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.

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.

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)

Trapaça Sexual

Esse assunto foi tratado em uma das palestras que tive na Semana da Química na UEM...

As abelhas que produzem mel polinizam as flores. Todos nós já vimos programas sobre a natureza e ouvimos dos narradores, cheios de autoridade, que "o instinto diz às abelhas que flores devem polinizar..." etc, etc. Instinto, coisa nenhuma. O sexo diz às abelhas que flores elas devem polinizar. As abelhas fêmeas da espécie Andrena nigroaenea produzem uma mistura complexa de pelo menos 14 alcanos e alcenos com 21 e 29 átomos de carbono. O odor dessa mistura atrai os zangões da espécie. Os atratores sexuais, ou feromônios, estão onipresentes no reino animal e são bastante específicos para cada espécie.[...] as coberturas protetoras das folhas que impedem a perda de agua são alcanos. A orquídea Ophrys sphegodes depende do zangão Andrena para a polinização. Curiosamente, a composição da cera das folhas da orquídea é quase idêntica à da mistura de feromônios da Andrena. Os três componentes principais do feromônio e da cera são os alcanos de cadeia linear tricosano (C₂₃H₄₈), pentacosano (_C25H₅₂) e heptacosano (C₂₇H₅₆), na relação 3:3:1.

Este é um exemplo do que é chamado de "imitação química", ou seja, o uso, por uma espécie, de uma substância química para obter uma determinada resposta, não necessariamente normal, de uma outra espécie. Esta orquídea é ainda mais inovativa do que a maioria das plantas, pois sua flor, cuja forma e cor se parecem com as do inseto, também produz a mistura semelhante o feromônio em alta concentração. Assim, o zangão não resiste, é atraído pela orquídea pelo que foi descrito pelos descobridores do feromônio como um caso de "trapaça sexual".

Fonte do texto: K.P.C. Volthard e N.E.Schore. Quimica Orgânica; estrutura e função. 4 ed.Trad.Ricardo Bicca de Alencastro et al. Porto Alegre, Bookman, 2004. p.92

Sorriso da Química =D

Sorria. Isso mesmo. Assim é bem melhor. Você concorda que o sorriso torna as pessoas mais bonitas, agradáveis e simpáticas? Observe. No mundo inteiro, qualquer que seja a cultura, no Oriente ou no Ocidente, o sorriso está sempre presente. Talvez, não haja gesto mais universal do que o sorriso. Ele aproxima as pessoas, "quebra o gelo", desanuvia ambientes. Pois saiba que a Química também contribui para que haja sorrisos mais bonitos e em maior número em todo o mundo.

Você está sorrindo por achar que é brincadeira? Pense bem. Sem a contribuição da Química, o homem não poderia contar com produtos como o creme dental e a escova de dentes. Esses acessórios da tão necessária higiene bucal são verdadeiros incentivadores do sorriso - afinal, sem eles, muitos sorrisos deixariam de existir ou seriam menos expressivos. Você já deu uma olhada na fórmula do seu dentifrício preferido? Pois verifique. Certamente você encontrará, entre outros, produtos químicos como sais de flúor, sorbitol, carbonato de cálcio, lauril sulfato de sódio, sacarina sódica e por aí vai. São produtos como esses que, em conjunto com a escova fabricada com plásticos de origem química, limpam e fortalecem dentes e gengivas, além de deixar o hálito mais agradável, garantindo a presença de sorrisos desinibidos e alegres.

Não pense, porém, que a participação da Química pára por aí. O fio dental, tão necessário para complementar a escovação, tem como base principal o náilon, um produto de origem química. Os purificadores de hálito têm em sua composição flúor, cloreto de cetilpiridínio, sorbitol e fluoreto de sódio, entre outros produtos químicos. Isso sem se falar nas embalagens desses produtos e, é claro, no verdadeiro arsenal desenvolvido pela Química para que os dentistas possam combater as cáries e restaurar dentes e sorrisos.

Bem, você pode argumentar que, antes da Química, o homem também sorria e fazia sua higiene bucal com outros materiais. É verdade. Mas também não se pode negar que, sem as descobertas da Química, o mundo teria menos sorrisos, até porque o acesso a produtos para a higiene bucal seria bem mais difícil, restringindo-se a poucos felizardos. Observe: sem a Química tudo ficaria muito mais difícil, inclusive conseguir um sorriso. Portanto, sorria

(Fonte: Abiquim)

Gás da voz do Pato Donald

Já ouviu falar no gás que distorce a voz, deixando ela mais fina? E sabe como isso acontece? 

Para matar a charada é preciso recorrer a uma das mais importantes leis da física, aquela que diz que "quanto mais densa a molécula, menor sua velocidade".

O hélio, usado para encher balões, é sete vezes mais leve do que o ar que respiramos. Assim, quando ingerido, ele faz com que a velocidade com que a voz humana se propaga seja maior. Mas isso é apenas um pedaço da explicação.
A segunda parte da resposta está em outro ramo da física, a acústica. Quando aumentamos a velocidade do som, elevamos consequentemente a sua frequência (número de ondas sonoras formadas por segundo). Aumentando a freqüência, a voz tende a se tornar mais aguda e a soar bem estridente, como a voz do Pato Donald nos desenhos animados. "Do mesmo jeito, se um gás mais denso que o ar for ingerido, ele diminui a velocidade e a freqüência do som, e a voz engrossa, ou seja, se torna mais grave".

Fonte: Revista Superinteressante
Tema Sugerido por: Irmão.

Existe líquido que não molha?

Mercúrio Líquido em contato com a pele: Moléculas não se desfazem.

As forças de coesão são responsáveis por manter moléculas e átomos de um mesmo material unidos, já a força de adesão é a atração que as partículas de um material exercem sobre partículas de outros materiais. Um líquido molha devido às forças de adesão presentes nele, ao entrar em contato com uma superfície essas forças fazem com que a superfície fique molhada.

Mas se a força de coesão for maior do que a de adesão ocorrerá exatamente o contrário: a superfície não irá se molhar. É exatamente isso que acontece com o mercúrio que corre dentro dos termômetros, a atração entre as moléculas de mercúrio (coesão) não permite que se espalhem sobre determinadas superfícies, como a do vidro e das folhas de papel.

Demonstração: os átomos de mercúrio ao entrarem em contato com uma superfície de vidro, não são atraídos pelas moléculas de SiOH (hidróxido de silício presente no vidro), preferem se ligar entre si, ou seja, a força de coesão é maior do que a de atração. O mesmo não acontece quando moléculas de água entram em contato com superfícies de vidro, pelo contrário, elas se desfazem estabelecendo ligações O-H com as moléculas de SiOH, por isso então é que a água molha o vidro.
Por outro lado, se uma bolinha de mercúrio for depositada sobre uma superfície de ouro, ela se desfaz, espalhando-se. O que nos leva a uma conclusão sobre a pergunta inicial: existe líquido que não molha? Existe sim, mas depende da composição química do líquido como também da superfície onde ele é depositado. O que determina é a disputa entre as forças de coesão e as forças de adesão.

That's all, folks!
Por hoje é só, mas amanhã eu volto com mais algum tema...