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
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Os vírus são mais importantes do que você imagina – virus are more important than you think

Não é novidade que a causa mais abundante de morte no planeta é causada por vírus. De

Vírus infectando uma célula.

uma forma superficial, é intuitivo pensar que os vírus são os vilões da história biológica do planeta. Porém, ao compreender as interações ecológicas e evolutivas entre vírus e seus hospedeiros, vemos que sua função é de suma importância na regulação de seres vivos do nosso querido Planeta Terra.

Primeiramente, vamos falar sobre um efeito bem conhecido entre os microbiologistas, chamado de “Red Queen” (Van Valen, 1973), em que o vírus e seu hospedeiro mostram adaptação evolutiva contínua, mantendo os dois adaptáveis um ao outro. Isso quer dizer que, quando o hospedeiro cria uma imunidade contra o vírus, logicamente o vírus precisa criar outra forma de conquistar seu hospedeiro. Logo, isso faz com que os dois, a todo instante, sofra processos evolutivos, mantendo ampla constância na aptidão relativa.

Bom, aí você pensa: se não existisse vírus, os hospedeiros não precisariam de adaptações, certo? Errado. Há outro fenômeno chamado “kill the winner” que consiste em regular as populações de predadores e presas. Isso ocorre porque, ao ter um índice muito grande de predadores (por ter um ambiente mais adaptável), eles ficam mais suscetíveis a serem infectados. Isso acarreta na morte de muitos predadores e, assim, a biota é regulada novamente.  O nome “kill the winner” (mate o vencedor) se dá justamente por isso: o ser que estiver mais adaptado ao ambiente começa a se proliferar mais, fica mais “visível” ao vírus e, assim, o vírus mata, diminuindo sua população.

Resumindo: os vírus são exímios controladores populações; impedem que uma devida espécie superpopule alguma biota e que acabe por completo com suas presas. Assim, predadores sempre terão sua comida, uma vez que uma superpopulação acabaria por completo com suas presas.

Referências:

Fuhrman, J.A. (1999) Marine viruses and their biogeochemical and ecological effects

Suttle, C.A. (2005) Viruses in the sea

Van Valen, L. (1973) A new evolutionary law

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.

A carne é essencial à vida? – Humans need meat?

Você provavelmente já notou essa onda do vegetarianismo que está cada vez mais crescente no Brasil. Não só aqui como no mundo inteiro. Os diálogos sobre o consumo de carne e o tratamento dos animais nos abatedouros estão em ascensão.

Afinal, parar de comer carne faz mal? Faz bem? É recomendável?

Pra evitar passar informações falsas ditas por veganos, anti-veganos ou por sites de vegetarianismo/veganismo, eu estou me baseando em artigos científicos sobre a saúde em função da dieta.

O Jornal Americano de Nutrição Clínica publicou, em 2003, uma análise baseada em seis pesquisas sobre saúde e longevidade de pessoas com base em sua dieta.  Clique aqui para ver o artigo.dieta-vegetariana

Quatro dos artigos analisaram dietas com um consumo muito baixo de carne e indicaram uma diminuição significativa no risco de morte. No quinto artigo esse risco passa a ser menos significativo. No sexto essa associação não é feita.

Em dois dos estudos que apontam um risco de morte muito menor para pessoas adeptas a este tipo de dieta também apontam que uma longa adesão (duas décadas ou mais) à essa alimentação contribui para uma significante diminuição do risco de morte e um significante aumento na expectativa de vida. A diminuição dos riscos de morte é por causa do menor risco doenças, como câncer, inflamações, ganho de peso em mulheres,  AVC, cancro e hipertensão arterial.

Algumas variações de longevidade dependem de muitas outras variáveis, mas a análise é geral e os resultados são confiáveis, podendo ter uma pequena margem de erro devido à variação na definição de vegetarianismo, erros de medição, distribuição de idades, outras variáveis da saúde dos voluntários, etc.

Mas… com esses dados pode-se dizer que a carne NÃO é essencial e a redução do consumo deste alimento gera um melhoramento na saúde, menos risco de morte e uma maior expectativa de vida.

Um artigo escrito por Nelson Pedro aponta vantagens e desvantagens na saúde acarretadas por uma alimentação vegetariana. Entre as desvantagens está a possibilidade de deficiência nutricional entre vegetarianos em fase de crescimento e um risco levemente maior de ter osteoporose, mas, por outro lado, é evidente a vantagem pela diminuição do risco de outras doenças, como mostra a tabela:

tabela

A alimentação desprovida de carne pode ter efeitos terapêuticos, mas deve-se tomar cuidado com as cargas nutricionais da alimentação.

Outras questões ligadas ao vegetarianismo e veganismo (como o tratamento dos animais em abatedouros e o impacto no meio ambiente devido à produção de carne) não foram citados neste post, mas podem ficar para outro dia. Enquanto isso a sua decisão sobre o que comer fica a seu critério, mas é importante que você tenha ciência dos fatos.

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: