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Fogos de Artifício – A química de como funcionam

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Fogos de Artifício – Como funcionam?

Final de ano, nada mais comum que passar a virada do ano vendo o show de fogos de artifício, seja ao vivo ou pela TV. Quem nunca fez isso?

Shows de fogos de artifício são muito bonitos, no entanto, o barulho nas redondezas do espetáculo é gigantesco. E isso, é devido à grande quantidade de pólvora existente em um fogo de artifício.

Composição e Histórico

Um fogo de artifício é composto basicamente por pólvora (mistura de enxofre, carvão e salitre ‘nitrato de potássio’) e por um sal de um elemento determinado (o que irá determinar a cor da luz produzida na explosão).




A pólvora foi bastante utilizada nos últimos séculos, principalmente, no século XX, durante a 1ª e 2ª Guerra Mundial. Geralmente, a descoberta da pólvora é atribuída aos chineses, que aparentemente a fizeram por volta do ano 1000 d.C. ou seja, por volta do século XI. Foi também os chineses que inventaram os fogos de artifício. Não como eles são encontrados hoje, mas de uma forma primária.

Na Europa, como é de conhecimento de muitos, ocorreram diversas guerras, dentro e patrocinadas por seus países. Isso ajudou no desenvolvimento de técnicas de trabalho com a pólvora e até a sua melhoria. Neste continente, a pólvora chegou por volta do século XIII ou XIV, mas só no século XVIII, durante a Revolução Francesa que a sua produção foi melhorada. Antoine Laurent Lavoisier, durante esta revolução, foi nomeado como o responsável pela munição, ou seja, pela pólvora, já que possuía conhecimentos em química. Até então, o salitre utilizado na produção de pólvora era obtido de forma primitiva e em pequenas quantidades. Lavoisier foi quem descobriu uma maneira de sintetizar o salitre em grandes quantidades, o que possibilitou um aumento sensível na produção e utilização da pólvora.

A pólvora, em um fogo de artifício, possui, além do nitrato de potássio (KNO3), perclorato de potássio (KClO4) ou clorato de potássio (KClO3).  Estes compostos são denominados oxidantes e são altamente explosivos. A presença desses sais (KClO4 e KClO3) é uma forma de aumentar a explosão e a claridade proporcionada pelo fogo de artifício. Geralmente é utilizado sais de potássio, mas não de sódio, isso é devido ao fato dos sais de sódio absorverem água da atmosfera com maior facilidade do que os sais de potássio. Esse fato é o que impossibilita a utilização de sais de sódio em fogos de artifícios, uma vez que ao serem estocados, caso fossem feitos com sais de sódio, ocorreria a absorção de água, o que atrapalharia no momento da explosão do fogo. Além da intensa luz amarela que é obtida com os sais de sódio, que ofuscaria as outras cores.

A Química das cores dos fogos de artifício

As cores produzidas em um show de fogos de artifício são produzidas a partir de dois fenômenos, a incandescência e a luminescência.

Incandescência

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.




Luminescência

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.

Os fogos de artifício utilizam deste fenômeno e desta variedade, uma vez que há fogos das mais diversas cores. No entanto, nos fogos de artifício são utilizados sais destes elementos químicos, pois o elemento puro, é muitas vezes, reativo.  Na tabela a seguir, há uma relação entre as cores e os sais dos elementos químicos utilizados para a sua produção.

 

 

Sais de sódio, tais como: NaNO3,  Na3AlF6 e NaCl

Sais de cobre, tais como: CuCl2 e Cu3As2O3Cu(C2H3O2)2

Sais de cálcio, tais como: CaCl2, CaSO4 e CaCO3

Sais de estrôncio e lítio, tais como: SrCO3 e Li2CO3

Sais de bário, tais como: Ba(NO3)2e BaCl+

Mistura de sais de estrôncio e cobre

Alumínio e magnésio, metálicos ou sais

 

 

Referência Bibliográfica
1-KOTZ, J., C., TREICHEL, P., Química e Reações Químicas, 3ª edição, volume 2; Rio de Janeiro, Editora LTC, 1998.
2-Tosi, L. Química Nova. 1989,12(1), 33-56.
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Radiação Eletromagnética

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Radiação Eletromagnética

 

Ondas de rádio, TV, microondas, infravermelho, laser, raios-X, raios γ, ultravioleta e visível são consideradas radiações eletromagnética. No entanto, o que é radiação eletromagnética?

Radiação eletromagnética é a definição dada à ondas que se propagam no vácuo ou no ar com velocidade de 300.000 km/s, que também é a velocidade com a qual a luz se propaga (a luz também é uma radiação eletromagnética). Uma outra característica das ondas eletromagnéticas é a capacidade de transportar energia e informações.

Existem vários tipos de radiação eletromagnética, com semelhanças entre si e também características diferentes.

O que diferencia uma radiação eletromagnética de outra radiação eletromagnética é o seu comprimento de onda. Mas o que é comprimento de onda?

Comprimento de onda (λ) é a distância entre dois pontos máximos de uma onda, observe:

O comprimento de onda (λ) de uma onda eletromagnética (radiação eletromagnética) é o que irá diferenciá-las. Existem ondas eletromagnéticas com grandes comprimentos de onda, tais como as ondas de rádio (AM e FM) e TV (UHF e VHF). Por outro lado, existem radiações com comprimento de onda bem pequeno, como é o caso da radiação-X e radiação γ (radiação gama).

O fato do comprimento de onda ser grande ou pequeno influi diretamente em sua frequência (ν), que é a variação da onda por segundo, ou seja, é a rapidez com a qual a onda se propaga (é a rapidez com que os comprimentos de onda se repetem). Quanto menor for o comprimento de onda (λ), maior será a frequência (ν) e, quanto maior for o comprimento de onda (λ), menor será a frequência (ν), já que a velocidade da radiação é a mesma (300 000 km/s = c = velocidade da luz).

Essa relação pode ser observada a partir da equação:

ν = c / λ

A relação entre o comprimento de onda e a frequência pode ser também observada a partir do espectro eletromagnético, que mostra o crescimento da frequência e a diminuição do comprimento de onda. A medida em que a frequência da onda aumenta, aumenta também a sua energia, então a radiação gama é mais energética que a radiação AM, por exemplo.

Observando o espectro eletromagnético, quanto mais a esquerda estiver a radiação eletromagnética, maior ser a frequência da radiação e maior ser a energia transportada por ela. Se duas radiações eletromagnéticas interagem com a matéria, o efeito será diferente. Radiações com elevada frequência, ou seja, grande energia, como a radiação gama e radiação X promovem a ionização de moléculas, já radiações com menor frequência, podem promover a rotação (radiação de microondas) ou a agitação (radiação infravermelho) de moléculas.

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Infravermelho no dia-a-dia

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Ferro de passar a controle remoto – O Infravermelho no cotidiano

 

Infravermelho é um tipo de radiação eletromagnética. É uma radiação não ionizante, ou seja, a sua interação com a matéria não remove elétrons. A radiação infravermelha está bastante presente no nosso dia a dia e nem notamos. Quando acionamos o controle remoto da TV para alterar o volume ou mudar de canal, por exemplo, há a emissão de um feixe de radiação infravermelha, que interage com um receptor no aparelho de TV, promovendo a mudança desejada. Para saber mais sobre radiação eletromagnética, clique aqui.

 

Infravermelho é um tipo de radiação eletromagnética não ionizante. Ao interagir com a matéria, a radiação infravermelha não provoca a formação de íons, ou seja, não remove elétrons dos átomos que constitui a matéria, mas provoca vibrações de algumas moléculas. O resultado da interação é o aumento da temperatura do sistema.

A molécula de água, na presença de radiação infravermelha, pode vibrar, pelo menos, de três diferentes formas, estiramento simétrico, estiramento assimétrico e deformação no plano (cisalhamento), como é mostrado a seguir.


Moléculas diferentes, interagem de maneiras diferentes diante da radiação infravermelha. Para uma molécula sofrer interação com esse tipo de radiação, é necessário que haja um momento dipolar em determinada ligação química. No caso da água, há um momento dipolar na ligação O-H, o que favorece a vibração das ligações da molécula.

A radiação infravermelha é amplamente utilizada e tão desconhecida. Essa radiação é a responsável pela transmissão de calor de um corpo para outro, sem a necessidade de contato entre eles.  Como saber que um ferro de passar roupas está quente sem precisar tocá-lo? Uma ótima maneira é aproximar da sua superfície uma das mãos, obtendo de maneira instantânea a sensação de calor que é emitida pelo aparelho. A superfície quente emite radiação infravermelha, que promoverá a vibração de algumas moléculas na superfície de nossa mão, indicando a sensação de calor.

A radiação infravermelha possui diversas aplicações, sendo utilizada, ou melhor, emitida por controles remotos, controles de alarmes, sensores de temperatura e presença para ambientes, lasers de leitores de CD e DVD, leitor de preços de caixa de supermercado, binóculos e câmeras de visualização noturna, termômetros para medição de temperatura diversas, além de uso na medicina, com geração de termo-imagem, ou seja, imagens que mostram a distribuição de calor pelo corpo.

No caso do controle remoto, cada botão emite um sinal de radiação diferente que, por sua vez, é reconhecido por um sensor no aparelho de televisão.

Existem outros tipos de radiação que são utilizadas para a comodidade humana, tais como microondas, ultravioleta, visível, etc.

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Aspirina – de resfriado a dores musculares

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Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 27 de junho de 2015

Aspirina

Resfriados, dores de cabeça, dores musculares, inflamações e gripe. Qual é a solução para estes problemas?

Aspirina é a solução. Isso é o que os comerciais de TV anunciam. Quem nunca viu um dos comerciais da Aspirina? Acredito que todos os que assistem TV. Entretanto, o que é a Aspirina? Aspirina é uma marca registrada, pertencente a Bayer, empresa alemã de produtos químicos e farmacêuticos.  Esta marca, Aspirina, é um medicamento utilizado para diversos fins terapêuticos, tais como: analgésico, anti-inflamatório e desplaquetador sanguíneo (faz o sangue ficar mais líquido, mas “fino”).

Caso você já tenha assistido um comercial deste medicamento, deve ter notado uma advertência em seu final. Esta é uma advertência que deve ser considerada, pois como dito, a Aspirina pode ralear o sangue e um caso de Dengue simples pode se transformar em Dengue hemorrágica (sangramento  sem coagulação do sangue). As plaquetas são as responsáveis pela coagulação sanguínea.

Princípio Ativo da Aspirina

O seu uso é somente benéfico?

O princípio ativo da Aspirina é o Ácido Acetil-Salicílico (AAS), que faz parte do grupo de medicamentos chamado NSAID’s – Non Steroidal Anti – Inflamatory Drugs ou drogas não esteroidal anti-inflamatórias.

O membro mais comum dos NSAID’s é o ácido acetil-salicílico, cujo uso como medicamento iniciou-se no fim do século XIX.

Desde 400 a.C., era de conhecimento que a febre poderia ser baixada ao mastigar um pedaço de casca de Salgueiro. O agente ativo presente na casca desta planta foi identificado em 1827. O composto aromático Salicina estava presente como agente ativo e possui a capacidade de se transformar em álcool salicílico, por simples hidrólise. O álcool salicílico, por sua vez, pode ser oxidado a ácido salicílico.

O ácido salicílico possui alta e efetiva ação sobre redução de febres, com atuação analgésica e anti-inflamatória. Entretanto, descobriu-se que ele possui alta ação corrosiva para as paredes estomacais. Sendo assim, o seu uso não não é recomendado com freqüência diária.

Como estratégia para reduzir a ação corrosiva do ácido salicílico, o grupo -OH ligado ao anel aromático é convertido a éster acetato, originando o  ácido acetil-salicílico (AAS), que pode ser visualizado a seguir. Essa alteração estrutural fornece um composto com menor ação, no entanto, menos corrosivo.
álcool salicílico ácido salicílico  ácido acetil-salicílico (Aspirina)
A corrosão da parede estomacal se dá pela passagem de íons H+ pela parede estomacal, o que provoca irritação, podendo gerar uma ulceração.

Como a AAS é um ácido fraco, quando em meio fortemente ácido (como dentro do estômago, pH~1), a sua base conjugada, o íon acetilsalicilato, reage com o H+ e forma a molécula neutra. A membrana celular é permeável somente a moléculas neutras, então, a molécula neutra de AAS atravessa a parede celular do estômago. Nessa nova região a concentração de H+, [H+], é menor do que no estômago (meio é mais básico), então o AAS se ioniza, aumentando a [H+] no interior da membrana, provocando assim, sangramentos, ulcerações e irritações gástricas.

O fato é que a absorção terapêutica da Aspirina, ou melhor, do ácido acetil-salicílico, é realizada no intestino, ou seja, só quando o AAS estiver no intestino é que a ação analgésica e anti-inflamatória terá efeito. A absorção realizada no estômago não apresenta efeito terapêutico.

Em um comprimido de Aspirina há 400 mg de ácido acetil-salicílico (AAS), quantidade relativamente pequena, mas de efeito terapêutico razoável. Para uma criança, a ingestão de 15 gramas de AAS pode ser fatal. Sendo assim, a Aspirina é mais perigosa do que se pensa e se vê nos comerciais de TV.

Um outro problema relatado ao uso deste medicamento é a Síndrome de Reye, um problema com sintomas de gripe, que ataca principalmente crianças e adolescentes.

 Alternativas ao uso de Aspirina

Alternativas ao uso do ácido acetil-salicílico, são outros NSAID’s, o ibuprofeno e o naxopreno.

O ibuprofeno é quase tão potente quanto o AAS, sendo menos propenso a causar distúrbios estomacais. Muitos atletas utilizam este medicamento como um “grupo básico de alimentos“, devido a sua ação anti-inflamatória e anti-dor.

O naxopreno é tão potente quanto o AAS, mas possui um diferencial, permanece ativo no organismo por um tempo superior a 5 vezes o tempo de permanência do AAS.
Ibuprofeno – encontrado nos remédios Advil, Motrin e Nuprin.  Naxopreno – encontrado nos remédios Naprosin e   Aleve.
Referência Bibliográfica
1– Embalagem de Aspirina C, sabor limão, efervescente. Bayer S.A., São Paulo. 
2– PERUZZO, T.,M., CANTO E.,L., Química, 1ª edição, volume único; São Paulo, Editora Moderna, 1999.

O Brasil é um dos poucos países do mundo que ainda utiliza o Ácido Acetil-Salicílico (AAS). Em países desenvolvidos, ibuprofeno e naxopreno substituíram o AAS por serem menos danosos ao organismo.

 

 

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Amianto ou asbesto – mineral, silicato fribroso

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Amianto ou Asbesto

Muita gente conhece, ouviu ou já viu algum objeto produzido por amianto, ou asbesto. Até alguns anos, telhas, caixas d’água, pastilhas de freio de veículos e outros mais de 3000 objetos eram produzidos a partir de fibras de amianto. Nos dias atuais, muitos desses objetos passaram a ser produzidos a partir de polímeros ou outros minerais menos prejudiciais à saúde. Embora ainda seja possível comprar objetos produzidos com amianto.

O asbesto é um silicato fibroso (formação fibrosa, em forma de fibras), que é conhecido e utilizado na Europa a milhares de anos. Na Roma Antiga, por exemplo, suas fibras foram utilizadas para tecer um tipo de tecido contra chamas (e até hoje o amianto tem essa aplicação).

Os produtos obtidos da fibra do amianto possuem alta resistência ao calor e a chama, possuem também grande flexibilidade e resistência à tensão, assim como ao ataque de bases e ácidos.

O termo asbesto é aplicado a dois grupos de minerais (silicatos hidratados que se cristalizam na forma fibrosa), as serpentinas e os anfibólios.

O amianto ou crisotilo possui fórmula [Mg3(Si2O5)(OH)4] e é um representante do grupo das serpentinas. Esta forma de cristalização (serpentina) é extraída em milhões de toneladas por ano. A outra forma, anfibólios, obtido do mineral crocidolita [Na2Fe3Fe2Si8O22(OH)2], é obtido em pequenas quantidades.

Os minerais de asbesto podem ser absorvidos pelo organismo humano, quando inspirados e provocarem problemas sérios de saúde, tais como: asbestose, mesotelioma pulmonar, câncer de pulmão e afecção benigna do tecido pulmonar. Em alguns casos de asbestose, podem ocorrer até a morte do indivíduo doente.

A fibra do asbesto ao ser inspirada, involuntariamente, durante longos períodos, pode provocar danos pulmonares, como dito. E isso é devido a capacidade das fibras em se enrolarem, enovelarem ou linearmente ocuparem regiões do pulmão, o que provocará o seu “empedramento”, pois elas não se degradam no organismo. Este é um problema enfrentado, principalmente, pelos trabalhadores das minas de extração dos minerais que não trabalham com máscaras de proteção e trabalhadores que utilizam, cortam e moem objetos de amianto.

Os danos pulmonares provocados pelo amianto são significativos, mas em proximidade com os danos provocados pelo uso do cigarro, o problema dos asbesto é minúsculo. Ao menos em número de vítimas pelo mundo.

Produtos nos quais o amianto pode ser encontrado:

– telhas para casas;
– caixas d’água;
– pastilhas de freio de automóveis;
– pisos para chão;
– materiais com propriedades anti-chamas e refratário (anti-calor).

Referência Bibliográfica

1– GREENWOOD, N,N; EARNSHAW, A; Chemistry of the Elements; 2ª edição; Leeds, U.K. Butterworth Heinemann, 1998.

2– KOTZ, J., C., TREICHEL, P., Química e Reações Químicas, 3ª edição, volume 2; Rio de Janeiro, Editora LTC, 1998.

 

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Álcool ou Etanol? Qual você bebe?

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Álcool ou Etanol?

Você sabe qual é a relação de semelhança entre cerveja, vinho, vodka, cachaça, licor, enxaguante bucal, álcool gel e o álcool combustível para automóveis?

Na formulação de todos esses produtos há um elevado teor de álcool etílico, etanol, CH3CH2OH.  Mas o que é etanol?

O etanol, CH3CH2OH, é um dos principais álcoois que existem, talvez seja o álcool com maior aplicação comercial, sendo incolor, inflamável e de odor característico. Ele é miscível (dissolve) em água e em outros compostos orgânicos. Sua temperatura de fusão é em -114,1°C (ou seja, ele congela a -114°C, temperatura muito baixa, não sendo possível alcançar em um congelador ou freezer doméstico) e sua temperatura de ebulição é em 78,5°C (ou seja, é a temperatura em que este álcool se transforma em vapor).

O etanol ou álcool etílico é principalmente obtido através da fermentação dos açúcares (carboidratos), mas também pode ser obtido a partir de reações químicas sofridas por derivados do petróleo, como o eteno (o eteno, um alqueno, sofre hidratação, ou seja, adição de uma molécula de H2O na dupla ligação CH2=CH2).

O método de fermentação de carboidratos é o mais comum no Brasil, que utiliza a cana-de-açúcar para obter os açúcares que originarão o etanol. Este álcool é o que se encontra em todas as bebidas alcoólicas, assim como no álcool combustível e na gasolina, utilizado como um aditivo (normalmente, em teor superior a 25%).
O etanol pode ser obtido também, pela fermentação de cereais, tais como a cevada, o malte e o milho (o milho é a principal matéria prima para obtenção de etanol nos Estados Unidos, que é um dos principais produtores mundiais), que também possuem grande quantidade de carboidratos. A cerveja é um exemplo de bebida obtida pela fermentação de cereais.


O processo de fermentação ocorre com a adição de fermento biológico à uma mistura de água e açúcares. O fermento por possuir enzimas de levedura que convertem açúcar em álcool, é o responsável pelas reações de transformação de glicose à etanol. Estas reações podem ser simplificadas como a seguir:

C6H12O6(aq)  –>  2 CH3CH2OH(aq)  +  2 CO2(g)

Enzimas – proteínas com propriedade de catalisar determinadas reações em organismos vivos, a partir de reações bioquímicas.

Através do processo de fermentação de açúcares obtém-se uma mistura aquosa com teor alcoólico baixo, inferior a 20%, sendo necessário um processo de destilação para elevar o teor alcoólico da mistura. É por isso que bebidas como cachaça e vodka, que possuem teor alcoólico próximo a 40%, são conhecidas como bebidas destiladas.

A cachaça (ou aguardente) é uma bebida típica do Brasil e passa pelo processo de destilação, utilizando o alambique, aparelho que serve como um destilador fracionado, desenvolvido há vários séculos pelos alquimistas, na época medieval, mas utilizado até os dias atuais.
No processo de destilação da cachaça, utilizando o alambique, ocorre a produção de várias frações da bebida, com diversificados teores alcoólicos.

No caso do álcool combustível ou do de uso institucional, a destilação também ocorre, pois estes produtos possuem alto teor alcoólico, geralmente acima de 85%. No Brasil, a partir de 2004, foi proibida a comercialização de álcool para uso doméstico com teor alcoólico elevado, superior a 50%, na forma líquida. Essa medida é devido aos riscos associados ao uso inadequado do combustível, que geravam graves queimaduras em crianças e até mesmo em adultos.
Algumas marcas de álcool comercializado com finalidade de uso doméstico possuem teor alcoólico, em torno de 46% m/m (46° INPM) de etanol (álcool doméstico), que pode ser encontrado em forma de solução ou em gel (neste caso o teor alcoólico é de 65%). Nessa condição de diluição, a solução apresenta maior dificuldade em se inflamar.

O que significa teor de 46% m/m? Bem, isso significa que em 100 g de solução, 46 g é de álcool e o restante é água.

Os álcoois combustíveis e de uso doméstico possuem teor alcoólico superior a de bebidas, no entanto, estes álcoois não podem ser ingeridos, pois possuem aditivos, conhecidos como agentes desnaturantes, que são responsáveis pela alteração do gosto do álcool, para evitar que sejam ingeridos como bebidas alcoólicas. Alguns substâncias utilizadas como agentes desnaturantes são: metanol, etanal, benzoato de denatônio e até mesmo gasolina.

Como dito anteriormente, o etanol pode ser obtido de outras formas além da fermentação de carboidratos, como por exemplo, a partir da hidratação do eteno, catalisado por ácido sulfúrico. A seguir, a reação simplificada de hidratação do eteno.

O homem ao ingerir pequenas quantidades de etanol pode sofrer excitamento mental, depressão, vômitos ou náuseas. No entanto, o maior dano  é quando o álcool etílico é ingerido em grandes quantidades, pois aí, ele pode provocar problemas como: indução ao sono, coma alcoólico e até mesmo a morte.

O etanol, além de ser utilizado em bebidas alcoólicas e combustível, é muito empregado na indústria farmacêutica (na produção de perfumes, loções, anti-sépticos, etc) e química.

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Álcool, mais que um produto, uma função orgânica

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O que são álcoois?

Os álcoois ocupam uma posição central na química orgânica. A partir deles, é possível a síntese de muitas classes de compostos, tais como: alquenos, ésteres, haletos de alquila, ácidos carboxílicos, cetonas, aldeídos, éter, etc. Além da possibilidade de dar origem a outras funções, os álcoois também podem ser obtidos destas funções.

Álcool combustível

Álcool é um composto orgânico em que um átomo de H, de um alcano, é substituído por um grupo hidroxila, OH.
CH4 (alcano) – CH3OH (álcool)
CH3CH3 (alcano) – CH3CH2OH (álcool)

Os álcoois mais conhecidos e utilizados são o metanol e o etanol. As principais aplicações do etanol é como combustível, aditivo para combustível fóssil (adição na gasolina para aumentar a octanagem) e como reagente químico para indústria. O metanol já foi usado como combustível, mas notou-se o seu caráter tóxico e sua aplicação como combustível foi descontinuada. Atualmente, o metanol é usado principalmente como reagente químico, na indústria.

Na síntese do biodiesel é utilizado um álcool. Mundialmente, utiliza-se metanol, pois oferece melhores rendimentos reacionais, mas no Brasil, devida a grande abundância de etanol, utiliza-se o etanol como reagente na síntese do biodiesel. Veja mais sobre a síntese do biodiesel! 

Há um tempo atrás, o metanol era obtido a partir da destilação da madeira, ou melhor, do aquecimento da madeira a altas temperaturas e na ausência de ar. Daí surgiu a denominação: álcool da madeira. Atualmente, ele é produzido a partir da hidrogenação catalítica do monóxido de carbono à temperaturas e pressões elevadas, em torno de 300 – 400°C e 200 – 300 atm.

O etanol combustível é obtido, principalmente, a partir da fermentação dos açúcares de frutas, tais como a cana-de-açúcar.

Entretanto, o etanol também pode ser obtido industrialmente, como um subproduto da destilação do petróleo. O etileno é um subproduto do petróleo, que em condições de hidratação, pode originar o etanol.



O etanol é o álcool encontrado em bebidas, sendo sua concentração, variável, ou seja, a porcentagem de álcool em um bebida pode variar de 4% em uma cerveja até 50% em uma cachaça. Esta concentração irá variar de acordo com a bebida e se ela é ou não destilada.

Bebidas apenas fermentadas não apresenta um teor alcoólico muito elevado. Já as destiladas como cachaça e uísque apresentam alto teor alcoólico.

A destilação simples ou fracionada de uma solução de etanol e água não leva a etanol maisconcentrado que 95%. Para a obtenção de um álcool com concentração superior a 95%, é necessário um tratamento com benzeno. A destilação desta nova mistura pode produzir etanol 100% ou bem próximo disso. Este álcool é denominado: álcool absoluto.

O etanol encontrado em supermercados e farmácias possui concentração elevada, bem mais alta que de muitas bebidas. No entanto, ele não pode ser ingerido, uma vez que possuem agentes desnaturantes, que tem a finalidade alterar o gosto e o odor do produto, para que não seja ingerido.

O etanol é hipnótico (induz ao sono). Diminui a atividade superior do cérebro, embora provoque a ilusão de ser estimulante. Ele é também tóxico, mas muito menos que o metanol.

Você sabia que misturar bebida alcoólica e energético pode ser perigoso?

Etileno Glicol

O etileno glicol (HOCH2CH2OH) é utilizado, em alguns casos, como agente anti-congelante (em países frios) ou como agente anti-ebulição (fluido de radiador comercializado no Brasil), utilizado como aditivo para motores de automóveis. Ele é comercializado com esta finalidade com diversos nomes fantasia. Ele é um álcool tóxico e não deve ser ingerido.

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Soluções, solutos e solventes

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Soluções, solutos e solventes Solução é uma mistura homogênea entre duas ou mais substâncias, ou seja, é uma mistura que apresenta apenas 1 fase visível, aspecto uniforme, como por exemplo, a água potável que sai dos filtros em nossas casas. Uma solução pode se apresentar em três diferentes estados físicos, sólido, líquido e gasoso. Uma […]

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Açúcar – o constituinte principal dos doces

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Açúcar – O constituinte principal dos doces

Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 09 de agosto de 2015

Açúcar é a principal fonte de energia para os seres vivos! Os açúcares  são carboidratos, uma classe de compostos químicos responsáveis por fornecer energia rápida para os organismos vivos. O produto que conhecemos como açúcar é também um tipo de açúcar (um carboidrato), que se chama sacarose. A sacarose é um dissacarídeo, ou seja, um carboidrato formado por uma unidade de glicose e uma de frutose.

É praticamente impossível encontrar alguém que nunca ingeriu açúcar, seja a nossa sacarose ou a frutose (presente em várias frutas).
O nosso açúcar, ou sacarose está presente em doces, chocolates, sucos, refrigerantes, balas, chicletes, bolos e quase todos os produtos doces e industrializados. O açúcar é um produto importante no cotidiano das pessoas, mas que também pode provocar problemas de saúde, como a obesidade e diabetes.

O que é o açúcar?

Quimicamente falando, açúcar é um carboidrato solúvel em água, como a sacarose, a maltose, a lactose, a frutose e a glicose. Os carboidratos que não são solúveis em água, não são chamados de açúcares, tais como o amido e a celulose, que são carboidratos insolúveis em água.
Para o dicionário Aurélio:

açúcar – [do árabe as-sukkar, ‘açúcar’, possivelmente do grego sákcharon, sacarose]
1- Produto alimentar fabricado industrialmente, de sabor doce, solúvel em água, extraído sobretudo da cana-de-açúcar e da beterraba, também chamada de sacarose.
2- Qualquer de certos carboidratos simples, geralmente, solúveis em água e de sabor adocicado, como a sacarose, a glicose e a frutose.

        Como pode-se perceber, açúcar é um grupo de compostos com características parecidas e com sabor adocicado. Entretanto, e o açúcar que comemos? Ele também é um grupo de compostos?
Não, como dito, o açúcar que compramos no supermercado é sacarose. O encontrado na maioria das frutas é a frutose (em algumas frutas é possível encontrar apenas sacarose ou glicose). E até no leite existe açúcar, a lactose (diglicerídeo formado por galactose e glicose).

sacarose (diglicerídeo formado
por glicose e frutose)		 frutose galactose

A sacarose é um dissacarídeo, ou seja, um composto formado pela união de dois monossacarídeos: a glicose e a frutose.

Quando se coloca uma colher de açúcar (sacarose) em um copo com água e mistura a solução, estamos promovendo a hidratação da sacarose, que dará origem a glicose e frutose.

 

Carboidratos – o que são, onde estão?
 

Obtenção do açúcar comercial


A sacarose que é comercializada como açúcar cristal, refinado ou mascavo é obtida do caldo de cana-de-açúcar.
O açúcar refinado passa por várias e sucessivas cristalizações, tudo o que não for sacarose pura é retido em um melado, que contém todas as vitaminas e sais minerais presentes no caldo de cana. Isso significa que no caldo de cana puro existe uma mistura de sacarose e várias vitaminas e sais minerais, mas durante o processo de refinamento, a sacarose é praticamente isolada dos outros constituintes. 

No processo de obtenção do açúcar, o caldo de cana passa por várias etapas de cristalização e logo no início é que se obtém o açúcar mascavo. No caso desse não ser o produto desejado, continua-se o processo de purificação e cristalizações, até obter o açúcar cristal. Se a intenção é obter o açúcar refinado (aquele açúcar em pó fino), então o açúcar cristal é finamente triturado e clareado, além de sofrer adição de aditivos anti-umectantes, para que ele não empedre (endurecimento em forma de blocos).

Açúcar refinado

É processado a partir do melado de cana ou do açúcar mascavo. O  produto, que inicialmente é marrom, recebe adição de gás sulfídrico e outras substâncias químicas para ficar claro. Nesse processo, o açúcar refinado perde vitaminas e sais minerais.

Açúcar mascavo

É extraído da cana-de-açúcar, não passa por processo de refinamento, mantendo assim as vitaminas e sais minerais do caldo da cana.

Em 100 gramas de açúcar podemos encontrar:
Comparativo entre açúcar mascavo e refinado 2

Composição do açúcar refinado e açúcar mascavo

Refinado Mascavo
Energia (kcal) 387 376
Carboidratos (g) 99,9 97,3
Vitamina B1 (mg) 0 0,01
Vitamina B2 (mg) 0,02 0,01
Vitamina B6 (mg) 0 0,03
Cálcio (mg) 1,0 85
Magnésio (mg) 0 29
Cobre (mg) 0,04 0,3
Fósforo (mg) 2 22
Potássio (mg) 2 346

Fonte: Profª Dra. Sonia Tucunduva Philippi

Açúcar refinado ou frutose – qual usar?

Algumas pessoas falam que a ingestão de açúcar refinado ou cristal deve ser evitada e trocada por açúcar de frutas (Frutose).  No entanto, se a frutose também for processada e purificada, praticamente será o mesmo que ingerir sacarose (açúcar refinado ou cristal). A melhor maneira de ingerir açúcar processada seria o consumo de açúcar mascavo. No entanto, é altamente recomendável que a ingestão de açúcar e produtos derivados sejam realizadas de maneira consciente. A melhor forma de ingerir açúcar é através da ingestão de frutas, sejam laranjas, uvas, acerolas, bananas, pêssegos, caquis, etc. A ingestão de frutas é preferencial, pois além de açúcares para fornecer energia, estaremos ingerindo água, sais minerais, fibras e vitaminas, que constituem as frutas.

Lembrete: a sacarose também é obtida de frutas (cana-de-açúcar, beterraba, maçã, laranja, banana, cenoura, etc). Sendo assim, é também açúcar de frutas.

A frutose encontrada no comércio, na verdade, não é obtida de frutas, mas sim, isolada do milho. Logo, a denominação açúcar de frutas não é a mais adequada, mas é a utilizada comercialmente.

 

 

Referência Bibliográfica
1-Wolke, R. L., O que Einstein disse a seu cozinheiro: a ciência na cozinha, Editora Zahar, Rio de Janeiro, 2003, Tradução Helena Londres.
2-Na internet em 09 de agosto de 2015:http://www1.folha.uol.com.br/folha/equilibrio/
nutricao/ult696u64.shtml
3-Belitz, H. D., Química de los alimentos, Zaragoza: Acribia, 1993.

 

 

Miguel

Bomba de Hidrogênio – Poder de Destruição

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Entenda o que é Bomba de hidrogênio

A bomba de hidrogênio, também conhecida como bomba de fusão ou bomba “H”, é uma das armas mais poderosas que existe na Terra. O seu poder de destruição é equivalente a dezenas ou até mesmo centenas de bombas atômicas como as que foram lançadas em Hiroshima e Nagasaki.

Para entender o que é e como funciona uma bomba de hidrogênio, é necessário entender conceitos sobre fusão nuclear e bomba atômica.

Fusão Nuclear

Fusão Nuclear significa junção, união de dois ou mais núcleos atômicos leves, originando um núcleo atômico mais pesado e uma grande quantidade de energia.

A fusão nuclear ocorre quando núcleos de átomos leves, como o hidrogênio, são acelerados e colidem com elevada quantidade de energia. A colisão entre os núcleos é tão grande que os núcleos se fundem em apenas 1, liberando uma quantidade de energia gigantesca, muitas vezes maior do que a energia necessária para promover a reação. No caso de utilizar núcleos atômicos de hidrogênio, há a formação de núcleos atômicos de hélio, que possuem massa atômica igual a 4 vezes a do hidrogênio. O núcleo atômico de hélio é também conhecida como radiação de partícula alfa, desde que ele esteja se movendo em alta velocidade.

A energia liberada na fusão nuclear é calculada pela equação E = mc2, onde c é a velocidade da luz e m é a variação da massa nuclear que se transforma em energia (quanto da massa inicial se transforma em energia).

No Sol, assim como na maioria das estrelas, o átomo de hidrogênio é o mais abundante. A energia solar, ou seja, a energia proveniente do Sol é originária de reações de fusão nuclear, de átomos de hidrogênio formando átomos de hélio.

4 1H  →  4He  + 2     E= -2,48 x 1015J

No núcleo (no centro) e na superfície do Sol, temperaturas da ordem de 106 a 107°C são encontradas e é isso que propicia as reações de fusão nuclear.

Como é necessária elevada temperatura (milhões de graus Celsius) para promover a fusão nuclear, utiliza-se bombas atômicas (acopladas em torno do reservatório de isótopos de hidrogênio a serem fundidos) para gerar a energia necessária e ativar a fusão nuclear.
A bomba atômica utiliza o princípio da fissão nuclear, produzindo muita energia e temperaturas de milhões de graus Celsius.

Poder de destruição da bomba H

A bomba de fusão nuclear é uma arma com poder de destruição equivalente à milhões de toneladas de dinamite.

O poder de destruição de uma bomba de hidrogênio, pode ser milhares de vezes maior do que a de uma bomba atômica.  O seu poder de destruição é medido em megatons (Mton), enquanto, o de uma bomba atômica é medido em kilotons (kton).

1 kton equivale a 1000 toneladas de dinamite.
1 Mton equivale a 1000000 toneladas de dinamite.

Dessa forma, uma bomba de hidrogênio tem o mesmo poder de destruição de milhões de toneladas de dinamite, se essa quantidade de dinamite fosse usada em um mesmo ponto.

Lembrete: Em uma bomba de fusão, a massa de isótopos de hidrogênio e urânio é da ordem de dezenas a centenas de quilos. Ou seja, a geração de energia da fusão nuclear, de uma bomba de hidrogênio é MUITO GRANDE!

Até os dias de hoje, início do século XXI, ainda não se consegue controlar a reação de fusão nuclear para aplicações pacíficas, como se faz com a fissão nuclear para produzir energia térmica e elétrica. Um dos fatores que pesam contra o seu uso, é a falta de habilidade para controlar altíssimas temperaturas, na casa de milhões de graus Celsius (temperaturas impossíveis de serem medidas ou imaginadas por pessoas comuns).

Uma bomba de hidrogênio pode destruir não apenas pelo calor gerado ao redor do centro da explosão, mas também por radiações e ondas eletromagnéticas e de choque geradas pela explosão. A destruição não se limita a bens materiais, mas também a seres vivos diversos, podendo até mesmo extinguir toda uma espécie animal ou vegetal. Os seus danos podem perdurar por anos, até mesmo décadas.

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O que é uma Bomba Atômica?
Radiações e seus usos.

Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 04 de setembro de 2017