"Gelo" quente

A proposta é simples: solução de acetato de sódio supersaturada. E o resultado é muito legal!

Quando dizemos que uma solução está supersaturada, significa que ela contém mais material dissolvido do que poderia ser dissolvido pelo solvente em circunstâncias normais; o estado de supersaturação é um estado metaestável, e qualquer pertubação física fará com que o equilíbrio de seu estado natural seja restabelecido.

O acetato de sódio pode ser facilmente preparado através da reação entre vinagre e (bi)carbonato de sódio: quando cessar a liberação de CO2, concentre a mistura em uma panela no fogo até atingir o estado de supersaturação. Para saber se está supersaturado, despeje uma ou duas gotas em uma superfície fria, se houver cristalização massiva então sua solução está pronta - Faça pequenas quantidades ou então será necessário muito, mas MUITO vinagre para dar conta do recado! ;)
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Extraindo DNA na sua cozinha

Quando a maioria de nós pensa no DNA, imediatamente pensamos naquela figura pictórica do modelo da dupla hélice (veja figura ao lado). Mas com o que o DNA realmente parece? Esta resposta vai depender de um fator muito importante: de como você olha para ele!

DNA é uma molécula polimérica bastante longa, seus monômeros são os nucleotídeos; o 'esqueleto' da molécula é formada por açúcares e fosfato intercalados, unidos por ligações fosfodiéster. Os nucleotídeos também ficam ligados a este esqueleto por ligações fosfodiéster, e ligados à cadeia complementar através de pontes de hidrogênio formadas pelas suas bases. A ligação fosfodiéster é uma ligação covalente produzida entre um grupo hidroxila (-OH) e um grupo fosfato, ou seja, trata-se de um (di)éster entre álcool e ácido inorgânico.

Mas observar essa estrutura é difícil, mesmo porque a maioria de nós não possui um bom microscópio de varredura por tunelamento em casa, nós não podemos analisar o DNA diretamente como foi feito nessa fotografia abaixo:

Laboratório Lawrence Berkeley

Então com um pouco de paciência, você pode extrair o DNA na sua cozinha, e ver com o que esta longa cadeia polimérica se assemelha macroscopicamente!

Introdução

Primeiro, você precisa encontrar algo que contenha DNA. Como sabemos, o DNA é o esboço da vida, então qualquer ser vivo o contém. Para este experimento, nós vamos utilizar ervilhas, mas há muitas outras fontes de DNA, que podem ser convenientemente utilizadas nesta mesma experiência, como:

• Espinafre
• Fígado de galinha
• Morangos
• Brócolis
  

Procedimento

Em um liquidificador, coloque meio copo de ervilha (ervilha seca, não em conserva), uma pitada de sal e um copo de água gelada. Triture na potência máxima durante 15 segundos.

Feito isso, passe o conteúdo do liquidificador por uma peneira ou coador, retendo as partículas sólidas maiores.

Em seguida, ao filtrado, adicione 2 colheres de sopa de detergente líquido (aprox. 30ml) e misture um pouco, deixando a mistura repousar de 5 a 10 minutos.

Coloque a mistura em tubos de ensaio ou outro frasco de vidro pequeno (preenchendo apenas 1/3 da capacidade total do frasco com a mistura).

Adicione uma pitada de enzima (vide texto) em cada tubo e mexa gentilmente. Seja cuidadoso! Se mexer com muito vigor, você irá fragmentar o DNA, tornando difícil sua posterior identificação.

Use um 'amaciante de carne' como fonte enzimática (fig. esquerda). Se você não encontrar, utilize uma pequena quantidade de suco de abacaxi ou solução para limpeza de lentes de contato.

Após isso, vagarosamente adicione álcool (70-95% álcool isopropílico ou etílico) pelas paredes do tubo, permitindo que se forme uma camada distinta da mistura de ervilha. Adicione álcool até atingir aproximadamente o mesmo volume da mistura de ervilha.

O álcool é menos denso que a água, e como a solução está saturada com outras substâncias e a adição é lenta, o álcool não dilui-se prontamente e se mantém como uma fase distinta e sobrenadante. Neste ponto, há a formação de uma massa pegajosa e branca exatamente na divisão das duas fases (mistura - álcool), que pode ser manipulada com um pequeno bastão de vidro ou madeira (veja figura a direita).

Este é o DNA! Uma molécula polimérica e fibrosa. O sal que adicionamos ajudou com que ela se mantesse unida. Então o que você vê são aglomerados de muitos pedaços de DNA misturados e fragmentados de um grande número de células vegetais.

O DNA normalmente permanece dissolvido na água, mas quando a saturação da solução ultrapassa um certo limiar formando uma salmoura fraca, e o DNA entra em contato com o álcool, ele se torna insolúvel e precipita-se. A mesma força física que faz com que ocorra esta aglomeração do DNA formando esse precipitado faz com que outras partes de DNA seja aderidas na mesma matriz na medida que entram em contato com o álcool.

Se você desejar guardar essa amostra de DNA, pode movê-la para um outro frasco limpo com álcool.


Referências

[1] http://profs.ccems.pt/OlgaFranco/10ano/biomoleculas.htm
[2] http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/extraction/howto
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Permanganato de Tetrabutilamônio

Um ótimo agente oxidante, mas a sua preparação não é facilmente encontrada na internet:

Procedimento

Técnica A - Em um béquer de 500ml, são adicionados 34.0g (100mmol) de mono-hidrogenosulfato de tetrabutilamônio (TBAHS) em 50ml de água gelada. Essa mistura foi tratada com 101ml de NaOH (1 mol/L) e agitado até a dissolução completa. (O pH da solução permaneceu em torno de 11-12). Sob agitação mecânica, adiciona-se gradualmente uma mistura de 29ml de uma solução aquosa 40% de permanganato de sódio (=39g, 110mmol, Aldrich) diluído com 50ml de água gelada, e a massa grossa obtida foi agitada manualmente, em banho de gelo, durante 20 minutos.

Durante este tempo a massa violeta-escura torna-se granulada e fina. Os sólidos foram coletados em Buchner (350ml, porosidade média), a massa bem prensada no funil, lavada com água gelada (8x20ml), deslocada com uma espátula e novamente lavada com mais água (100ml). No estágio final, as águas de lavagens ficaram apenas com uma cor levemente violeta. Os sólidos foram secos em vácuo. Rendimento de 35.78g (99%) de um pó violeta brilhante.

Nota 1: A secagem final em vácuo durou cerca de um dia inteiro. E o produto final foi guardado em frasco âmbar e em geladeira.
Nota 2: Coloquei uma pequena quantidade (100mg) do material seco em uma espátula e depois em contato com uma chama, e queimou rápido e prontamente - como pólvora.

Técnica B - Alternativamente para produzir Bu4NMnO4, você pode misturar equimolarmente soluções aquosas de KMnO4 e Bu4NBr, filtrar, lavar o precipitado com água e éter, secar no vácuo (10.1021/ja00253a023).
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CSI mais próximo da realidade

Na investigação forense, estabelecer a hora da morte é uma peça importantíssima para ajudar a resolver todo o quebra-cabeças. Agora, um novo método estatístico baseado em medidas espectroscópicas, permite que os investigadores determinem a hora da morte a partir de restos de ossos mais rapidamente e muito mais precisamente do que antes, de acordo com pesquisadores da Universidade de Baylor, no Texas.

Uma vez que a carne tenha apodrecido, o esqueleto permanece, mas há poucas técnicas que os cientistas forenses podem recorrer para determinar o intervalo post mortem precisamente; e além disso, em lugares quentes e úmidos a esqueletização ocorre mais rapidamente.

A equipe chefiada por Kenneth Busch, co-diretor do Centro de Espectroscopia Analítica, explica que os ossos perdem água e as proteínas internas decompõe-se em seus aminoácidos constituintes. Os pesquisadores rastrearam essas mudanças usando espectroscopia e então aplicaram um modelo estatístico, para correlacionar o espectro com o intervalo post mortem. Seus testes laboratoriais mostraram uma taxa de erro abaixo de quatro dias para ossos com até 90 dias.

"Em condições ideais no laboratório, o método parece ser muito encorajador," explica Busch. "Uma vez que um modelo de regressão é construído a partir da data espectral, você poderia encontrar a idade dos ossos em questão de minutos, ao invés de levar horas ou dias."

Os pesquisadores usaram 28 diferentes ossos de porco que tinham até 90 dias (porcos são frequentemente usados nos estudos forenses porque possuem grande similaridade com humanos) e usaram espectroscopia de reflectância difusa para obter a hora da morte. Esta técnica é muito sensitiva para o teor de proteínas e umidade; além disso, o que é muito bem vindo quando estamos lidando com provas criminais importantes, esta técnica não é destrutiva.

Os pesquisadores descobriram que o espectro de reflectância difusa (e também espectroscopia de emissão e absorção de UV na faixa visível) não seguiu uma linha reta padrão para a idade dos ossos. Então eles segmentaram os dados em três conjuntos, nos quais foram usados para construir três modelos estatísticos para o processo de datação dos ossos. Eles descobriram que esta aproximação poderia reduzir o erro de predição adicionalmente comparado com o modelo original de 90 dias. A combinação de duas aproximações - um modelo de análise discriminante seguida por um modelo de regressão segmentada - deu resultados ótimos.


Referências

[1] http://www.baylor.edu/chemistry/index.php?id=7255
[2] https://facss.org/contentmgr/showdetails.php/id/32933
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Mountain Dew - FAKE

Pra quem já viu este vídeo (entre outras variações) e pensou, "materiais bem acessíveis e reação impressionante... vou tentar!", não tente... não gaste seu tempo nem seu dinheiro com isso. Porque claro, é óbvio, está na cara que esse vídeo é FAKE! rs

Muito cuidado, a internet está cheia de armadilhas, devemos sempre manter uma postura cética com relação a quase tudo que encontramos aqui. Até publicações acadêmicas possuem um 'índice' de confiabilidade, o IF (fator de impacto, ou 'impact factor'), quanto mais um 'Orkut' e um 'Youtube' da vida...

Essas sodas carbonatadas possuem essencialmente a MESMA composição, variando pouquíssimo de uma pra outra, para dar sabor, cheiro e cor, por exemplo. Não há nada nessas bebidas que possam gerar alguma luminescência com H2O2 e NaCO3.

Uma coisa que notei, e que entrega o vídeo, é que o rapaz não fez quase esforço nenhum, pra abrir a garrafa. Usou poucos pontos de pressão e de apoio em sua superfície. E sabemos que não é tão fácil assim abrir uma garrafinha dessas, ao menos pra mim, não seria. A não ser que ele possua uma força desproporcional nos tendões da mão.

De qualquer forma já há muitos vídeos de tentativas frustradas. Então não seja o próximo! rs

Provavelmente, o autor malandrão, fez previamente uma misturinha básica de Luminol, NH4CO3, CuSO4 e depois, o NaCO3 e finalmente, H2O2. Agora sim... OK!

Uma outra possibilidade é a utilização daqueles "light sticks" ou "neon stiks" vendidos em festas, que ao misturar dois reagentes há uma reação quimioluminescente, e o autor deste vídeo teria se prevalecido disso misturando previamente essas substâncias na garrafa. (há maiores detalhes na figura ao lado, clique para ampliar)

Ou o que é muito provável também, o fabricante desses venenos, tentam através da má-fé, auto-promover sua marca. Boicote a Mountain Dew!
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A cor do outono

Na minha opinião o outono é certamente a estação mais bela do ano, se levarmos em consideração o seu efeito na natureza, ou vice e versa. :) Uma simples busca no Google, revela a beleza dessa estação.

Alguns vegetais nessa época do ano, sofrem um fenômeno que afeta a cor verde normal das suas folhas e arbustos. Por algumas semanas, uma variedade de cores incluindo o amarelo intenso, laranja e o vermelho, dominam a paisagem. E há muito tempo essas cores tem sido atribuídas aos carotenóides e flavonóides presentes no vegetal.

Na verdade essas cores já estão presentes, mas não são visíveis devido a predominância da cor verde da clorofila. No outono a clorofila "desaparece", desmascarando estas cores escondidas. Mas essa não é toda a história de acordo com cientistas australianos. Eles demonstraram pela primeira vez a origem exata dessa cor, e está relacionada também com um produto da quebra da clorofila.

O processo de quebra (ou desarranjo) da clorofila foi considerado um enigma até cerca de 20 anos atrás, quando o primeiro produto de quebra não-verde da clorofila foi descoberto. Como esses produtos são incolores, eles sempre foram entendidos como não contribuidores para as cores vistas no outono. Clique na figura para ampliar.

Fig. 1 Esboço dos passos da quebra da clorofila em folhas senescentes da Cercidiphyllum japonicum: fórmula estrutural da feoforbida a(Pheoa), do catabólito da clorofila vermelha (RCC - Red Chlorophyll Catabolite), do catabólito fluorescente primário (pFCC - primary fluorescent chlorophyll catabolite), a formulação constitucional do Cj-NCC-1 (1), um catabólito "não fluorescente" da clorofila (NCC), e finalmente o Cj-YCC (2).

Esses catabólitos são considerados o produto final da quebra da clorofila, mas agora foi demonstrado que eles podem ser oxidados para dar um composto de coloração amarela (produto 2, vide Fig. 1).

A similaridade da estrutura desses catabólitos com a bilirrubina, um composto natural que protege as células, pode sugerir que eles possuem também uma importante propriedade fisiológica. Os pesquisadores ainda pretendem descobrir qual é esta função ou funções que esses catabólitos exercem nas plantas.


Referências

[1] A yellow chlorophyll catabolite is a pigment of the fall colours
Tools and Resources, Simone Moser, Markus Ulrich, Thomas Müller and Bernhard Kräutler, DOI: 10.1039/b813558d
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll
[3] http://pt.wikipedia.org/wiki/Bilirrubina
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Fluoralcanos: bons solventes

Pesquisadores europeus descobriram que usar solventes fluoretados na metasíntese de olefinas aumenta substancialmente os rendimentos nessa reação.

Essas reações fazem parte de uma extensa literatura sobre as transformações orgânicas sintéticas. Elas provêm uma forma eficiente e seletiva para quebrar e refazer ligações duplas carbono-carbono, permitindo que o grupo substituinte seja trocado, e são usualmente catalizados por complexos orgânicos de metais de transição. Especificamente catalizadores convencionais de Rutênio:


Estes catalizadores disponíveis comercialmente são populares mas frequentemente tidos como ineficientes, principalmente em reações de múltiplos passos na síntese de produtos naturais e moléculas biologicamente ativas.


Os pesquisadores encontraram uma forma eficiente para aumentar os rendimentos dessas reações utilizando esses catalizadores juntamente com solventes aromáticos fluoretados.

Em particular, eles reportaram que é possível aumentar o rendimento dessas reações de em até 18 vezes, somente na mudança do solvente (e.g.: utilizando o perfluorotolueno ao invés do 1,2-dicloroetano).

Referências

[1] http://www.rsc.org/Publishing/Journals/CC/article.asp?doi=b816567j
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O segredo da lagartixa

A corrida para encontrar materiais "pegajosos" como o pé de uma lagartixa é intensa. Agora mais uma descoberta, segundo um relato publicado na última edição da Science por uma equipe formada por quatro instituições americanas.

Hoje em dia, os cientistas têm se interessado muito nessa habilidade que as lagartixas tem em percorrer livremente as paredes e tetos, sustentando-se apenas por suas patas. E já se passaram oito anos desde a descoberta de que esta habilidade está relacionada com a presença de milhares de pequeníssimos pêlos alinhados nos dedos das lagartixas. Estes pêlos elásticos ramificados tiram proveito de uma força atrativa em escala atômica (força de van der Waals, ou força de dipolo-induzido), que causam tamanha aderência e sustentam, surpreendentemente, cargas relativamente pesadas. Agora os pesquisadores encontraram uma forma de mimetizar o efeito causado por esses pêlos, usando polímeros ou nanotubos de carbono.

O novo material tem um poder de aderência três vezes mais forte (aproximadamente 100 newtons por centímetro quadrado) do que o recorde anterior, e nada menos que dez vezes mais forte do que os pés da lagartixa por si só. A pesquisa publicada na Science descreve uma melhoria baseada em um material constituído de nanotubos de carbono, que pela primeira vez criou uma força adesiva direcionalmente variada, ou seja, o novo material poderia dar aos pés artificiais da lagartixa a habilidade de aderência em superfícies verticais e ao mesmo tempo permitir que sejam facilmente desgrudados quando necessário.

Além desta primeira possibilidade encontrada pelos pesquisadores, o material pode ter muitas outras aplicações tecnológicas como unir dispositivos eletrônicos e substituir os adesivos convencionais no vácuo interespacial.

"A resistência a tensão de cisalhamento (força aplicada em sentidos opostos) mantém o adesivo de nanotubo preso fortemente na superfície vertical, mas você pode removê-lo facilmente puxando na direção certa" explica Dayton's Liming, um dos pesquisadores.

O segredo no novo material é o uso de uma matriz anisotrópica de nanotubos de carbono multi-facetada com os topos "encrespados" e dobrados, aumentando significantemente a área em contato com os átomos das superfícies, então as forças eletrostáticas em escala atômica interagem para gerar a forte aderência.

Puxando o material paralelamente a direção dos nanotubos, apenas suas pontas se mantém em contato e a força total atrativa é reduzida (veja a figura esquemática ao lado).

Referências

[1] Carbon Nanotube Arrays with Strong Shear Binding-On and Easy Normal Lifting-Off, Science, 322: 238-242, 2008
[2] http://academic.udayton.edu/LimingDai/
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Cobre em ouro: o sonho!

A transmutação da matéria [1], que só foi possível após o início do domínio da moderna física nuclear, sempre fascinou os químicos e alquimistas em toda a história.
Então, a pergunta que não quer se calar: é realmente possível realizar a transmutação da matéria a partir de técnicas químicas comuns? A resposta é: muito improvável! :-(
Mas pode-se dar uma "enganada" através da deposição oxi-redutiva de metais, também conhecida como galvanoplastia! Exemplos como douração (banhar de ouro um anel feito de alumínio), prateação, cromagem, zincagem e etc, são processos que ilustram a aplicação da galvanoplastia.

Nesse artigo, vou demonstrar como fazer isso em uma moeda de cobre (certifique-se que seja de cobre mesmo), ou qualquer pedaço ou peça de cobre.

O cobre é colocado em um frasco resistente ao calor, e aquecido em uma solução. Primeiramente, o metal é recoberto com uma camada prateada. A peça é retirada da mistura, seca e bem aquecida, quando de repente... a camada torna-se dourada e brilhante, semelhante ao ouro!

Produzimos ouro? Claro que não, mas é uma experiência muito interessante!

Detalhes experimentais

Segurança: faça a experiência em um local aberto e ventilado. Use luvas, óculos de proteção e roupas apropriadas. Não descarte a solução de zinco-NaOH diretamente no sistema de esgoto. Antes disso, neutralize a solução com ácido sulfúrico diluído (1 mol/L).

1. Colocar cerca de 5g de zinco em pó em um frasco de vidro resistente ao calor. Ao invés do zinco em pó, pode ser utilizado um pedaço maior de zinco, como o ânodo de zinco de uma pilha galvânica comum, mas a reação é mais lenta.

2. Recubrir o zinco com solução diluída de hidróxido de sódio (12g NaOH adicionados lentamente em 50ml de H2O).*

3. Esquentar o frasco cuidadosamente até que a solução quase entre em ebulição. (Cuidado especial nessa operação, essa solução é extremamente corrosiva.)




4. Limpar a peça de cobre com uma palha de aço. Lavar com água destilada.
5. Usando pinças, mergulhar a peça de cobre na solução cáustica aquecida.

6. Deixar a peça de cobre no frasco por 3-4 minutos. O cobre ficará recoberto com uma camada prateada bem definida e homogênea.

7. Retirar a peça de cobre zincada utilizando uma pinça, molhar com água, e secá-la cuidadosamente com papel toalha. Não esfreguar! Retirar cuidadosamente qualquer sobra ou partícula de zinco inapropriadamente aderida na peça.

8. Utilizando uma pinça novamente, colocar a peça zincada em uma superfície quente. A peça deve tornar-se dourada e brilhante imediatamente!
9. Quando a "cor de ouro" se formar, remover a peça de cobre da fonte de calor, lavar com água e secar novamente com um papel toalha.

A química envolvida

1. O zinco dissolve na solução de hidróxido de sódio, formando o zincato de sódio e hidrogênio:
Zn_(s) + 2NaOH_(aq) + 2H₂O_(l) → Na₂Zn(OH)_4(aq) + H_2(g)

O monóxido e o hidróxido de zinco (presentes na superfície do metal pela ação do ar e da humidade do ar) também reagem em meio alcalino, produzindo o dióxido. O dióxido consequentemente complexa em zincato, como descrito acima:

ZnO(s) + 2OH^–(aq) → ZnO₂^2-(aq) + H₂O(l)
Zn(OH)₂(s) + 2OH^–(aq) → ZnO₂^2-(aq) + 2H₂O(l)

Quando então o cobre é colocado na solução, o zinco adere em sua superfície, tornando-o prateado. (Você pode checar isso demonstrando como essa camada de zinco dissolve-se em uma solução ácida diluída).
Essa reação envolve o conceito de célula eletroquímica; Os elétrons fluem do cobre ao zinco, e que não ocorre a menos que eles estejam em contato: ou diretamente, ou por um fio condutor.
No eletrodo de zinco:
Zn_(s) → Zn²⁺_(aq) + 2e^–

seguindo pela complexação dos íons de zinco: Zn(OH)₄^2–_(aq)

No eletrodo de cobre:
Zn(OH)4^2-_(aq) + 2e^- → Zn_(s) + 4OH^-_(aq)
Um processo similar de zincagem é usado na indústria mas os íons cianeto, ao invés do íon hidróxido, que é usado como agente complexante.
2. Quando a peça zincada é aquecida, o zinco e o cobre sofrem uma difusão interna, para formar uma liga de latão superficial, possuindo uma colocação muito parecida com a do ouro.

Notas *
1. A reação entre o zinco e a base ocorrerá com a liberação de hidrogênio, um gás extremamente inflamável, principalmente se confinado. Pode tornar-se explosivo em concentrações de 4 a 95% no ar, então jamais realizar essa experiência em local fechado.2. O experimento é feito melhor com cobre, outros metais como aço não funcionam muito bem.3. Latão é o nome dado a liga entre cobre e zinco: zinco e cobre possuem um tamanho similar, e conseguem dissolver-se um no outro em qualquer proporção para produzir uma vasta gama de latões. A cor depende da composição: latão com concentração maior de cobre são mais douradas, e com concentração maior de zinco, são mais prateadas.

2. Um chama (e.g. bico de bunsen) pode ser utilizada na última etapa da experiência, mas deve-se tomar cuidado para não super-aquecer a peça. Se uma chapa de aquecimento não estiver disponível, uma alternativa pode ser aquecer um bloco de metal diretamente no fogo, para que daí sim este ser utilizado na experiência.

3. Se o aquecimento na etapa final for continuado, a cor dourada desaparece em troca da coloração natural do cobre, isso porque o zinco difunde-se gradativamente da superfície para o interior da peça de cobre.
4. Caso o último processo (aquecimento) seja negligenciado, a peça de cobre zincada formará uma liga com o cobre no passar de alguns meses. Isso mostra perfeitamente como os "sólidos" não são tão estáticos quanto imaginamos.


Referências

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Transmutação
[2] http://pt.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastia
[3] Zinc-plating copper and the formation of brass – 'turning copper into ‘silver’ and ‘gold’: Link
[4] Zinc plating of copper coin: Link.

PETN em baixa?

Desde a descoberta da nitroglicerina em 1846, os ésteres nitrados ficaram conhecidos por possuírem propriedades explosivas. Uma longa série desses ésteres foram subsequentemente utilizados como explosivos ou em combustíveis.

Um grupo de pesquisadores chefiados por David E. Chavez do Los Alamos National Laboratory (USA) desenvolveram um novo éster tetranitrado. O composto possui uma soma de características particularmente interessantes: é um potente alto-explosivo, é um sólido na temperatura ambiente, e pode ser derretido e moldado em formatos desejados. Veja abaixo a morfologia dos cristais do composto (escala em mm):

Ésteres nitrados contém uma enorme força explosiva. Porém, no estado líquido são difíceis de se manipular. Misturando vários outros componentes, Alfred Nobel desenvolveu a dinamite, um explosivo distintamente seguro baseado na nitroglicerina. Anteriormente, o único éster nitrado usado como explosivo foi o nitropenta (PETN - Tetranitrato de Pentaeritrina). Devido seu alto ponto de fusão (140°C), o PETN deve ser prensado para adquirir o formato desejado.

Então, Chavez e seus colegas de trabalho desenvolveram um éster nitrado que pode realmente superar e desbancar o mercado atual do PETN. Com seu ponto de fusão de apenas 85°C, que fica muito abaixo do seu ponto de decomposição (141°C), e pode ser derretido e colocado em moldes, o que industrialmente falando é uma vantagem sem precedentes frente ao método antigo de prensagem.

Esquema da síntese do explosivo (1)

O novo composto contém quatro grupos éster nitrado (-ONO₂) e dois grupos nitro (-NO₂), com um total de seis átomos de carbono. Seus cristais demonstraram uma alta densidade, o que não é comum nesses ésteres. Cálculos e simulações computacionais predizem que o novo éster tetranitrado possui um poder explosivo tão intenso quanto o HMX (9.1 km/s) - atualmente um dos mais potentes. A sensitividade do novo composto para choque mecânico, fricção, fagulhas e faíscas, é equivalente ao PETN.

Os pesquisadores também planejam usar sua nova rota sintética para desenvolver outros materiais explosivos.

Referências

[1] Synthesis of an Energetic Nitrate Ester. Angewandte Chemie International Edition 2008, 47, DOI: 10.1002/anie.200803648
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Transformar leite em água

Não... não é um artigo ensinando mais algumas manobras fraudulentas para a indústria do leite aqui do Brasil. Trata-se de química básica, mas interessante do ponto de vista didático. Um fluído muito parecido com leite, pode ser conseguido misturando água e hidróxido de cálcio; com a adição de ácido clorídrico a solução fica transparente: Jamais beba essas soluções, contém íons venenosos!

Ca(OH)2 + HCl -----> Ca²⁺ + 2Cl^- + H2O

Outro método alternativo seria uma solução entre nitrato de prata e cloreto de sódio, clarificados com hidróxido de amônio (amoníaco, amônia aquosa).

AgNO3 + NaCl -----> AgCl + Na⁺ + NO3^-
AgCl + 3NH₃ -----> Ag(NH₃)₂⁺ + Cl^-

Seja criativo, muitas reações criam precipitados brancos que permanecem em suspensão, e grande parte podem ser desfeitos com a adição de outros produtos químicos.
S.

Aspirina na cabeça!

Há muita informação sobre esse composto na internet, nem faria sentido aqui um tópico de poucas linhas. Mas o interessante, é que dificilmente encontramos rotas de preparação, principalmente em português (seja o produto que for), a não ser em literatura específica.

Diferente de outras fontes, neste artigo vamos também aprender a preparar o ácido salicílico a partir de produtos oriundos de matéria prima vegetal, e finalmente acetilar essa substância para o tão famigerado ácido acetilsalicílico.

1. Preparação do ácido 2-hidroxibenzóico

Muitos compostos orgânicos podem ser encontrados em plantas e o ácido 2-hidroxibenzóico (ácido salicílico) pode ser feito a partir do 2-hidroxibenzoato de metila, que é obtido do óleo de gualtéria (Gaultheriae procunbers) através da destilação das suas folhas. O óleo pode também ser comprado pronto. E claro, o ácido salicílico também em lojas especializadas! Então nesse caso ignore essa etapa do processo.

O óleo de gualtéria é muito apreciado na indústria alimentícia, utilizado para aromatizar alimentos industrializados, e possui reconhecidamente função biológica, podendo ser usado como analgésico, anti-reumático, antiinflamatório e etc.

Esse óleo é composto de aproximadamente 98% de éster 2-hidroximetilbenzoato de metila. E pode ser hidrolisado (saponificado) através de métodos tradicionais (hidróxido de sódio aquoso a quente). A reação produz o sal 2-hidroximetilbenzoato de sódio, que é então convertido no ácido 2-hidroximetilbenzóico através da aplicação de ácido clorídrico:

1.1 Técnica

Montar aparato apropriado para esquentar mistura reacional com cerca de 30ml utilizando banho-maria (balão de fundo redondo é apropriado). Se possível, montar um set-up para destilação, e recolher os produtos voláteis e inflamáveis como o metanol por exemplo.

Colocar 2g de óleo de gualtéria no balão, e adicionar 25ml de solução aquosa de hidróxido de sódio (2 mol/L). Aquecer em banho maria (água em ebulição) por 30 minutos.

Colocar a mistura em um pequeno béquer em cuba de gelo. Com agitação, adicionar ácido clorídrico concentrado em pequenas adições, até que a mistura se torne ácida.

Filtar o ácido salicílico precipitado utilizando filtração a vácuo (se possível). Lavar com pequena quantidade de água gelada, e transferir o produto para um vidro de relógio previamente pesado. Permitir secar durante algumas horas.

2. Preparação do ácido 2-etanóxibenzóico

Esta reação utiliza anidrido acético para acetilar (catalizada por ácido) eficientemente o grupo hidroxila do ácido 2-hidroxibenzóico:

Há vários produtos formados nessa reação, já que o ácido salicílico usado provém de forma relativamente impura. Então é necessário uma etapa de purificação adicional da aspirina. Note também que o anidrido acético reagem com água, então os frascos e aparatos devem estar bem secos.

2.1 Técnica

Pesar 1g da amostra do ácido 2-hidroxibenzóico impuro em balão. Adicionar 2ml de anidrido acético seguido de 8 gotas de ácido fosfórico concentrado (nota 1). Em capela, esquentar a mistura em banho maria, com agitação constante, até que todos os sólidos tenham dissolvido. Continuar aquecimento por mais 5 minutos.

Cuidadosamente, adicionar 5ml de água gelada na solução. Manter fraso em banho de gelo até que a precipitação esteja completa. Pode ser necessário agitação vigorosa com um bastão de vidro para que o processo de cristalização se inicie. Filtrar a vácuo o produto, lavando com pequena quantidade de água gelada.

Dissolver o produto bruto em alguns ml de álcool, a quente, refluxando a mistura em banho-maria, 'a ebulição. Derramar a solução alcoólica quente sobre alguns ml de água quente, contida em béquer. Caso haja precipitação, dissolver por aquecimento, sob refluxo, em banho-maria. Deixar em repouso e por resfriamento, cristais sob a forma de agulhas serão obtidos.

Filtrar em buchner, lavar com alguns ml de água gelada, depois com alguns ml de álcool gelado e secar ao ar ou em estufa a 50°C.

Notas

Nota 1: Em uma outra referência [3], é utilizado ácido sulfúrico concentrado como catalizador para essa reação. 20g de ácido salicílico, 30g (28ml) de anidrido acético e +-10 gotas de H2SO4. Como aqui as quantidades são maiores, é necessário condensação de refluxo, e a mistura reacional é aquecida em banho maria a 60-70°C durante 30 minutos sob agitação.

Referências

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Aspirina
[2] http://pt.wikipedia.org/wiki/Ácido Salicílico
[3] Práticas de Química Orgânica, 3 edição, Eloisa Biasotto Mano e Affonso do Prado Seabra
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O ciclo de carbono não pára

Hoje o mundo fala em aquecimento global, mas a grande maioria das pessoas não tem a menor idéia da disposição dos átomos de carbono no planeta. Talvez porque o ciclo do carbono seja difícil de se compreender, já que partes dele funcionam em escala microscópica, enquanto outras afetam a totalidade da Terra. Também, algumas partes acontecem em milissegundos, enquanto outras podem levar milhões de anos para surtirem efeito.

Nós podemos ver como o ciclo de carbono funciona analisando um modelo do ciclo (nesse caso, um diagrama) e vendo como as coisas diferentes são produzidas (produtos) juntamente com a maneira que esses produtos são feitos (processos).

Veja abaixo esse interessantíssimo diagrama (inglês), clique para ampliar:

Referências

[1] http://www.rsc.org/education/teachers

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Fazendo vidro

Quem, mesmo com pouco interesse em química, nunca teve a vontade de produzir vidro? Aqui está a solução para esse problema, apesar de não tratar-se do vidro "tradicional" da janela das nossas casas, composto por SiO2, Na2CO3 e CaCO3, com ponto de fusão de aproximadamente 1.250°C.

Mas lembrando que por definição, o vidro é um sólido amorfo de elevada dureza, composto por um óxido metálico resfriado (ou mistura de óxidos), transparente, relativamente inerte e biologicamente inativo. E se esta definição for válida, é exatamente vidro que vamos fazer aqui! ;) Levando em conta que este procedimento é extremamente perigoso, então não faça jamais se não souber exatamente o que está fazendo!

Uma pequena amostra de vidro pode ser feita aquecendo uma mistura de óxido de chumbo, óxido de zinxo e ácido bórico até que eles derretam. O vidro formado pode ser colorido adicionando traços de vários óxidos de metais de transição: óxido de Cobre (II), óxido de cobalto (II), óxido de manganes (IV) e óxido de cromo (III).

Procedimento

Segurança: Use proteção para os olhos, luvas resistentes ao calor, e roupa apropriada. Evite inalar partículas dos sólidos dispersas no ar (principalmente óxido de chumbo e cromo), então use máscada de pó. Lavar bem as mãos após manipular os reagentes.

1) Pesar 6.5g de óxido de chumbo (II), 3.5g de ácido bórico e 0.5g de óxido de zinco. Misturá-los muito bem em um cadinho resistente ao calor (pode ser usado um cadinho de aço inoxidável, mas deve estar bem limpo e seco).

2) Montar um set-up apropriado para o experimento (em um tripé), e no início aquecer com cuidado. Depois aplicar forte calor de um Bico de Bunsen até que a mistura se torne líquida e bem móvel.

3) Se desejar, pode-se adicionar traços de um dos óxidos de metal de transição citados. Agitar bem a mistura (utilizar um clip de papel aberto para adicionar o óxido e agitar). Notar que deve ser adicionado traços desses óxidos, caso contrário será produzido um pedaço de vidro escuro.

4) Remover a fonte de calor, e trabalhar com o cadinho (extremamente quente) apenas com pinça apropriada. Despejar o conteúdo em uma forma ou chapa metálica (previamente aquecida), ou qualquer outro material resistente ao calor, como areia, folha de amianto, de mica e etc.

5) Permitir todo o material resfriar para posterior limpeza.

Notas

O vidro produzido aqui é muito frágil e difícil manter. Como já dito, esse tipo de vidro não é usado comercialmente. Para maiores informações sobre as composições dos vidros produzidos industrialmente, acesse os links nas referências abaixo.

Para limpar os cadinhos, eles podem ser mergulhados em ácido nítrico diluído (1 mol/L) (Extremamente corrosivo). Permitir o vidro diluir e lavar com água em abundância. Caso haja a reutilização do cadinho na experiência, ele deve estar seco.


Referências

[1] http://www.britglass.org.uk/AboutGlass/TypesofGlass.html
[2] http://www.st-johns.org.uk/sciclubweb/glass/glass.html
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Mais do que... Chocolate!

Ahh, o chocolate! Talvez a especiaria mais apreciada em todo o mundo, e provavelmente o produto alimentício com o maior número de adeptos EXTREMAMENTE CRÍTICOS! ;)

Não é por menos que os fabricantes gastam grandes fatias do seu orçamento em pesquisa de mercado, tentando descobrir o que exatamente o consumidor deseja e espera encontrar nesta substância.

E não adianta: o tipo 'perfeito' de chocolate não existe! As receitas variam muito de país em país. A aceitação de um tipo pode ser positiva em uma região, e simplesmente desastrosa em outra. O gosto pessoal é o fator primário nessa aceitação, e normalmente reflete a cultura histórica na produção de chocolate desses lugares. No méxico, por exemplo, pimenta é adicionada nos achocolatados.

Não é preciso dizer que o gosto do chocolate é determinado exclusivamente pela receita. Você pode perceber inclusive que há diferenças no gosto de um chocolate de uma determinada marca, produzido em lotes diferentes. Isso ocorre porque há diferenças em sua estrutura microcristalina; diferenças estas oriundas das técnicas de produção.

Essencialmente, o chocolate é formado por pequenos cristais que variam de diâmetro: de 0.01 mm a 0.1 mm. Essas partículas governam como o chocolate é percebido pelo consumidor.

Para sentirmos o flavor dos compostos no chocolate, eles logicamente devem alcançar nossas células gustativas e olfativas, porém a textura é muito importante. Você pode perceber sua textura na maneira que o chocolate derrete e quebra na boca.

O ingrediente chave é a manteiga de cacau [1]. Trata-se de uma gordura que possui pelo menos seis formas cristalinas diferentes, ou seja, suas moléculas organizam-se de diferentes maneiras para formar um sólido. Consequentemente, diferentes arranjos cristalinos levam a diferentes propriedades físicas no chocolate: mudança em seu ponto de fusão, sua resistência mecânica, brilho e textura.

A habilidade de uma substância em possuir diferentes formas cristalinas, é chamada de polimorfismo (veja a nota 1). Os detalhes do polimorfismo da manteiga de cacau são muito complexas e ainda é uma área de intensa pesquisa. Por outro lado, são conhecidas seis estruturas polimórficas mais aceitáveis pelo consumidor comparado com outras, e a mais utilizada é a forma cristalina convencionalmente denominada V (Forma V ou Fase V): essa forma é a mais lustrosa e macia.

Veja na tabela abaixo os principais tipos e características de cada forma cristalinas. Clique para ampliar:

E o chocolate "esbranquiçado"?

Também comemos com os olhos, e nada mais desagradável (nem tanto! rs) que ao abrirmos a embalagem, encontramos um chocolate recoberto com aquele "filme esbranquiçado". Na hora pensamos "tá estragado!!", mas não é bem assim. Esse 'filme' é produzido em determinadas condições, e está relacionado com a forma com que o chocolate cristaliza. Principalmente se o produto foi armazenado em condições 'erradas'.

Mas os dias do chocolate esbranquiçado podem estar contados, veja nas referência um estudo onde pesquisadores conseguiram evitar que esse filme seja produzido [4].

Notas

Nota 1 - Polimorfismo difere de alotropia, pois no primeiro as propriedades química permanecem idênticas.

Referências

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Manteiga_de_cacau
[2] http://www.rsc.org/education/teachers
[3] Schenk and Peschar, Understanding the Structure of Chocolate, Radiation Physics and Chemistry 71, 829-835 (2004).
[4] http://www.esrf.eu/news/pressreleases/chocolate

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A maça podre

"Uma única maçã podre pode estragar o cesto inteiro de maçãs". Quem não conhece esse ditado? Que além de retratar a verdade, possui uma interessantíssima explicação bioquímica.

Durante o processo de amadurecimento, a maioria das frutas produzem e liberam lentamente o gás eteno (etileno). Uma maça muito madura irá produzir este gás em pequeno excesso (quantidade relativa, lembre-se que estamos falando aqui de concentrações na ordem das ppm), estimulando todas as outras maçãs a amadurecer mais rápido, aumentando ainda mais a concentração desse gás no ar. Para evitar isso, é comum o armazenamento de frutas em uma atmosfera inerte, e.g. nitrogênio, que é constantemente renovado para a remoção do etileno já produzido.

Estrutura do Eteno.

Bananas são transportadas ainda verdes, em uma atmosfera inerte e refrigerada. E são armazenadas da mesma forma em cilos e armazéns, até que alcance efetivamente ao comércio: no momento de serem comercializadas, são colocadas em um recinto fechado e tratadas com gás eteno durante certo tempo, o que faz com que o amadurecimento ocorra muito mais rapidamente. O processo natural levaria meses e depende das estações do ano.

O eteno não é produzido apenas pelas frutas, mas sim por toda a planta, incluindo folhas, galhos, raizes, flores, mudas, tubérculos e etc. [1]

Mecanismos bioquímicos

A biosíntese desse hormômio começa na conversão do amino ácido metionina para s-adenosil-l-metionina (SAM) em um processo enzimático. SAM é então convertido para o 1-ácido-1-aminociclopropano (ACC) através da enzima ACC sintase (ACS). A ACS é um agente-limitante na produção do eteno, logo, sua regulação é a chave para a biosíntese do etileno. O passo final requer oxigênio e envolve a ação da enzima ACC-oxidase (ACO).

Assim, o etileno produzido e liberado, pode ser novamente captado e "percebido" pela fruta através de proteínas específicas em sua membrana celular.

Esquematizado abaixo, o Ciclo de Yang, ou Ciclo Bioquímico da Metionina (clique para ampliar):

O mito

Realizar pequenas fissuras ou riscos verticais com uma faca na casca das frutas verdes pode induzir o processo de amadurecimento? A resposta é sim! A produção do eteno pode ser estimulado dessa forma, pois há o aumento do contado do vegetal com a atmosfera.

Há também quem embrulhe as frutas em jornal ou em um recipiente fechado, afim de confinar o eteno produzido estimulando ainda mais o amadurecimento das frutas.

Referências

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Ethylene

[2] Revista Brasileira de Fruticultura, Rev. Bras. Frutic. v.25 n.1 Jaboticabal abr. 2003: Link
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Rayon

Dando sequencia aos artigos sobre polímeros fáceis de serem produzidos em um homelab (Resina Uréia-Formol, um polímero "fácil"), vamos agora falar das fibras de celulose, que descobertas em 1884 por Hilaire Bernigaud, posteriormente receberiam esse nome: rayon.

A celulose, na forma de algodão ou papel, é dissolvida em uma solução contendo íons [Cu(NH₃)₄]²⁺, produzindo um líquido viscoso azul. Este líquido é então injetado em ácido sulfúrico com uma seringa para formar fibras de rayon.

Materiais necessários

• Carbonato básico de cobre (CuCO₃.Cu(OH)₂.H₂O), 10 g
• Solução de amônia concentrada (30%), 100ml
• Ácido sulfúrico (1 mol/L), 500ml
• Algodão (puro), 2g - papel filtro ou jornal é OK, mas dê preferência ao algodão

Procedimento

1) Pesar 10g de dihidroxi-carbonato de cobre em um béquer de 250ml, e em capela, adicionar 100ml de amônia 30%.

2) Agitar por 2 minutos, deixar em repouso e então decantar a solução azul escura sobrenadante - que contem os íons tetraminocuprato (II) - em um outro béquer de 250ml. Esta solução é chamada de Reagente de Schweizer.

3) Adicionar pequenas quantidades de algodão (1.0 a 1.5g) finamente divididos, sob agitação constante, até que a solução ganhe a consistência viscosa, como a de um detergente líquido.

4) Mexer bem para evitar a formação de caroços e aglomerados, mas com cuidado e evitando criar uma emulsão com o ar. A dissolução completa deve levar cerca de uma hora.

Polimerização

1) Retirar alguns mililitros dessa solução viscosa - que é chamada de "viscose" - com uma seringa evitando carregar junto bolhas de ar.

2) Adaptar a agulha na seringa (preferencialmente hipodérmica), e injetar um fluxo de viscose dentro de aproximadamente 500ml de H2SO4 diluído em um béquer de 1 litro.

A solução viscosa de celulose no reagente de Schweizer
sendo injetada no ácido sulfúrico [2]

3) Uma fina fibra azul de rayon se formará, e aos pouvos se tornará branca assim que o ácido neutralisa a solução e destrói o complexo de cobre.

4) Depois de alguns minutos, remover a fibra cuidadosamente e lavar com bastante água e deixar secar. A fibra é relativamente fraca, e o único propósito da experiência é a ilustração da síntese de um polímero.

As fibras secando em um papel filtro

Teoria

O polímero de rayon possui cerca de 270 unidades(monômeros) de glicose por molécula comparada com o algodão, na qual contém entre 2000 e 10000.

O primeiro passo é a demonstração da reação entre o carbonato básico de cobre com a amônia aquosa, formando íons tetraminocobre (II):

CuCO₃.Cu(OH)₂.H₂O(s) + 4NH₃(aq) → CuCO₃(s) + [Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) + 2OH^–(aq) + H₂O(l)

Quando a insolúvel celulose é adicionada nesta solução, converte-se em um complexo solúvel. Que é convertida no rayon insolúvel uma vez que o pH é reduzido para um valor baixo (ácido). Dessa forma o rayon precipita e a cor azul desaparece na medida que o complexo de cobre é difundido na solução.


Referências

[1] Cellulose in Schweizer's Reagent: A Stable, Polymeric Metal Complex with High Chain Stiffness, Prof. Dr. Walther Burchard, Dr. Norbert Habermann, doi:10.1002/anie.199408841

[2] http://www.liv.ac.uk/Chemistry/Events/SchoolsEvents/MolsMaterials/rayon.html

[3] http://www.gorni.eng.br/hist_pol.html

[4] http://inventors.about.com/library/inventors/blfabric.htm
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Criptografia química: a Escrita Mágica

A escrita mágica sempre nos chamou a atenção. Enviar recados anônimos, 'criptografados quimicamente', para que um destinatário já instruído possa receber determinada informação totalmente a prova de interceptadores (necessariamente não sendo um de nós... ;-)). Talvez seja isso que torne esse tipo de experiência tão fascinante!

Descrição

Nesse artigo, demonstrarei que por trás das cortinas surge uma química muito didática, principalmente no que tange aos metais de transição.

As mensagens serão escritas em um papel filtro, com uma variedade de soluções aquosas diluídas e incolores. Borrifando esse papel com outras soluções, ocorrerá uma reação química com a solução anteriormente impregnada, e a mensagem secreta será mostrada em uma variedade de cores, de acordo com o reagente.

Materiais e Reagentes necessários:

A maioria desses produtos são tóxicos, tome todas as medidas necessárias de precaução ao manipulá-los.

As quantidades dadas abaixo servem para dezenas de demonstrações, então esteja a vontade para reduzí-las à sua necessidade.

• 5g de Ferrocianeto de Potássio Triidratado: K₄Fe(CN)₆.3H₂O
• 5g de Sulfato de Cobre (II) pentahidratado: CuSO₄.5H₂O
• 5g de Tiocianato de Amônio: NH₄SCN
• 5g de Nitrato de Ferro (III) hidratado: Fe(NO₃)₃.9H₂O
• 5g de Nitrato de Chumbo (II): Pb(NO₃)₂
• 5g de Iodeto de Potássio: KI
• 100ml de solução de amônia (2 mol/L), amoníaco comercial com 4% concentração é ideal.
• Alguns mililitros de fenolftaleína em solução
  
• 1 litro de água deionizada
• 1 pincel comum
  

Preparando as soluções

• Fenolftaleína: é preparada dissolvendo 0.1g em 60ml de etanol, e então é adicionado água deionizada até o volume completar 100ml. Essa é maneira usual de preparação dessa solução.
• Amônia: é preparada dissolvendo 10ml de amônia 30% em 90ml água. O amoníaco comercial com concentração de 4% é OK!
• Todos os outros sais: dissolver 5g do sólido em 100ml de água

Como eu disse, as quantidades acima são para muitas e muitas demonstrações. Então reduza consideravelmente as quantidades caso tenha o desejo de realizar o experimento apenas algumas vezes.

Demonstração

Escreva suas mensagem com um pincel pequeno em uma folha de papel (papel filtro de preferência), com as soluções de iodeto de potássio, ferrocianeto de potássio, tiocianato de amônio, fenolftaleína e sulfato de cobre. Seque a mensagem com um secador de cabelos.

Todas as soluções irão secar sem deixar nenhuma cor, com exceção do sulfato de cobre, que possui uma leve coloração azul. Mas como está bem diluído deve passar desapercebido pela audiência.

Colocar as soluções de nitrato de ferro (III), nitrato de chumbo (II) e amônia em frascos de spray separados. Podem ser usados frascos comercialmente disponíveis em casas de jardinagem, frascos de perfumes (bem lavados) e etc. Alternativamente, pode-se apenas usar um outro pincel para aplicar essas soluções reagentes sem a necessidade de borrifá-las, implicando no fato de que o pincel deve ser muito bem lavado a cada utilização.

• Fe(NO₃)₃.9H₂O borrifado na mensagem escrita com ferrocianeto de potássio irá produzir uma cor azul escura (Azul da Prússia [2]).
• Fe(NO₃)₃.9H₂O borrifado na mensagem escrita com tiocianato de amônio irá produzir uma cor vermelho-marrom, devido a formação do complexo Fe(H₂O)₅SCN²⁺
• Solução de amônia, borrifada nesta última mensagem do complexo de tiocianato de ferro formado, fará desaparecer sua cor devido a formação de hidróxido de ferro (III), o qual possui uma cor muito menos intensa.
• Solução de amônia, borrifada na mensagem escrita com fenolftaleína, produzirá uma mensagem de cor rosa.
  
• Solução de amônia, borrifada na mensagem escrita com o sulfato de cobre, produzirá uma cor azul muito mais intensa, devido a formação do complexo Cu(NH₃)6²⁺
• Pb(NO₃)₂ borrifado na mensagem de KI, produzirá uma cor amarelo-brilhante devido a formação de iodeto de chumbo.

Outros detalhes

Interessante notar que a reação entre tiocianato de amônio e o ferrocianeto de potássio (II) são muito usados para testar a presença de íons de ferro no estado de oxidação 3+.

Com relação a reação entre amônia e fenolftaleína, qualquer estudante sabe que essa coloração surge devido a reação reversível da fenolftaleína em meio alcalino, que desaparece com o tempo formando uma "tinta temporária", já que o meio perde OH- para o ácido carbônico (CO2 + H2O <--> H2CO3) atmosférico. Uma sugestão interessante aqui é "apagar" rapidamente esta mensagem rosa com uma solução diluída de ácido, como vinagre ou ácido clorídrico.

Pode-se também misturar as soluções reagentes de nitrato de chumbo e nitrato de ferro (III), pois assim que borrifadas, poderão produzir escritas coloridas com as coras amarelo, azul e marrom-avermelhado simultaneamente!


Referências

[1] Classic Chemistry Demonstrations de Ted Lister, Catherine

[2] http://pt.wikipedia.org/wiki/Azul_da_Prússia
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Prata: do lixo ao tubo de ensaio

A "febre do ouro" frequentemente nos faz esquecer da importância de outras substâncias valiosas do nosso dia a dia. Uma dessas substâncias é a prata!

Os sais de prata, principalmente o nitrato de prata (AgNO3), são importantes na química principalmente em titulações argentométricas de haletos ou simplesmente para testar a presença de halogênios:

Ag⁺ (aq) + X^- (aq) → AgX (s)

Mas o seu uso em centros educacionais está estreitando-se decorrente do seu alto preço (50g de AgNO₃ hoje em dia não sai por menos de R$80,00 !). Então o que pode ser feito?

Primeiro, é freqüente o descarte desses sais (sólidos ou em solução) muitas vezes pela desinformação de que através de um tratamento químico simples, a prata pode ser facilmente recuperada destes resíduos.

Segundo, se você pretende usar a prata no futuro, não perca tempo e compre imeditamente antes que os preços subam.

Terceiro, se você puder substituir os sais de prata em suas reações, então o faça agora mesmo: nitrato de chumbo (II) é um ótimo candidato. O Pb(NO3)2 é relativamente solúvel e os seus haletos são muito pouco solúveis, embora a variação no Ksp não é tão regular como nos haletos de prata.

Recuperação da prata nos resíduos

Como já dito, a prata é muito valiosa para ser simplesmente descartada no lixo ou esgoto abaixo, principalmente por ser facilmente recuperada dos seus resíduos. E o processo em si ilustra uma química interessante.

A prata já é recuperada em escala comercial, a partir de resíduos fotográficos, e há várias técnicas para que isso seja feito:

1. A prata metálica forma um complexo solúvel através da reação copmo tratamento com tiossulfato de sódio (Ag(S2O3)2-). Conseqüentemente uma mistura de sais insolúveis de prata (10g) podem ser dissolvidos em uma solução (200ml) de tiossulfato de sódio em excesso (normalmente com 20% de concentração em peso). Esta solução é filtrada para que sejam removidas as impurezas insolúveis, aquecida a 60°C e misturada com 6g de zinco em pó. O zinco desloca a prata da solução e um precipitado de prata é formado. O líquido é decantado e o sólido filtrado e lavado com água, ácido clorídrico diluído e aquecido, e novamente com água. O ácido remove o zinco não reagido. [3]
   
   A prata pode ser dissolvida em ácido nítrico aquoso, produzindo nitrato de prata e NO_x gasosos.
   
   4 Ag + 6 HNO₃ → 4 AgNO₃ + 3 H₂O + NO + NO₂
   
   Ou pode ser derretida formando um botão de prata.
   
   
2. A prata também pode ser recuperada de uma solução por eletrólise, e este método também é muito utilizado comercialmente. Não há razão para que estudantes do ensino médio não possam realizar esta ótima experiência que ilustra a química da prata e seu lugar na fila de reatividade dos metais.
   
   
3. As chapas radiográficas são constituídas de acetato recoberto com sais de prata. Em meio alcalino, o material gelatinoso usado para a preparação da emulsão fotográfica que é constituído de proteínas, se hidrolisa fragmentando e liberando lentamente a prata nela dispersa.
   
   Esse material é uma suspensão coloidal que leva cerca de 12 horas para sedimentar. [2] Quando se retira o líquido sobrenadante (excesso de hipoclorito), a lama sedimentada contendo ainda material orgânico não totalmente hidrolisado, prata dispersa ainda não oxidada e principalmente cloreto e óxido de prata,quando fervida com sacarose em meio alcalino leva à formação de prata metálica:
   
   
   
   

Preço nas nuvens

O preço da prata aumentou sensivelmente nos últimos anos (assim como outras commodities), acompanhe sua cotação em tempo real.


Referências

[1] D.Wakeford, 59 (209) June 1978.

[2] Recuperação de prata de radiografias: uma experiência usando recursos caseiros. Química Nova Vol16, Número 5, 1993: link

[3] Procedimentos para recuperação de Ag de resíduos líquidos e sólidos. Quím. Nova vol.26 no.4 São Paulo July/Aug. 2003: link

[4] Safety data for silver nitrate, link

[5] Silver - Wikipedia the free encyclopedia, link

Microondas gelado?

O forno de microondas esquenta um copo de água? E se essa água estive congelada, o que acontece?

Microondas (também designadas SHF - Super High Frequency) são ondas electromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio variando. Sua penetração e a sua perda de energia é diferente para substâncias diferentes. E vale ressaltar: para substâncias diferentes e em diferentes estados físicos.

Como já sabemos, a água possui uma boa permissividade para as microondas (permissividade absoluta na ordem de 800 a 25°C), e isso porque sob a influência de um campo elétrico, as moléculas dielétricas da água (ou qualquer outra substância polar) rodam e oscilam periodicamente. Como as microondas não afetam as ligações químicas diretamente, o calor é gerado através da colisão e fricção entre as partículas.

Em frequências moderadas, a energia não é suficiente para afetar os dipolos da molécula da água, e essa energia é absorvida na forma de vibrações moleculares ressonantes.

Em frequências muito altas (como a radiação UV), a energia é puramente absorvida pelos átomos, excitando diretamente os elétrons. Assim, essa frequência é classificada como radiação ionizante.

No gelo, por outro lado, as moléculas da água estão rigidamente ancoradas no retículo cristalino, e dificilmente são afetadas pelas microondas, que simplesmente o atravessam inalteradas. Em contraste com a água, a permissividade absoluta do gelo fica na ordem de 40 a 25°C.

O espectro da permissividade dielétrica sob um larga faixa de frequências. Vários processos são destacados na imagem: relaxação iônica e dipolar, e a ressonância atômica em altas energias. [4]

A seguinte demonstração pode ilustrar isso: um copo de água e algumas pedras de gelo são colocadas dentro de um forno microondas. Ao ligar o microondas percebemos que após alguns segundos a água no copo entrará em ebulição e o gelo permanecerá inalterado!

Referências

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Permittivity

[2] Peter Y. Yu, Manuel Cardona (2001). Fundamentals of Semiconductors: Physics and Materials Properties. Berlin: Springer, pp. 261 ff. ISBN 3540254706.

[3] Permissividade é uma constante física que descreve como os campos elétricos afetam, e são afetamos por um meio dielétrico, e é determinado pela abilidade de um material em polarizar-se em resposta ao campo. Assim, a permissividade está relacionada com a abilidade de um material transmitir e absorver um campo elétrico.

[4] Dielectric spectroscopy de Dr. Kenneth A. Mauritz.