Síntese Verde no Ensino da Química - tese de doutoramento
2016-02-22

Autores:
Rita Cordeiro Carminé Duarte

Orientadores:
Adélio A. S. C. Machado
M. Gabriela T. C. Ribeiro

Instituições:
Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

Resumo:
Esta tese desenvolveu-se no âmbito do doutoramento em Ensino e Divulgação da Ciências da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.

Foram investigados dois problemas referentes ao uso de métricas de Química Verde (QV) para suportar o aumento da verdura de sínteses em laboratórios do ensino universitário.
O primeiro consistiu em averiguar se a métrica holística Estrela Verde (EV) seria adequada para realizar a avaliação da verdura individual de cada uma das fases da síntese (preparação de reagentes, reação, isolamento e purificação), bem como a do processo global, de modo a identificar como a verdura de cada fase afeta a da síntese em globo; o fito era investigar um possível novo processo de otimização de sínteses a partir de dados de literatura (sem exigir trabalho experimental), que consiste em recolher os protocolos de síntese disponíveis na literatura, analisá-los com vista a determinar a verdura das fases individuais, combinar os procedimentos mais verdes obtidos para as fases para obter um novo protocolo expectavelmente mais verde, e analisar este protocolo para determinar até que ponto as expectativas eram cumpridas. O estudo envolveu a avaliação de verdura de vinte sínteses (orgânicas e inorgânicas) propostas na bibliografia de caráter pedagógico dos primeiros anos (licenciatura) de cursos universitários e permitiu concluir que: (1) a EV é eficaz para a avaliação da verdura individual das fases (microverdura); (2) as fases de isolamento e purificação do produto (work-up) são geralmente as mais limitantes para a verdura global, deteriorando a verdura da fase de reação; (3) a otimização de sínteses pode ser conseguida a partir dos protocolos de literatura, embora o procedimento seja inaplicável ou falhe se estes proporcionarem informação limitada ou insuficiente (devido, por exemplo, a usarem uma ou poucas vias de síntese, serem idênticos, etc.).
O segundo problema consistiu na conceção de um novo índice de segurança – o Índice de Risco de Escala (SRI) – para aferir as vantagens/desvantagens da realização de experiências a micro/macroescala, em termos de segurança para a saúde humana e o ambiente, o que as métricas da QV (métricas de massa e EV) não permitem. Uma análise preliminar mostrou que o índice teria de ser desenhado no quadro do paradigma de risco, não do paradigma ecológico em que se baseia a QV. O índice concebido, inspirado em métricas de segurança industrial, foi testado em três compostos, verificando-se que: (1) capta o aumento de segurança obtido quando se usam pequenas quantidades de reagentes e o tempo de exposição é menor; (2) permite aferir semiquantitativamente as vantagens da microescala, comprovando a sua utilidade pedagógica.
Os resultados obtidos no trabalho suportarão um ensino laboratorial da síntese com maior participação dos alunos para desenvolver as suas capacidades de análise, reflexão e tomada de decisões e facilitarão a introdução do ensino da QV nos currículos dos cursos de Química.



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