico para dentro dos pulmões. Nos pulmões ocorrem as trocas gasosas e parte do álcool presente na corrente sanguínea é eliminado durante essas trocas. Pensando nisso, em 1954 o policial Dr. Robert Borkenstein da polícia do estado de Indiana, nos Estados Unidos, criou um aparelho capaz de analisar com confiabilidade o teor alcoólico presente na corrente sanguínea através do álcool exalado na respiração.

Esse aparelho é denominado etilômetro, conhecido popularmente no Brasil como bafômetro, sendo um instrumento capaz de medir a concentração de álcool

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etílico pela análise de ar pulmonar. Seu funcionamento ocorre devido à reação eletroquímica de oxidação e redução. Tal reação ocorre quando uma substância perde elétrons e outra substância recebe esses elétrons, gerando uma corrente elétrica. O etilômetro possui dois pólos, o ânodo e o cátodo. No ânodo encontra-se a substância que perdeu os elétrons, ou seja, que oxidou, e no cátodo localiza-se a substância que recebeu tais elétrons, logo ela reduziu, originando o termo oxirredução.

Existem alguns tipos de bafômetros de análises qualitativas, nos quais o funcionamento é baseado na mudança de cor do reagente pela oxirredução. Há também bafômetros que fornecem análises quantitativas que indicam um valor para o grau alcoólico do indivíduo avaliado.

No bafômetro qualitativo o ar contendo álcool etílico entra em contato com o dicromato de potássio, K2Cr2O7, que em seu estado natural possui coloração amarelada. Após o contato, o álcool etílico oxida a aldeído (compostos com dupla ligação com oxigênio e uma ligação com hidrogênio) e o dicromato de potássio é reduzido a cromo (III), Cr2O3, que possui cor verde, ou cromo (II), que possui cor azul. Se o motorista possuir uma quantidade significativa de etanol no organismo, ao assoprar esse tipo de bafômetro o resultado será a mudança da cor amarela para um verde azulado. O nível de álcool no organismo será determinado pelo tom da cor, pois quanto mais escuro, maior é o nível de embriaguez (BRAATHEN, 1997). A imagem a seguir ilustra o funcionamento desse equipamento.

Figura 01: Mudança na coloração de um bafômetro qualitativo. Fonte: <http://www.alunosonline.com.br/quimica/principio-quimico-bafometro.html>

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Esse modelo de bafômetro é um dispositivo descartável e simples de ser reproduzido, uma vez que seu principal componente, o dicromato de potássio, é fácil de ser adquirido. Basicamente, o teste é feito molhando dicromato de potássio em uma solução ácida aquosa (ácido sulfúrico) para melhorar a troca de elétrons com etanol. Após o contato do álcool com o dicromato de potássio, ocorre o processo de oxirredução, tornando visível a mudança na coloração no composto químico (FERREIRA et al., 1997).

Dentre os bafômetros quantitativos podem-se destacar dois modelos utilizados pela Polícia Rodoviária Federal do Brasil: o Alco-Sensor III e Alco-Sensor IV. Esses equipamentos são mais sofisticados, e fornecem dados numéricos que determinam com muita precisão, a quantidade de álcool presente no organismo. Esses modelos de bafômetro se baseiam no princípio das células de combustível.

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' O princípio das células a combustível foi descoberto por Sir Grove em 1835 ' (WENDT, et al., 2000, p.541). Seu objetivo é utilizar um combustível e gerar energia elétrica de forma mais limpa e ecológica, praticamente sem emissão de poluentes. Existem diversos tipos de células de combustível e cada uma com um objetivo particular. Essas células são classificadas de acordo com seu eletrólito e temperatura de funcionamento.

A célula de combustível utilizada no etilômetro oxida o etanol presente no ar e gera energia. Ela é formada por uma camada porosa, não reagente, coberta por duas placas de platina umedecidas com ácido sulfúrico (H2SO4). Dois eletrodos são conectados as placas, formando um ânodo, onde ocorre a oxidação, e um cátodo, onde ocorre a redução. A platina em contado com o H2SO4 oxida o etanol a aldeído fazendo-o perder elétrons, e o oxigênio contido no ar será reduzido, pois ele irá receber os elétrons do etanol. Entre os eletrodos, o fluxo de elétrons é quantificado pelo medidor de corrente elétrica, e um chip é capaz de informar o grau alcoólico do indivíduo de acordo com a corrente elétrica gerada com a reação de oxirredução (BRAATHEN, 1997).

A seguir é apresentada uma ilustração da célula de combustível utilizada nesse equipamento.

Figura 02: Processos químicos em uma célula combustível.

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Esse modelo de etilômetro fornece uma análise quantitativa em relação ao teor alcoólico no organismo. Seus dados são precisos, e esse foi um dos motivos que o levou a ser utilizado pela Polícia Rodoviária. Apesar de sua confiabilidade, assim como todo equipamento eletrônico, o etilômetro apresenta uma incerteza em seus dados. Para garantir a veracidade de seus resultados, anualmente o Instituto Nacional de Medidas, Inmetro, realiza uma inspeção no equipamento calculando o seu erro máximo. O equipamento é aprovado se apresentar um erro máximo de 0,032 mg/L para concentrações de até 0,400 mg/L, 8% para os intervalos entre 0,400 mg/L e 2,000 mg/L, e de até 30 % em concentrações superiores a 2,000 mg/L (INMETRO, 2015).

## A exploração do tema em sala de aula

' Os princípios pedagógicos da identidade, diversidade e autonomia, da interdisciplinaridade e da contextualização são adotados como estruturadores dos currículos ' (BRASIL, 2013, p. 154). Ao utilizar o tema bafômetro durante a aula, o

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professor está inserindo um tema de extrema importância por sua capacidade de despertar a curiosidade do estudante para compreender a sua funcionalidade.

Em Física e Química é viável explorar conceitos sobre diferença de potencial na célula combustível, conservação da energia no processo de oxirredução, a transferência de elétrons entre compostos químicos e energia potencial elétrica. Além disso, a experimentação pode ser levada a tona, uma vez que alguns etilômetros podem ser construídos e testados mecanicamente em laboratórios didáticos, como por exemplo, o etilômetro qualitativo discutido anteriormente. Ferreira (1997) relata a construção de um bafômetro simples de análise qualitativa em sala de aula. No bafômetro qualitativo, a transferência de elétrons resulta em uma alteração de coloração devido à redução do dicromato de potássio, enquanto no bafômetro quantitativo é gerada uma corrente elétrica. Essas características do equipamento tornam viáveis para o professor argumentar sobre a transferência de elétrons na oxirredução e seus distintos resultados durante uma aula de física moderna, por exemplo.

Observa-se que o conhecimento que abarca o funcionamento do etilômetro possibilita abordar temas recentes que permeiam diversas áreas básicas do conhecimento científico, como corrente elétrica, reações químicas e metabolismo humano.

A quantidade de álcool presente em alguma bebida é dada em uma escala denominada Grau GL. Essa simples denominação pode fomentar uma discussão a respeito da história da ciência em sala de aula, evidenciando a descoberta de Gay Lussac, no século XVIII sobre a estequiometria da fermentação do álcool (LEAL et al., 2012 ). A escala GL pode ser utilizada ao ensinar transformações de unidades de medida aos alunos do 1º ano do ensino médio, um simples exemplo envolvendo um recipiente de 1L de bebida destilada com uma graduação alcoólica de 38% GL, pode ser apresentado aos alunos para o ensino de grandezas e unidades. Além disso, o professor pode verificar as unidades de medidas utilizadas nos etilômetros e nos boletins policiais, e trabalhar com os estudantes as devidas transformações para o Sistema Internacional de Unidades.

Energia é um tema que também pode ser explorado ao estudar o bafômetro. Em nossas residências a maior parte da energia elétrica provém de usinas e a corrente elétrica nos fios provém de variações do campo eletromagnético em bobinas de fio de cobre. Os bafômetros modernos fornecem dados relacionados à embriaguez analisando uma corrente elétrica gerada por reações de oxirredução. Embora se tratem de processos distintos, ambos possuem em comum a geração de energia elétrica envolvendo transferências de elétrons Ao citar durante a aula como . funciona esse equipamento, o estudante poderá compreender que energia elétrica pode ser gerada de diversas formas, seja em usinas, pilhas ou células de combustível.

Com o intuito de proporcionar um ensino de ciências de forma contextualizada envolvendo aparatos tecnológicos e questões sociais, a inserção do tema bafômetro em sala de aula viabiliza essa interação, dentro do que é sugerido pelos temas estruturadores dos PCN em diversas áreas do conhecimento. Nessa perspectiva, podemos destacar discussões sobre o etilômetro e a ingestão de bebidas alcoólicas pelos motoristas em relação a:

## Equipamentos elétricos e telecomunicações

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Associar o estudo da eletricidade com funcionamento do bafômetro é uma opção inovadora a ser abordada dentro de sala de aula. A corrente elétrica gerada pelo processo de oxirredução é o resultado do fluxo de elétrons, esse processo pode despertar o interesse do aluno em questionar e associar os fenômenos físicos demonstrados na literatura, com o funcionamento de equipamentos presentes em seu dia a dia.

A eletrodinâmica é um tema muito importante do ensino médio, pois muitos de seus conceitos fazem parte do cotidiano dos alunos, e nem sempre é trabalhada em integração com diferentes disciplinas. Entretanto, podemos observar uma orientação dos PCN para o ensino de Física que diz:

- [...] as competências para lidar com o mundo físico não têm qualquer significado quando trabalhadas de forma isolada. Competências em Física para a vida se constroem em um presente contextualizado, em articulação com competências de outras áreas, impregnadas de outros conhecimentos. Elas passam a ganhar sentido somente quando colocadas lado a lado, e de forma integrada, com as demais competências desejadas para a realidade desses jovens. (PCN, 2002, p. 59).

Um grande equívoco dos professores do ensino médio é trabalhar com a Química ou com a Física somente com cálculos e sem contextualização, uma vez que, na formação dos novos professores se discute o uso de métodos inovadores, para tornar as aulas mais dinâmicas e contextualizadas.

- O etilômetro é uma tecnologia nova, inserida no nosso dia a dia e de grande importância. O tema da redação do ENEM em 2013 foi 'Os efeitos da Lei Seca no Brasil' e o uso do etilômetro é sempre lembrado ao tratarmos este tema. A discussão de assuntos atrelados a essa temática em sala de aula poderia ter sido muito útil aos estudantes que tiveram que discorrer sobre o tema nessa redação.

## Energia e transformação química

Apesar de existir distintos etilômetros, um fator em comum entre esses aparelhos são as reações de oxidação e redução. Nesse aspecto, pode-se tratar o estudo das ligações químicas, transferência de elétrons e geração de energia elétrica a partir de reações químicas, relacionando esses temas com o equipamento.

## Qualidade de vida das populações humanas

- O consumo excessivo de bebidas alcoólicas tem se tornado umas das alternativas de lazer entre os jovens, resultando no aumento do índice de acidentes envolvendo bebida e direção. Os distúrbios que o etanol ocasiona no organismo, assim como sua absorção, são assuntos interessantes que podem vir a serem tratados pelo professor, construindo a noção de saúde e levando em conta os condicionantes econômicos e culturais como estilo de vida, estado nutricional e possibilidade de lazer.

## Considerações Finais

Correlacionar o funcionamento desse equipamento ao estudo de um determinado tema pode ser uma experiência sem precedentes para o estudante. Atrelar atividades interdisciplinares ao assunto em questão surge como uma estratégia fundamental para a formação de um cidadão capaz de desenvolver um

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olhar crítico em relação aos acontecimentos e as novas tecnologias. Os conceitos físicos, químicos, biológicos e históricos podem ser abordados de maneira contextualizada, despertando a curiosidade e o interesse do estudante. Relacionar tópicos de Física com esse equipamento pode quebrar o preconceito que relaciona o campo das ciências exatas apenas com fórmulas e equações.

Espera-se que esse artigo sirva como norteador para que professores engajados possam fazer uso do tema em suas atividades de modo a possibilitar a articulação de projetos interdisciplinares ou individuais que permitam a discussão do tema em diversas disciplinas e em diferentes níveis educacionais.

## Referências

BRAATHEN, Christian. Hálito culposo: o princípio químico do bafômetro . Química Nova na Escola, n. 5, p. 3-5, maio 1997.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Básica. Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica . Brasília: MEC, SEB, DICEI, 2013.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais + (PCN+) : Ciências da Natureza e suas tecnologias . Brasília: MEC, 2002.

FERREIRA, Geraldo A. Luzes; MÓI, Gerson de Souza; SILVA, Roberto Ribeiro. Bafômetro: Um Modelo Demonstrativo. Química Nova na Escola , n. 5, p. 32-33, maio 1997.

Governo do Rio de Janeiro. A lei seca . Disponível em: &lt;http://www.operacaoleisecarj.rj.gov.br/a-lei-seca/&gt;. Acesso em: 20 mar. 2015.

INMETRO. Procedimento para Verificação e Inspeção de Etilômetro com Gás Seco . Disponível em: &lt;http://www.inmetro.gov.br/ftp\_hp/kits/nie-dimel-108r02.pdf&gt;. Acesso em: 05 abr. 2015.

KRASILCHIK, Myriam. Caminhos do Ensino de Ciências no Brasil. Em Aberto, Brasília, v. 11, n. 55, p. 3-8, jul./set. 1992.

LEAL, Murilo Cruz; ARAÚJO, Denilson Alves; PINHEIRO, Paulo César. Química e Sociedade: Alcoolismo e Educação Química. Química Nova na Escola , v. 34, n. 2, p. 58-66, maio 2012.

SEGURADORA LIDER. Estatísticas nacionais de acidentes de trânsito. Disponível em: &lt;http://www.viasseguras.com/os\_acidentes/estatisticas/estatisticas\_nacionais&gt;. Acesso em: 25

Março 2015.

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