domingo, 20 de fevereiro de 2011

Fogos de Artifício (2)

Esse vídeo mostra a queima do magnésio metálico e a emissão de uma luz branca intensa.  Adiantem para 1:00 para verem a experiência.

video

Fogos de Artifício

Acho que uma das coisas que mais gera interesse dos jovens pela química são as reações coloridas ... Sabe aquela aula de complexos inorgânicos que cada tubo de ensaio fica de uma cor?  Pois é... todo mundo prestando atenção e depois tirando foto dos tubos coloridos. Fato.

Por isso, resolvi mostrar aqui a principal utilização dessa emissão de cores dos elementos químicos.
As cores produzidas em um show de fogos de artifício são produzidas a partir de dois fenômenos, a incandescência e a luminescência.
A incandescência é a luz produzida pelo aquecimento de substâncias. Quando se aquece um metal, por exemplo, ele passa a emitir radiação infravermelha, que vai se modificando até se tornar radiação visível na cor branca. Isso irá depender de qual temperatura é atingida. Um exemplo de incandescência são as lâmpadas incandescentes, onde existe um filamento de tungstênio que é aquecido e passa a produzir luz, a partir da incandescência. Este fenômeno é, também, visto nos fogos de artifício, nos quais são utilizados metais como o alumínio e magnésio, que ao queimarem produzem alta claridade.
A luminescência é a luz produzida a partir emissão de energia, na forma de luz, por um elétron excitado, que volta para o nível de energia menos energético de um átomo.
Este fenômeno, a luminescência, pode ser explicado da seguinte forma:
1) Um átomo, de um elemento químico qualquer, possui elétrons em níveis de energia. Ao receber energia, estes elétrons são excitados, ou seja, são promovidos a níveis de energia mais elevados. A quantidade de energia absorvida por um elétron é quantizada, ou melhor, é sempre em quantidades precisas, não podendo ser acumulada.
 2) O elétron excitado tem a tendência de voltar para o nível menos energético, pois é mais estável. Quando ocorre esta passagem, do nível mais energético para o menos, ocorre também a liberação da energia absorvida, só que agora, na forma de um fóton, ou seja, na forma de luz. 
 A luminescência é uma característica de cada elemento químico. Ou seja, átomos de sódio quando aquecido, emitem luz amarela, pela luminescência. Já os átomos de estrôncio e lítio produzem luz vermelha. Os de bário produzem luz verde e assim por diante.

Este fenômeno é usado, por exemplo, na produção dos fogos de artifício. Este é basicamente, um dispositivo que fica envolvido em um cartucho de papel (em geral, em forma de cilindro). Na parte inferior do cartucho fica a carga explosiva que dispara os fogos para o alto, o propelente mais utilizado é a pólvora negra, esta nada mais é do que uma mistura de salitre (nitrato de potássio), enxofre e carvão, que foi um grande e importante desenvolvimento na história da humanidade. Outro propelente comum é o altamente explosivo perclorato de potássio (KClO4), que é misturado com a pólvora. Na parte superior fica a 'bomba', com pequenos pacotinhos de sais de diferentes elementos. Quando os fabricantes desejam produzir fogos de artifício coloridos, misturam à pólvora compostos de certos elementos químicos apropriados, utilizam sais de diferentes metais na mistura explosiva (pólvora) para que, quando detonados, produzam cores diferentes. 

O perclorato de potássio é, em geral, mais seguro de usar que o clorato. O problema é a dificuldade de obtenção do sal no comércio. Na América do Norte, o único fabricante de percloratos prepara o perclorato de amônio, o oxidante dos foguetes propulsores do ônibus espacial.

O aspecto mais notável dos fogos de artifício são as cores e os clarões. A luz branca é produzida pela oxidação do magnésio ou do alumínio a alta temperatura e, os clarões ofuscantes nos concertos de bandas de rock são de misturas de Mg e KClO4.
A luz amarela é a mais fácil de se obter, pois os sais de sódio (Na) na forma de clorita, NaAlF6 emitem-na intensamente. Para conseguir o vermelho-carmim, colocam estrôncio (Sr). Quando querem o azul-esverdeado, utilizam cobre (Cu). Desejando o verde, empregam o bário (Ba), se a cor desejada for a violeta, usam o potássio (K) e para o vermelho podem utilizar o cálcio (Ca). Na hora em que a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons desses átomos, ou seja, os elétrons "saltam" de níveis de menor energia (mais próximos do núcleo) para níveis de maior energia (mais distantes). Quando retornam aos níveis de menor energia, liberam a energia que absorveram, na forma de luz colorida.

domingo, 13 de fevereiro de 2011

Por que a cebola faz chorar?

Corte uma cebola em pedaços para fazer o refogado e em poucos segundos as lágrimas rolam bochechas abaixo. Mas se a receita mandar apenas tirá-la de sua embalagem natural e jogá-la inteira no cozido, não há o menor problema. Não precisa ser Sherlock Holmes para deduzir onde está a causa de toda a choradeira: no corte da cebola.

Também é o corte, diga-se de passagem, que perfuma o refogado. Cortar, amassar ou triturar alhos e cebolas resulta na destruição de milhões de células, que liberam seu conteúdo: é aquele caldinho que suja a faca. Nele estão, entre outras coisas, um sulfóxido do aminoácido cisteína e enzimas chamadas alinases, que provocam a transformação do sulfóxido em ácido propenilsulfênico. Aquele perfume maravilhoso do refogado vem a seguir, com a transformação espontânea do ácido propenilsulfênico em tiossulfinato: este é o mocinho cheiroso da estória.O vilão ardido é outro. O tiossulfinato cheiroso não é o único resultado da reação desencadeada pela destruição das células. O ácido propenilsulfênico, dizia-se, também se transforma espontaneamente em propanotial-S-óxido -- este sim o fator lacrimogêneo volátil que irrita os olhos e dispara o reflexo de produção de lágrimas em abundância. São tantas que o duto lacrimal, que despeja para dentro do nariz as lágrimas constantes que limpam e lubrificam os olhos, não dá mais conta. Resultado: transbordamento de lágrimas. O que é a melhor coisa que poderia acontecer aos seus olhos, já que você insistiu em expô-los a uma substância irritante…

Aqui você já deve estar se perguntando: se tanto alhos como cebolas, parentes próximos em espécie e cheiro, têm sulfóxido de cisteína que é transformado pela alinase em ácido propenilsulfênico que vira espontaneamente tanto o cheiroso tiossulfinato quanto o ardido fator lacrimogêneo propanotial-S-óxido, por que diabos espremer alho não faz chorar? Ah… A resposta tradicional era que "por alguma razão, no alho cortado o ácido propenilsulfênico se transforma espontaneamente só no cheiroso tiossulfinato".

Ô desculpa fajuta!
Um grupo de japoneses acaba de publicar, na revista Nature de 17 de outubro, uma resposta muito melhor. A primeira parte da resposta é que o tal do ácido propenilsulfênico NÃO se transforma espontaneamente no fator lacrimogêneo coisíssima nenhuma.

A segunda parte é que quem faz isso é uma outra enzima, até então desconhecida, que apenas as cebolas possuem, e que os pesquisadores tiveram a original e conveniente idéia de nomear -- adivinhem! -- sintase do fator lacrimogêneo.

Ou seja: o ácido propenilsulfênico formado quando se destroem as células de alhos e cebolas se transforma espontaneamente, sim, no tiossulfinato que dá o perfume ao refogado. Mas os olhos só ardem com as cebolas porque só elas possuem a tal da segunda enzima que converte o mesmo ácido em fator lacrimogêneo.

O bacana é que isso quer dizer que dá, em princípio, para acabar com a produção do vilão fator lacrimogêneo sem mexer no tiossulfinato -- que é realmente o mocinho da estória: além de perfumado, é ele o responsável por todas as outras boas razões para se comer cebolas. O tiossulfinato é antiinflamatório, antialergênico, antiasmático, antidiabético, anti-hipertensivo...

E para acabar com a choradeira na cozinha, os pesquisadores sugerem nada menos que a criação de uma cebola transgênica sem a sintase do fator lacrimogêneo, que seria tão perfumada quanto as outras porque a alinase e a produção de tiossulfinato permaneceriam intocadas. Simples, não é?

Enquanto outros pesquisadores têm coisas mais importantes a fazer do que colocar cebolas-sem-sintase-do-fator-lacrimogêneo nos supermercados, a gente continua com os velhos truques para cortar cebolas sem chorar. Um truque (comprovado pelo Cérebro Nosso!) é colocar as cebolas na geladeira antes de cortar, já que o frio inibe a atividade das enzimas. Outros são cortar cebolas embaixo d'água (o que não é nada prático) ou na frente de um ventilador que sopre os vapores para longe de você; colocar óculos de mergulho e tapar o nariz com um pregador de roupa (senão o fator lacrimogêneo chega aos olhos pelo lado de dentro!); usar uma faca extremamente afiada, para diminuir a destruição das células… e tem até quem defenda um palito de fósforo preso nos lábios, ou um pedaço de pão na boca.
(Fonte: A Graça da Química)