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Dióxido de Carbono – Importância para a vida e suas aplicações

DIÓXIDO DE CARBONO – FONTES E IMPORTÂNCIA PARA A VIDA

O dióxido de carbono (CO2) é um gás inseparável da maioria das formas de vida no planeta Terra. O gás  carbônico ou dióxido de carbono (CO2) é o gás que exalamos quando respiramos. Esse gás é um dos produtos finais do metabolismo celular, ou seja, quando um composto orgânico é queimado/metabolizado nas células, há formação de CO2 e H2O como produtos principais. O dióxido de carbono possui massa molar igual a 44g/mol e se apresenta, em condições ambientes, como um gás.

O gás carbônico é também um gás produzido a partir da queima/combustão completa de material orgânico (composto formado principalmente por átomos de carbono e hidrogênio, podendo conter heteroátomos), que ocorre na presença de gás oxigênio e quantidade de energia suficiente para iniciar a reação. Quando a reação de combustão se inicial, se há material orgânico e gás oxigênio, haverá grande liberação de energia, em quantidade superior à energia fornecida para iniciar a reação. Embora o CO2 seja o produto final da oxidação do átomo de carbono e seja relativamente inerte em condições ambiente, esse composto não é sempre inerte, pois vegetais possuem a capacidade de absorver tais gases, combiná-lo com moléculas de água (H2O) e produzir carboidratos, em um processo conhecido como fotossíntese.

É graças à fotossíntese, principalmente, que o dióxido de carbono é recuperado à compostos de carbono que, por sua vez, podem ser consumidos por animais, possibilitando as formas de vidas existentes em nosso planeta.

Quando é gerada energia em uma célula, por exemplo, é liberado CO2 e também energia. A energia produzida pode ser usada para levantar um peso ou até mesmo gerar um pensamento.

O dióxido de carbono não é produzido apenas a partir da queima completa de compostos orgânicos (seja na respiração de organismos vivos ou na combustão de material orgânico), mas também a partir da fermentação de carboidratos, que é um processo de produção de energia, mas sem a presença de gás oxigênio, ou seja, um processo anaeróbico. No processo de fermentação de um carboidrato, haverá a formação de um álcool e também dióxido de carbono. É através do processo de fermentação de um carboidrato que o etanol é produzido no Brasil, por exemplo. E a cerveja, bebida bastante popular no país, é o produto direto da fermentação de carboidratos. A cerveja por ser uma bebida alcoólica derivada da fermentação de carboidratos, já possui gás carbônico dissolvido em sua composição, desde a fermentação. E é esse gás que é um dos responsáveis pela formação da espuma da cerveja.

Quando o gás carbônico é dissolvido em água, ocorre uma reação química que fica em equilíbrio químico. A dissolução de CO2 e água produz ácido carbônico, H2CO3, que pode se decompor e formar novamente CO2 e H2O. Esse equilíbrio químico pode ser afetado por variação de temperatura, concentração de gás carbônico, por exemplo (veja mais sobre equilíbrio químico).

O gás carbônico proveniente da fermentação de carboidratos também é usado na produção de pães, para deixar a massa mais macia e fofa. Mas na produção de bolos, por exemplo, é utilizado fermento químico, que produz dióxido de carbono, mas através da decomposição de uma substância química. A produção de gás é menor nesse processo químico, daí o uso de fermento químico ser mais comum em massas leves.

A atmosfera terrestre possui grande quantidade de gás carbônico dissolvido. Se considerarmos a atmosfera seca, sem vapor de água, o CO2 é o 4º principal gás. Esse gás presente na atmosfera é o que participa da fotossíntese e também do efeito estufa, que permite o equilíbrio de temperatura na Terra. Devido à queima excessiva de combustíveis não renováveis, como os derivados de petróleo, a concentração de gás carbônico tem aumentado ao longo dos anos, intensificando o efeito estufa e favorecendo o aquecimento global.

Nas águas naturais, tais como rios, lagos e oceanos há grande volume de dióxido de carbono dissolvido e na forma de carbonatos, como os presentes nas conchas de moluscos marinhos. Na forma de calcário, o CO2 pode ser encontrado em rochas calcárias, que nada mais são do que calcários metálicos, como o carbonato de cálcio (CaCO3) ou o carbonato de sódio (Na2CO3).

Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 15 de fevereiro de 2016

Açúcar – o constituinte principal dos doces

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.

 

 

Energia – formas e usos

Energia

Energia, geralmente, é definida como a capacidade de um sistema em efetuar trabalho.

Normalmente, este termo é melhor entendido do que definido. Ou melhor, quando uma vela está acessa e colocamos a mão sobre a chama, o que sentimos? Calor, uma sensação de que a temperatura da superfície de nossa mão está esquentando. Isso indica que  se não tirarmos a mão dali, a queimaremos. Esse é um exemplo de energia térmica, outro exemplo de energia, mas agora elétrica, é a luz que utilizamos para iluminar uma sala, ou então, a energia necessária para fazer funcionar um aparelho como o computador ou o celular. Neste caso, a energia elétrica é consumida e parte é transformada em energia luminosa (luz) e térmica (calor). 

Formas de energia

Energia cinética – é a energia relacionada ao movimento dos corpos;

Energia potencial – é a energia que se estar acumulada ou armazenada em um corpo, como por exemplo, a energia química de pilhas e baterias; a energia de combustíveis encontrada em combustíveis como petróleo, álcool, madeira, etc; a energia nuclear, que é encontrada em átomos de todos os elementos químicos, mas que é melhor empregada quando se utiliza átomos pesados e instáveis, como o urânio-235, por exemplo.

Energia magnética relacionada aos ímãs. 

Uso da Energia

A cada dia que passa, a humanidade vem necessitando cada vez mais de energia, seja para opróprio consumo, na forma de alimentos, ou para proporcionar maior conforto ou facilidades de trabalho. Um exemplo é a produção de uma latinha de refrigerante. Para se obter esta latinha que é de alumínio é necessário a disposição e o consumo de muita energia elétrica, que terá uma parte utilizada como tal e outra parte transformada em energia térmica e energia mecânica. Esse consumo de energia se deve ao fato do alumínio não se encontrar na natureza na forma metálica, sendo encontrado na forma de minerais que deverão ser trabalhados para a remoção física e química do alumínio metálico, esse processo consome muita energia. A reciclagem do alumínio consume menos energia, mas é ainda grande a quantidade de energia consumida.

A indústria de uma maneira em geral, necessita e muito de energia elétrica, que é mais fácil de se obter e que pode ser transformada em qualquer outra. É a partir dessa energia que é possível iluminar galpões, acionar e fazer trabalhar máquinas e equipamentos eletro-eletrônicos, etc.

Para as pessoas em geral, a energia elétrica também é indispensável nos dias de hoje, para ligar um aparelho elétrico, como televisão, computador e geladeira é necessário energia elétrica, pois senão o aparelho não funciona. E como pode ser visto as pessoas sem estes aparelhos? Atualmente estes aparelhos são indispensáveis para a sua comodidade e conforto.

Conversão para energia elétrica

No Brasil, a principal fonte de energia elétrica são as usinas hidroelétricas, que convertem a energia potencial e cinética das correntes d’água em energia elétrica. O que ocorre é que a água é forçada a cair sobre um dispositivo (turbina) que girará dando movimento a um gerador. Este gerador será o responsável pela produção de energia elétrica, que aparecerá pelo fenômeno da indução eletromagnética (uma corrente elétrica aparecerá com o movimento de um ímã).

Em outros países, principalmente na Europa e na América do Norte, a principal fonte de energia elétrica são as usinas nucleares. Antes de entrar neste assunto é necessário alguns conceitos básicos.

Núcleo Atômico

Um núcleo de um átomo qualquer é constituído basicamente por prótons e nêutrons. Neste núcleo existem forças (forças nucleares) que mantêm os prótons e nêutrons ligados. Estas forças devem ser suficientemente grandes para realizar o trabalho de contrabalancear as repulsões elétricas decorrentes da carga positiva dos prótons. Uma vez que os nêutrons não possuem carga elétrica. Isso deve ocorrer para explicar a existência de núcleos atômicos estáveis.

E é esta energia, a energia presente no núcleo atômico, responsável pela estabilidade de alguns núcleos atômicos, que também será responsável pela geração de energia elétrica nas usinas nucleares.

Energia elétrica a partir de energia nuclear

Para se obter energia elétrica a partir da energia nuclear é necessário que haja a fissão nuclear de um átomo, geralmente de urânio-235, neste processo ocorrerá a quebra do núcleo atômico, que ocorrerá com liberação de grande quantidade de energia, da ordem de 1010J de energia liberada por mol de urânio quebrado. A reação de quebra do urânio pode ser controlada ou não, caso não seja, a energia produzida poderá ser utilizada em bombas atômicas, caso ela seja controlada, poderá ser utilizada de maneira benéfica, como na produção de energia elétrica.

A grande quantidade de energia produzida na reação de quebra do urânio será utilizada para aquecer um caldeirão que gerará vapor. Este vapor será induzido a passar por um sistema de turbinas, que serão as responsáveis por fazer girar um gerador, que por sua vez produzirá energia elétrica através da indução magnética, ou seja, do movimento de um ímã, que fará aparecer uma corrente elétrica no sistema. A produção de energia elétrica a partir de quedas d’água ou de fissão nuclear controlada produz a mesma energia elétrica.

A energia elétrica produzida a partir de energia nuclear não é radioativa e é igual a energia produzida em hidroelétricas, podendo ser utilizada para os mesmos fins.

Referência Bibliográfica
1– Atkins, P. W., Físico-Química, vol. 1, 6ª edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, 1999.
2–  Na Internet em 17 de julho de 2004:http://www.cemig.com.br/pesquisa_
escolar/index.asp
3– Cardoso, E. M., Energia Nuclear, apostila educativa do CNEN. Na Internet em 17 de julho de 2004:http://www.cnen.gov.br/ensino/
apostilas/energia.pdf
4– Medeiros, M. A., Bomba Atômica. Na Internet em 17 de julho de 2004:http://www.quiprocura.net/bomba.htm

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