Como ocorrem as reações químicas

Você já deve saber que muitas moléculas naturais podem ser produzidas artificialmente em escala industrial. Vários compostos orgânicos são produzidos através de uma série de mecanismos de reação de química orgânica, e algumas dessas rotas reacionais já renderam prêmios nobel, mas a pergunta é: como esses mecanismos são realizados para formarem as moléculas desejadas?

Um grande exemplo de molécula que rendeu um prêmio nobel é a penicilina (aquele remédio antibiótico). O poder bactericida da penicilina foi observado pela primeira vez em 1928 por um médico pesquisador chamado Alexander Fleming, que observou que uma substância gerada pelo fungo Penicillum notatum era capaz de matar certas batérias. Não se sabia como sintetizar a molécula para produzir o remédio a nível industrial, até começarem a avançar as pesquisas acerca dessa substância devido à necessidade na segunda guerra mundial. O Dr. Norman Heatley foi capaz de criar uma rota reacional com várias etapas para formar e penicilina sintética e, por causa disso, ganhou o nobel da medicina (17 anos após a descoberta da molécula). Agora você já pôde perceber como não é tão fácil obter certas substâncias.Que-es-y-para-que-sirve-la-quimica-organica-2

No ensino médio, aprendemos sobre várias reações diferentes, mas não é de costume aprender sobre as reações em química orgânica (a maioria das escolas focam mais nas nomenclaturas das moléculas). Mas é uma coisa simples de entender: cada molécula possui vários átomos com vários elétrons. O núcleo dos átomos possuem uma certa positividade; são chamados de eletropositivos, enquanto os elétrons são eletronegativos. Uma molécula pode ter uma região mais rica em elétrons (parte mais negativa) ou pobre em elétrons (parte mais positiva) e uma parte mais positiva sempre se atrai por uma parte mais negativa. Quando essa atração é mais forte que a estabilidade, há uma reação. Basicamente, as reações químicas se baseiam em atração de + e -, o que muda a configuração molecular numa transformação química. Parece simples pensando dessa forma, mas uma molécula pode ter várias regiões positivas e/ou várias negativas, o que dificulta um pouco o trabalho dos químicos.

Hoje em dia a química avançou bastante e a sociedade é muito dependente desse ramo científico, tendo diversas aplicações importantes, como na medicina ou em indústrias.

  • MARKEL, Howard. The Real Story behind Penicillins. PBS NEWSHOUR. 2013
  • Imagem de: canaldoensino.com.br

Constituição dos materiais explosivos – Constitution of explosive materials

5set2013-fogos-de-artificio-estouram-durante-apresentacao-musical-para-os-chefes-de-estado-do-g20-em-sao-petesburgo-na-russia-na-noite-de-quinta-feira-5-1378468564487_956x500Explosivos podem ser usados em apresentações tão magníficas como em fogos de artifícios, mas, ao mesmo tempo, podem ter destinos tão horríveis, como no uso bélico. E por trás disso existiu todo um desenvolvimento no conhecimento científico e tecnológico para tais fins de uso dos mesmos.

Agora você já parou pra se perguntar sobre o que causa uma explosão?

Uma explosão é, na verdade, uma reação química exotérmica e extremamente rápida, ou seja, ela libera muita energia (calor) de uma vez. Toda reação química exige uma certa energia de ativação para que ela ocorra e, no caso dos explosivos, essa energia pode ser obtida a partir da queima, choque mecânico ou atrito. E têm uma velocidade de reação muito alta devido à instabilidade da conformação molecular (possui muita energia); e

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Imagem de Brasil Escola

o material se transforma muito rapidamente em gases e calor. Normalmente explosivos são moléculas orgânicas que apresentam o grupo funcional nitro (grupo que possui um átomo de nitrogênio com carga formal positiva e dois oxigênios com carga negativa), como no caso do TNT (trinitrotolueno), da pólvora e da nitroglicerina. Esses três exemplos possuem três grupos nitro cada, o que faz com que sejam muito destruidores!

Outro tipo de explosão é a partir da fissão nuclear (divisão de um átomo), que origina as bombas atômicas.

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Imagem de InfoEscola

Uma bomba nuclear é constituída, em sua maior parte, por urânio-235. Esse átomo é capaz de se dividir em dois, formando o criptônio e o bário, além de liberar dois nêutrons e energia; muita energia!; energia pra caramba! E quando esses nêutrons colidem com outros átomos de urânio-235, essa colisão gera mais fissão nuclear, mais liberação de nêutrons e mais energia, gerando um processo em cadeia que causa grandes desastres. A energia liberada pela fissão de um gramas de urânio é equivalente à queima de 100 toneladas de carvão; e essa queima toda é extremamente quente. A ativação de uma bomba nuclear requer apenas um nêutron para sua aplicação.

Mas o que significa urânio-235?

235 é a massa atômica; é a soma da quantidade de prótons e a quantidade de nêutrons do átomo. Seiscentos sextilhões de átomos de urânio-235 (um mol) pesam, aproximadamente, 235 gramas.

O átomo de urânio, além de ter um fim horrível, também pode ter um destino bonito, como na geração de energia elétrica sem que o ambiente seja poluído no processo.

Como todos já devem sabem, a ciência nunca foi e nunca será neutra. Sempre causa impactos na sociedade, podendo ser negativos ou positivos. e por favor, não tente reproduzir em casa nada do que foi falado aqui.

Filmes e livros que preveem um futuro tecnológico

 A medida que a tecnologia nos proporciona algo novo, as previsões para um futuro tecnológico vão se alterando. No passado já foi tomado como enfoque  inseminação artificial e carros voadores, e hoje, estamos mais voltados para a inteligência artificial.

Vamos tomar como exemplo o livro “Admirável mundo novo” escrito por Aldous Huxley, publicado em 1932. Um livro muito polêmico na época por prever algo muito fora da realidade, tendo em conta que a publicação foi em 1934. O livro retrata uma realidade onde a liberdade sexual é muito bem acentuada, onde o normal é você ter relações com o maior número de pessoas; pessoas são geradas por fertilização in vitro; e religiões são desperdício de tempo. Sim, tais previsões chocaram muita gente, e continuam sendo alvo de críticas por parte de alguns grupos conservadores.

Porém há muitas visões de como seria o futuro com essa exponencial criação de tecnologia. Então aqui vai alguns livros e filmes que tentaram (alguns com êxito) prever como seria nosso futuro praticamente imprevisível:

Ghost in the ShellMajor Motoko é uma agente cibernética e líder da unidade do serviço secreto Esquadrão Shell. Formado pelo governo para combater a onda de crimes, eles são informados de que um famoso criminoso, ‘expert’ em computadores, está no Japão. O suspeito é conhecido apenas pelo codinome ‘Mestre Marionete’. Durante a investigação, o Esquadrão descobre que o super ‘hacker’ surgiu como um vírus de computador fabricado pelo próprio Ministério, como parte de uma operação internacional fraudulenta, antes de se alastrar e ficar fora de controle, sabendo que esta informação pode ser o seu fim, o Ministério das Relações Exteriores ataca o Esquadrão Shell na esperança de resgatar o Mestre Marionete.

2001: Uma Odisseia no EspaçoDesde a “Aurora do Homem” (a pré-história), um misterioso monolito negro parece emitir sinais de outra civilização interferindo no nosso planeta. Quatro milhões de anos depois, no século XXI, uma equipe de astronautas liderados pelo experiente David Bowman (Keir Dullea) e Frank Poole (Gary Lockwood) é enviada à Júpiter para investigar o enigmático monolito na nave Discovery, totalmente controlada pelo computador HAL 9000. Entretanto, no meio da viagem HAL entra em pane e tenta assumir o controle da nave, eliminando um a um os tripulantes.

O Homem Bicentenário

Em 2005, uma família americana compra um novo utensílio doméstico: o robô chamado Andrew (Robin Williams), para realizar tarefas domésticas simples. Entretanto, aos poucos o robô vai aprensentando traços característicos do ser humano, como curiosidade, inteligência e personalidade própria. o início da saga de Andrew em busca de liberdade e de se tornar, na medida do possível, humano.

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Theodoro é um homem solitário nos estágios finais de seu divórcio. Quando não está trabalhando como um escritor de cartas, o seu tempo é gasto jogando jogos, e, ocasionalmente, sair com os amigos. Ele decide comprar o novo OS1, que é anunciado como o primeiro sistema operacional de inteligência artificial do mundo, “Não é apenas um sistema operacional, é uma consciência”, afirma o anúncio. Theodoro rapidamente encontra-se atraído com Samantha, a voz por trás de sua OS1. Eles começam a passar muito tempo juntos, e de alguma forma se apaixonam. Tendo se apaixonado pelo seu sistema operacional, Theodoro encontra-se a lidar com os sentimentos de ambos, grande alegria e dúvida.

Black MirrorSão apenas 7 episódios com cerca de uma hora de duração, mas o suficiente pra deixar qualquer mente em estado vegetativo. Criando cenários distópicos, a série passa a explorar os males da tecnologia de uma maneira muito inteligente e absurda de tão poderosa.

Inspirada em produções como “Além da Imaginação”, a minissérie, criada por Charlie Brooker, apresenta histórias que retratam como as novas tecnologias influenciam nossas vidas e comportamentos.

Eu recomendo para todos que me perguntam sobre filmes relacionados a tecnologia, pois é absolutamente genial (e perturbador em alguns casos).

NeuromâncerUm hacker renegado, uma samurai das ruas, um fantasma de computador, um terrorista psíquico e um rastafari orbital num thriller sexy, violento e intrigante. De Tóquio a Istambul, das estações espaciais ao não-espaço da realidade virtual, o tenso jogo final da humanidade contra as Inteligências Artificiais…

Evoluindo de Blade Runner e antecipando Matrix, Neuromancer é o primeiro – e ainda hoje o mais famoso – livro de William Gibson. É considerado não só o romance que deu origem ao gênero cyberpunk, mas também o seu melhor representante. Edição especial com nova tradução, nova capa e projeto gráfico, novo prefácio e notas explicativas.

Admirável Mundo Novo

adous-huxley-admiravel-mundo-novo-jpg2.jpegAno 634 d.F. (depois de Ford). O Estado científico totalitário zela por todos. Nascidos de proveta, os seres humanos (pré-condicionados) têm comportamentos (pré-estabelecidos) e ocupam lugares (pré-determinados) na sociedade: os alfa no topo da pirâmide, os ípsilons na base. A droga soma é universalmente distribuída em doses convenientes para os usuários. Família, monogamia, privacidade e pensamento criativo constituem crime.

Os conceitos de “pai” e “mãe” são meramente históricos. Relacionamentos emocionais intensos ou prolongados são proibidos e considerados anormais. A promiscuidade é moralmente obrigatória e a higiene, um valor supremo. Não existe paixão nem religião. Mas Bernard Marx tem uma infelicidade doentia: acalentando um desejo não natural por solidão, não vendo mais graça nos prazeres infinitos da promiscuidade compulsória, Bernard quer se libertar. Uma visita a um dos poucos remanescentes da Reserva Selvagem, onde a vida antiga, imperfeita, subsiste, pode ser um caminho para curá-lo. Extraordinariamente profético, “Admirável mundo novo” é um dos livros mais influentes do século 20.

Novo mineral brasileiro é descoberto

Engenheiro de Materiais

Estamos numa época que parece que nada mais pode ser descoberto de natural no nosso mundo, devido à grande quantidade de pesquisas já desenvolvidas. Porém isso não é realidade! Em 2014 foi encontrado um mineral nunca antes visto aqui mesmo no Brasil, na cidade Cajati (SP), chamado melcherite descoberto pelo engenheiro de minas, Luiz Alberto Dias Menezes Filho, e em 2015 foi caracterizado por professores e pesquisadores da USP.

O novo mineral foi encontrado numa cavidade, local que geralmente ficam os minerais mais raros, de uma rocha de carbonatito, que possui mais de 50% de minerais carbonáticos, como a calcita (CaCO3) e dolomita (CaMg(CO3)2.

portal20160406_3a Melcherita. Foto: Acessoria de Comunicação do IFSC

Para caracterizar e analisar esse mineral, foram utilizadas as técnicas de difração de Raio-X e Espectroscopia Raman, obtendo informações químicas e estruturais do material. A última técnica citada utiliza as vibrações dos átomos e íons para distinguir os componentes, seria como se fosse…

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Foi descoberto um novo estado da matéria!

Engenheiro de Materiais

Foi publicada nessa semana na revista Nature Materials a descoberta de um novo estado da matéria. O estado, conhecido como Líquido de Spin Quântico (LSQ), já havia sido teorizado na década de 70, mas apenas agora foi obtido pela primeira vez em laboratório.

O que é líquido de Spin Quântico?

É um estado no qual os elétrons, considerados até então partículas indivisíveis (pelo menos em um espaço tridimensional), quebram-se em pedaços menores, denominados Férmions de Majorana. Esse estado da matéria, apesar de já associado por meio de teorias a alguns materiais magnéticos, não havia sido até então observado na natureza de forma conclusiva. Basicamente, nos materiais magnéticos convencionais os elétrons agem como se fossem pequenos ímãs, dipolos magnéticos. Quando o material está a temperaturas não muito elevadas, nas quais a agitação térmica seria muito intensa, esses elétrons conseguem se alinhar na presença de um campo magnético e o resultado é um ímã de maior…

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Por que os metais são mais gelados que a madeira?

Imagine que você está em uma sala e na sua frente tem uma mesa com dois objetos. De um lado uma barra de metal e de outro um pedaço me madeira. Qual dos dois possui uma temperatura maior? “A madeira, certo?” Errado!

A não ser que você tenha esquentado ou resfriado um dos dois objetos eles estão em equilíbrio térmico, ou seja, na mesma temperatura, que é igual à temperatura ambiente. Mas então vem a dúvida: por que os metais são mais gelados se são submetidos a uma mesma temperatura?

Resposta: os metais possuem uma propriedade que se chama condutividade térmica. O que o seu tato capta nada mais é do que a transferência de calor dos materiais, tendo sensibilidade à troca de energia entre a pele e o material. Quando você encosta em um metal, uma parte do calor de sua mão é transferido para o material, aquecendo-o. Já a madeira possui uma menor condutividade, o que faz com que haja menos transferência de energia interna (calor) da sua pele para a madeira.3591836353_0f06eb6dbe

Se a temperatura dos materiais em equilíbrio térmico for maior do que a temperatura da pele, o efeito será inverso; o metal passa a  ser mais quente. Você pode achar agradável ficar de pé em uma plataforma de madeira sob sol constante, mas se o material for metálico, eu não recomendo, a não ser que queira queimar sua pele.

Essa explicação macroscópica é derivada dos fenômenos microscópicos que constituem a matéria: os metais possuem átomos mais juntos e, por isso, possuem uma maior densidade (são pesados). Essa distância de separação atômica favorece uma maior transferência da energia cinética vibracional dos átomos. Além disso, também existe o fenômeno das interações intermoleculares; por causa das ligações metálicas, os átomos possuem elétrons mais livres nas camadas mais externas, havendo uma maior transferência de elétrons (por esse mesmo motivo, os metais, como ouro e cobre, são muito bons condutores de energia elétrica).

A madeira possui muito espaço vazio em sua estrutura microscópica. É constituída de macromoléculas formadas, principalmente, por carbono, hidrogênio e oxigênio. Essa dificuldade de transferência da energia interna deriva da menor cristalização das moléculas, sendo a cristalização o arranjo das partículas desprovido de espaços vazios. O calor não é transferido no vácuo, muito presente na estrutura microscópica da madeira.

Na física, as propriedades microscópicas sempre refletem as características macroscópicas da matéria.

Referências:

Por que as teias de aranhas são tão resistentes?

Engenheiro de Materiais

Quando eu tinha uns 8 anos de idade cheguei impressionada contando para uma amiga minha que as teias de aranhas eram consideradas um material mais resistente que os aços, então ela acabou com todo o meu entusiasmo com uma simples pergunta: “Mas como elas podem ser tão resistentes se consigo destruí-las apenas passando a minha mão sem esforço algum?”
Bom, naquela época eu nem sabia o que era a engenharia e ciência de materiais e nem fazia ideia de como responder aquela pergunta. Mas hoje com o pouco conhecimento que tenho tentarei responde-la!
O que eu descobri foi que um fio de teia de aranha é inúmeras vezes mais forte do que o aço, se considerarmos a força resistida em relação ao seu peso. Porém, um fio tem cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo, então se a teia tivesse o diâmetro próximo ao de um…

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