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Como um bafômetro detecta o álcool na respiração?

O bafômetro de Robert F. Borkenstein foi uma invenção notável no campo da segurança no trânsito. Ele usou uma reação química simples de mudança de cor para salvar muitas vidas e manter as estradas mais seguras.
Beber e voltar para casa não era um grande problema durante o século XIX. H ow mal podia ciclistas bêbado ou pedestres se machucar ou machucar outras pessoas ao fazer o seu caminho de casa ?
No entanto, Carl Benz apresentou ao mundo o primeiro automóvel disponível comercialmente na década de 1880 e, em uma década, a situação de beber e dirigir se tornou um problema.

Então, no verão de 1954, das profundezas do porão de Robert F. Borkenstein, ergueu-se nosso herói – o Breathalyzer ™ .
Os analisadores de álcool no ar expirado são equipamentos brilhantes que usam química simples para salvar milhares de vidas todos os anos . Portanto, vamos dar o devido valor ficando um pouco mais familiarizados com sua história de origem e funcionalidade.
Mas, primeiro, devemos entender por que o álcool torna as pessoas um motorista ameaçador.

Acidente de embriaguez após beber e dirigir (Crédito da foto: AntonioKalini / Shutterstock)

Efeitos do álcool no cérebro

Dirigir exige que façamos várias tarefas, estejamos alertas, permaneçamos atentos ao que nos rodeia, processemos informações e ajamos com um tempo mínimo de reação . Resumindo, o motorista precisa ter controle total sobre seus sentidos, mas o álcool mina esses sentidos.
O álcool, em vez de ser digerido como comida, se espalha pela corrente sanguínea através das paredes do estômago e intestinos . Uma vez em nosso corpo, ele vai aonde quer que o sangue vá e é absorvido em qualquer lugar onde haja água (já que o álcool é altamente solúvel em água) . Assim, todos os principais órgãos, incluindo coração, cérebro, pulmões e músculos, atingirão a mesma concentração de álcool que a do sangue .
Depois de entrar no cérebro, o álcool aumenta os efeitos de um importante neurotransmissor inibitório, o GABA. Como resultado, nossas células cerebrais apresentam atraso na resposta e na comunicação. O álcool também diminui a eficiência do cerebelo, prejudicando assim a visão clara e as habilidades motoras .

Evolução dos analisadores de álcool no ar expirado

No início dos anos 1900, a única maneira de detectar motoristas bêbados era procurar sinais reveladores de direção embriagada, como desvios, excesso de velocidade, olhos vermelhos etc. Também era possível realizar testes de sobriedade, que ainda estão em prática hoje .
No entanto, este sistema era completamente dependente da intuição ou percepção de um policial. Não havia padrões científicos para determinar o nível de embriaguez.
Cientistas e autoridades finalmente se reuniram para encontrar uma maneira de padronizar quando uma pessoa poderia ser acusada de “dirigir sob a influência” ou DUI .

Roteiro para a invenção do bafômetro ™.

Existem muitos testadores de álcool no ar expirado compactos e precisos disponíveis no mercado hoje, mas vamos examinar aquele que se tornou sinônimo de analisadores de álcool no ar expirado, o Breathalyzer ™ . O inventor do bafômetro, Robert F. Borkenstein , era capitão dos serviços de laboratório da polícia do estado de Indiana e mais tarde se tornou professor na Universidade de Indiana . Ele colaborou com Hagner durante seu trabalho no Drunkometer e foi treinado em como operá-lo.
Este treinamento despertou seu interesse em analisadores de álcool no hálito. Já que trabalhava com a força policial, ele queria construir algo mais preciso e fácil de operar, algo que pudesse vir a ser um sucessor mais conveniente do Drunkometer de Hagner. Depois de anos de tentativa e erro, no ano de 1954, ele criou um formulário para o bafômetro revolucionário ™ – a tecnologia que deu início a tudo.

Como o álcool é detectado?

O sujeito (pessoa suspeita de estar bêbado) é convidado a soprar por um tubo na engenhoca. Eles são solicitados a fornecer uma expiração profunda, a fim de obter uma respiração alveolar ou pulmonar profunda. O operador verifica se há deflexão na agulha do indicador. Se a agulha se mover, ela volta a zero com a ajuda de um botão. A demarcação na maçaneta ajuda a polícia a saber se a pessoa está bêbada ou não.

Agulha do bafômetro indicou BAC (Crédito da foto: Raimond Spekking / Wikimedia Commons)

O ar dos pulmões do motorista entra no frasco de teste, que contém uma mistura laranja-avermelhada composta por dicromato de potássio, ácido sulfúrico e nitrato de prata (catalisador) . Essa mistura, junto com o etanol (o tipo de álcool encontrado nas bebidas alcoólicas) do hálito, forma um sistema de reação redox .
Em uma reação redox , um dos reagentes é oxidado simultaneamente e reduz outro . Aquela que está sendo oxidada ganha oxigênio ou atinge um estado de oxidação superior, enquanto a espécie que está sendo reduzida perde oxigênio ou adquire um estado de oxidação inferior.
O ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) na solução auxilia na absorção do etanol (fórmula química: C2H5OH) do ar para a mistura . O dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O7), perde um átomo de oxigênio ao reagir com o grupo -OH presente no etanol . O cromo no dicromato de potássio tem uma oxidação de +7, mas após ser reduzido pelo etanol, está em um estado de oxidação +3 . Ele ainda reage com os íons sulfato (SO 4 2 -) do ácido sulfúrico para formar sulfato de cromo e sulfato de potássio .

A reação redox que ocorre no frasco de teste.

O etanol, após obter um átomo de oxigênio do dicromato de potássio, é oxidado em ácido acético (CH 3 COOH) e água (H 2 O) . A coisa mais fascinante sobre essa reação é que ela muda de cor. A solução de dicromato de potássio, que é basicamente laranja-avermelhado, na presença de ácido sulfúrico e etanol, dá origem a um sulfato de cromo de cor verde .
Dentro do bafômetro está um frasco padrão que tem uma mistura idêntica ao frasco de teste, mas sem etanol . Há uma fonte de luz que ilumina ambos os frascos e, na outra extremidade, um sistema de fotocélulas que detecta a transmitância de ambos os frascos . A diferença na transmitância é observada e a análise quantitativa é feita de acordo com a Lei de Beer-Lamberts (que estabelece uma correlação entre as propriedades de uma solução colorida e o enfraquecimento da luz que passa por ela) .
A diferença na transmitância dos frascos de teste e padrão depende da mudança na cor de laranja avermelhado para verde . A formação do sulfato de cromo verde depende da quantidade de etanol presente na reação .

Cor da solução no frasco padrão vs frasco de teste. (Crédito da foto: Ajamal / Shutterstock)

O equipamento compara a diferença de transmitância e usa a lei de Beer-Lamberts para determinar a concentração da substância verde, w hich indiretamente indica a concentração de álcool no hálito.

O álcool no hálito é o mesmo que o álcool no sangue?

Sim, o álcool no hálito de uma pessoa indica a presença de álcool no sangue, mas as concentrações são diferentes.
Quando uma pessoa consome álcool, ele entra na corrente sanguínea e percorre todo o corpo. Durante a viagem, ele se distribui nos tecidos pulmonares e com o ar dos pulmões.
Os analisadores de respiração usam um método indireto de cálculo da concentração de álcool no sangue (TAS) com base na Lei de Henry .
A Lei de Henry afirma que, para um sistema fechado com temperatura e pressão constantes, a concentração de uma substância volátil dissolvida em uma solução é proporcional à concentração da mesma substância no ar acima da solução .
O corpo humano regula meticulosamente sua temperatura e pressão. Agora, se considerarmos o corpo como um sistema fechado, então a concentração de álcool no ar presente nos pulmões de uma pessoa é proporcional à concentração de álcool no sangue . A pesquisa mostrou que a proporção é de 2100: 1 (ou seja, para cada 1 ml de álcool na respiração, há 2100 ml de álcool no sangue). Essa proporção não é universal para todos os corpos humanos, mas é considerada uma proporção agradável.

Níveis de alcoolemia e seus efeitos na direção. (Crédito da foto: gritsalak karalak / Shutterstock)

A embriaguez causada pelo álcool varia de um gênero para outro e também depende do peso corporal . Todos esses fatores são levados em consideração ao calcular o BAC antes de cobrar uma pessoa com um DUI . O BAC mais alto permitido na Índia é de 0,03% (0,03 g de álcool por 100 ml de sangue), 0,08% nos EUA, 0,05% na Europa Ocidental. Muitos países, como Hungria, Japão e Irã têm uma política de tolerância zero quando se trata de dirigir embriagado .
Políticas e penalidades para dirigir embriagado variam em todo o mundo. Para saber mais, clique aqui .

Conclusão

De acordo com o relatório da situação global de 2018 sobre segurança no trânsito , produzido pela OMS, 1,35 milhão de vidas morrem abruptamente devido a acidentes rodoviários todos os anos . E 5 a 35% desses acidentes trágicos estão relacionados à influência do álcool, o que significa que cerca de 270.000 pessoas morrem devido a motoristas embriagados . Esses números seriam muito maiores se não fossem as autoridades de segurança no trânsito e os detectores de álcool no hálito que salvam vidas .
Nunca se esqueça de como pequenas ações e decisões podem ter impactos muito maiores, assim como o efeito dominó de como uma molécula perde um átomo de oxigênio, resultando em milhares de vidas sendo salvas em todo o mundo!
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Gilvan Alves

23 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

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