Como funciona o bafômetro e outros dispositivos para medição de álcool no sangue

bafometro1Como sabemos, o álcool provoca grandes efeitos sobre o organismo humano. Sua ação depressiva sobre o cérebro e sistema nervoso diminui a capacidade mental e física dos indivíduos, tornando impossível a realização de tarefas mais complexas, como dirigir, por exemplo. Segundo a Associação Médica Americana, uma pessoa pode se tornar incapacitada de pegar no volante quando o nível de álcool em seu corpo atingir 0,05 gramas/litro. A partir desta conclusão, surgiu a necessidade de ...

medição da quantidade de álcool presente no organismo dos motoristas. Mas como? Colher amostras de sangue e enviar para análise em laboratório seria algo nem um pouco prático. Tudo se resolveu em 1954, quando Dr. Robert Borkenstein, da polícia do estado de Indiana, EUA, inventou o bafômetro, um aparelho que permite checar os níveis de álcool por meio da análise do ar exalado pelos pulmões. O aparelho é composto por um tubo transparente, um bocal e uma bolsa plástica inflável. Para usar o bafômetro, se deve assoprar o bocal. Quando uma pessoa ingere uma bebida alcoólica, o álcool é absorvido pela sua boca, garganta, estômago e intestinos, chegando à corrente sangüínea. Quando o sangue passa pelos pulmões, atravessa as membranas dos alvéolos pulmonares até o ar. Desta forma, é possível medir os níveis de álcool do organismo de um indivíduo por meio da análise de seu hálito.

O ar expelido entra em contato com uma mistura de ácido sulfúrico, dicromato de potássio, nitrato de prata e água, fazendo-a mudar de cor, de amarelo para verde. É a partir desta mudança de coloração que se pode estimar os níveis de álcool presentes no sangue e o estado de embriaguez de um indivíduo.

Os princípios do teste

O álcool que uma pessoa ingere aparece no hálito porque é absorvido da boca, garganta, estômago e intestinos para a corrente sangüínea.

O álcool não é digerido após a absorção nem sofre modificações químicas na corrente sangüínea. À medida que o sangue passa pelos pulmões, parte do álcool atravessa as membranas dos pequenos sacos de ar dos pulmões (alvéolos) até o ar, pois o álcool evapora de uma solução, ou seja, ele é volátil. A concentração de álcool no ar alveolar está relacionada com a concentração de álcool no sangue. À medida que o álcool no ar alveolar é exalado, pode ser detectado pelo bafômetro. Ao invés de precisar tirar sangue do motorista para testar seu nível de álcool, o policial pode testar o ar exalado no próprio local e saber instantaneamente se há algum motivo para prendê-lo.

 

 

Como a concentração de álcool no ar exalado está relacionada com a do sangue, você pode ter uma idéia da concentração de álcool no sangue medindo o álcool na respiração. A proporção entre o álcool do ar expirado e o álcool sangüíneo é de 2.100:1. Isso significa que 2.100 mililitros (ml) de ar alveolar conterão a mesma quantidade de álcool que 1 ml de sangue.

Durante vários anos, o padrão legal para embriaguez nos Estados Unidos foi de 1, mas muitos estados atualmente adotam o padrão 0,8. O governo federal tem forçado os estados a baixarem o limite legal. A American Medical Association diz que uma pessoa pode ficar incapacitada quando o nível de álcool sangüíneo atinge 0,5. Se a concentração de álcool no sangue da pessoa é de 0,8, isso significa que há 0,08 gramas de álcool por 100 ml de sangue ou 8 decigramas de álcool por litro de sangue.

Existem vários dispositivos diferentes usados para medir a concentração de álcool no sangue.

Tipos de dispositivos: bafômetro

Há três tipos principais de dispositivos de teste do ar exalado, que se baseiam em princípios diferentes:

• bafômetro - usa uma reação química envolvendo o álcool que produz uma mudança de cor;
• intoxímetro - detecta o álcool através de espectroscopia infravermelha (IV);
• alco sensor III ou IV - detecta uma reação química do álcool em uma célula de combustível.

Independente do tipo, cada dispositivo tem um bocal, um tubo por onde o suspeito assopra e uma câmara de amostra para onde vai o ar. O resto do dispositivo varia em cada tipo.

Bafômetro

O bafômetro contém:

• um sistema para colher uma amostra do hálito do suspeito;
• dois frascos de vidro contendo a mistura para a reação química;
• um sistema de fotocélulas ligado a um medidor que avalia a mudança de cor associada com a reação química.

Para medir o álcool, o suspeito respira dentro do dispositivo. A amostra de ar borbulha em um dos frascos através de uma mistura de ácido sulfúrico, dicromato de potássio, nitrato de prata e água. O princípio da avaliação se baseia na seguinte reação química:

 

bafometro10

 

Nessa reação:

1. o ácido sulfúrico remove o álcool do ar em uma solução líquida
2. o álcool reage com o dicromato de potássio para produzir:
1. sulfato de cromo
2. sulfato de potássio
3. ácido acético
4. água

O nitrato de prata é um catalisador, uma substância que faz a reação ocorrer mais rápido, sem participar dela. O ácido sulfúrico, além de remover o álcool do ar, proporciona também a condição de acidez necessária para essa reação.

Durante essa reação o íon dicromato, de cor vermelho-alaranjada, muda de cor para o verde do íon cromo quando este reage com o álcool; o grau de mudança de cor está diretamente relacionado com o nível de álcool no ar exalado. Para determinar a quantidade de álcool naquela amostra de ar, a mistura que sofreu reação é comparada a de um frasco contendo uma mistura que não sofreu reação no sistema de fotocélulas, produzindo uma corrente elétrica que faz a agulha do medidor se mover do seu ponto de repouso. O operador, então, gira um botão para trazer a agulha de volta ao ponto de repouso e lê o nível de álcool a partir do botão: quanto mais o operador precisar girar o botão para retorná-la ao repouso, maior é o nível de álcool.

A química do álcool

O álcool encontrado nas bebidas alcoólicas é o álcool etílico (etanol). A estrutura molecular do etanol tem essa aparência:

H
H3C - C - O - H
H
onde C é carbono, H é hidrogênio, O é oxigênio e cada hífen é uma ligação química entre os átomos. Esclarecendo, as ligações dos três átomos de hidrogênio com o átomo de carbono da esquerda não estão representadas.

O grupo OH (O - H) na molécula é que faz com que ela seja um álcool. Há quatro tipos de ligações nessa molécula:

• carbono-carbono (C - C)
• carbono-hidrogênio (C - H)
• carbono-oxigênio (C - O)
• oxigênio-hidrogênio (O - H)

As ligações químicas entre os átomos são pares compartilhados de elétrons. As ligações químicas são parecidas com molas: elas podem dobrar e esticar. Essas propriedades são importantes na detecção do etanol em uma amostra usando espectroscopia infravermelha (IV).

Tipos de aparelhos: intoxímetro

Esse dispositivo usa espectroscopia infravermelha (IV), que identifica as moléculas com base no modo como absorvem a luz infravermelha.

As moléculas ficam vibrando constantemente e essas vibrações se modificam quando as moléculas absorvem a luz infravermelha. As mudanças na vibração incluem o dobrar e esticar de várias ligações. Cada tipo de ligação dentro de uma molécula absorve luz infravermelha de comprimentos de onda diferentes. Assim, para identificar etanol em uma amostra, é preciso analisar os comprimentos de onda das ligações no etanol (C-O, O-H, C-H, C-C) e medir a absorção da luz infravermelha. Os comprimentos de onda absorvidos ajudam a identificar substâncias como o etanol e a quantidade de absorção de luz infravermelha nos diz quanto etanol há ali.

 

inteximetro11

 

 

inteximetro12

 

No intoxímetro:

1. uma lâmpada gera um feixe de luz infravermelha de banda larga (múltiplos comprimentos de onda);

2. o feixe de luz infravermelha de banda larga passa pela câmara de amostra e é focalizado por uma lente sobre uma roda giratória com filtros;

3. a roda com filtros contém filtros de banda estreita específicos para os comprimentos de onda das ligações do etanol. A luz que passa por cada filtro é detectada pela fotocélula, onde é convertida em pulso elétrico;

4. o pulso elétrico se liga ao microprocessador, que interpreta os pulsos e calcula a concentração de álcool no sangue com base na absorção de luz infravermelha.

Tipos de dispositivos: alco sensor III ou IV

A tecnologia moderna de células de combustível, que poderá algum dia gerar energia para nossos carros e mesmo para nossas casas, tem sido aplicada nos detectores de álcool no ar exalado. Dispositivos como o alco sensor III e IV usam células eletroquímicas.

A célula de combustível tem dois eletrodos de platina com um material poroso ácido-eletrolítico colocado entre eles. À medida que o ar exalado pelo suspeito flui de um lado para outro da célula de combustível, a platina oxida o álcool que houver no ar produzindo ácido acético, prótons e elétrons

Oxidação do álcool

Se você tirar os hidrogênios do carbono direito do etanol, na presença de oxigênio, você obterá ácido acético, o componente principal do vinagre. A estrutura molecular do ácido acético tem essa aparência:

O
||
H3C - C - O - H

onde C é carbono, H é hidrogênio, O é oxigênio, o hífen é uma ligação química simples entre os átomos e o símbolo || é uma ligação dupla entre os átomos. Esclarecendo, as ligações dos três átomos de hidrogênio com o átomo do carbono esquerdo não estão representadas. Quando o etanol é oxidado em ácido acético, são também produzidos dois prótons e dois elétrons

Os elétrons fluem através de um fio que vem do eletrodo de platina. O fio é conectado a um medidor de corrente elétrica e o eletrodo de platina do outro lado. Os prótons movem-se através da porção inferior da célula combustível e combinam-se com oxigênio e os elétrons do outro lado para formar água. Quanto mais o álcool se torna oxidado, maior a corrente elétrica. Um microprocessador mede a corrente elétrica e calcula a concentração de álcool no sangue.

 

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Os operadores que fazem o teste em qualquer dispositivo precisam ser treinados no uso e calibragem do aparelho, especialmente se os resultados forem usados como provas no julgamento de motoristas flagrados dirigindo embriagados. Os policiais podem carregar bafômetros portáteis que usam o mesmo princípio dos aparelhos grandes. Contudo, como julgamentos podem aumentar a percepção de precisão de um teste de bafômetro, promotores confiam nos resultados obtidos com aparelhos completos.

Fonte: http://mundoeducacao.uol.com.br/curiosidades/bafometro.htm
          http://ciencia.hsw.uol.com.br/bafometros.htm

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