Síntese de um Ferrofluido

Aqui um procedimento interessantíssimo, muito indicado para feiras de ciências, modificado do artigo original "Preparation and Properties of an Aqueous Ferrofluid" dos autores Patricia Berger, Nicholas B. Adelman, Katie J. Beckman, Dean J. Campbell, Arthur B. Ellis, and George C. Lisensky" [1]

Ferrofluidos são suspensões coloidais de nanopartículas magnéticas. Eles respondem a campos magnéticos externos fazendo com que regiões dessas soluções sejam controladas pela aplicação de um campo magnético. Nanopartículas de óxido férrico (magnetita, Fe₃O₄) podem ser produzidas misturando íons Fe(II) e Fe(III) em meio básico. É necessário um surfactante para que as partículas permaneçam finamente divididas e separadas umas das outras, mantendo um equilíbrio coloidal.

Se uma imagem vale por mil palavras, um vídeo vale por mil imagens... (não resisti ao trocadilho.. :o) Veja um vídeo de um ferrofluido em ação!

Com um aspecto alienígena e bizarro, com certeza nos trará horas e horas de diversão em experimentos!

Cheque se a sua solução de Fe(II) está em bom estado, já que esses íons oxidam-se lentamente para Fe(III) quando reagem com o oxigênio do ar. A maneira mais fácil de verificar isso, é pela comparação das cores. Íons Fe(II) geram uma solução esverdeada, Fe(III) uma solução marrom.

1mol/L FeCl3 em 2mol/L (+-15%) HCl (esquerda)

2mol/L FeCl2 em 2mol/L (+-15%) HCl (direita)

Adicione 4.0ml de 1mol/L de FeCl₃ e 1.0ml de 2mol/L FeCl₂ em um bequer de 100 ou 150ml. Agite com um bastão de vidro ou agitador magnético.

Continue agitando completamente a solução e adicione em um período de 5 minutos 50ml de NH3 aquoso (1.0mol/L). Depois da formação do precipitado marrom, um precipitado preto irá formar-se (magnetita). Uma maneira de executar esta adição é pingar lentamente a amônia através de uma bureta ou funil de separação, ou até mesmo utilizando um conta gotas. Após isso, desligue o agitador e imediatamente utilize um ímã forte para retirar a barra de agitação do béquer.

Deixe o sistema em repouso para que a magnetita decante. Você pode acelerar o processo colocando novamente um ímã embaixo do frasco. Decante o líquido sobrenadante sem perder uma quantidade substancial do sólido. Funciona melhor se for mantido o ímã sob o frasco, como no processo anterior.

Transfira o precipitado para outro frasco mais apropriado, decantando o máximo de solvente que conseguir.

Agora adicione de 1-2 mL de uma solução de TMAOH (hidróxido de tetrametilamonio, encontrado em lojas específicas de produtos químicos) a 25% de concentração. Mexa gentilmente com um bastão de vidro por pelo menos 1 minuto para suspender o sólido no líquido. Após agitar bem, use um ímã forte para, novamente, atrair o ferrofluido para o fundo (os magnetos de neodímio usados em HD´s são perfeitos para essa experiência). Descarte o líquido escuro sobrenadante várias vezes, o máximo que conseguir!

E o que acontece quando a posição do ímã é alterada abaixo do ferrofluido? Exatamente isso! Agora impressione-se e também aos seus familiares com sua experiência científica de ponta! ;)

TEORIA

Os ferrofluidos foram descobertos originalmente nos anos 60 pela NASA. Os cientistas queriam investigar os possíveis métodos para controlar líquidos no espaço. Os benefícios de um fluido magnético são imediatamente óbvios: a posição do fluido pode ser precisamente controlado através da aplicação de um campo magnético, e dependendo da força do campo, os fluidos podem ser forçados a fluir, de fato.

Os pesquisadores prepararam ferrofluidos contendo pequenas partículas de metais ferromagnéticos, como cobalto e ferro, assim como compostos magnéticos, como ferrites de zinco manganês (Zn_xMn_1-xFe₂O₄). Mas, os que dão melhores resultados são mesmo as partículas de magnetita, Fe₃O₄.

COMO ELES FUNCIONAM

Ferrofluidos contendo Fe₃O₄ podem ser preparados, como visto acima, combinando quantidades apropriadas de íons Fe(II) e Fe(III) em uma solução básica. Esta combinação causa a precipitação do óxido com valência misturada, o Fe₃O_4:  

2 FeCl₃ + FeCl₂ + 8 NH₃ + 4H₂O --> Fe₃O₄ + 8 NH₄Cl

Porém, as partículas de magnetita devem ser pequenas o suficiente para permanecerem suspendidas em meio líquido, em outras palavras, em estado coloidal. Para mantê-las pequenas o suficiente (nessa experiências, criamos magnetitas com aproximadamente 10nm de diâmetro), forças eletrostáticas e interações de van der Waals não devem estar substancialmente presentes. Assim uma precipitação, ou aglomeração não ocorre.

A atração de Van der Waals  entre duas partículas é forte quando elas ficam muito próximas umas das outras. Assim sendo, um método para prevenir essa aglomeração, pela força de Van der Waals, e também pelas forças eletrostáticas (sempre presentes em moléculas polares), é através da adição de um surfactante no sistema. Os surfactantes (eg. detergente) geram repulsões ou estéricas (relativo a forma geométrica da molécula) ou eletrostáticas entre as partículas magnéticas.

Por exemplo, o ácido cis-oléico pode ser usado em ferrofluidos baseados em óleos, para criar repulsões estéricas. Um surfactante é composto por uma longa cadeia hidrocarbônica com uma "cabeça" polar que permanece atracada na superfície da partículas de magnetita; assim uma cobertura é formada. A longa cadeira age como um repelente para prevenir a aproximação de outras partículas de magnetita:

Surfactantes iônicos como o TMAOH também pode ser usado, como no procedimento deste tópico. Ele produz uma repulsão eletrostática no meio aquoso. Os íons hidróxido permanecem ligados a superfície da magnetita, formando uma camada superficial negativamente carregada. O cátion tetrametilamonio é atraído por esta superfície negativa, formando uma camada positiva. Quando as partículas de magnetita aproximam-se umas das outras, ocorre uma repulsão eletrostática entre estas camadas carregas com a mesma carga, impedindo essa aproximação.

É a Química em Ação!! Boa sorte!!

[1] J. Chem. Educ., 76, 943-948 (1999)
[2] http://mrsec.wisc.edu/Edetc/background/ferrofluid/index.html

Olho no peixe

Encontrei na internet há alguns dias um exemplo muito divertido, que a primeira vista não parece ter nem um pingo de cultura prática, mas no fundo, lá no fundo da história, percebi claramente que não tem mesmo :-) A utilização do estimadíssimo microscópio de escaneamento de elétrons (plus fotômetro): benchtop PSEM eXpress^™ [1].



Nada menos que a análise de uma barra de agitação mais velha que eu mesmo. Eu teria proposto um bolão, já que certamente alguns dirião que o PTFE é tão inerte que a única ‘coisa’ aderida em suas paredes são partículas orgânicas difundidas no polímero, e jamais íons simples impregnando o material. Observando a barra, não resta dúvidas:

Bom, os resultados foram muito interessantes. A barra contém muitos elementos, alguns esperados, outros não. O SEM analiza pontos específicos, juntamente com o escaneamento, então em suma, temos composições para cada foto do material:

Em cada ponto em torno da barra, foram identificadas diferentes quantidades de carbono, oxigênio, alumínio, silicone, ferro, sódio, magnésio, enxofre, cloro, cálcio, zinco, flúor e até mesmo cromo! Claramente, bons anos de uso e desgaste, a superfície da barra tornou-se irregular e muitas impurezas fixaram-se nela. (o resíduo de cromo decorrente da limpeza da barra com sulfocrômica??)




Seria interessante analizar algumas barras velhas, limpas somente com aqua regia, solução piranha, sulfocrômica e etc, e outra limpa apenas com água e sabão. Quem sabe suas superfícies sejam (muito) diferentes com o tempo? Está aí um bom tema para pesquisa!


[1] http://www.aspexcorp.com/products/psem-express.html

O Livro de Ouro da Química - Banido e em Extinção!

The Golden Book of Chemistry Experiments, escrito por Robert Brent e ilustrado por Harry Lazarus, este É o livro.

Foi publicado em 1960s tendo como público alvo as crianças que apreciavam a química. Um livro muito explicativo, que ensinava a montar um home lab e recheado de experiências nem tanto convencionais, como: produzir ácido silícico através do (meta)silicato de sódio, isolar a albumina extraída de ovos, por um processo de recristalização, e etc, etc, etc... Um livro completo (e com uma boa pitada de perigo) para crianças e adolescentes.

Há nas livrarias ao redor do mundo, apenas 126 cópias desse livro. Isso por que o governo americano na época, resolveu retirá-lo das prateleiras, por apresentar muitos riscos ao público geral. No eBay você paga US$600 a US$700 por uma cópia. Mas claro, aqui na Química em Ação, você baixa gratuitamente o PDF, e pode ler livremente, ou até mesmo imprimir para ter a sua raridade em mãos! Clique aqui...

Tenha em mente que o Golden Book of Chemistry é sem dúvida, o melhor material que pode ser encontrado atualmente para homelabs. Aos poucos vou colocando experimentos do livro no blog., vale a pena!

Segredo do catalizador revelado

Uma técnica promissora para observar catalizadores em ação pode proporcionar novas aplicações na medida que conhecemos como eles funcionam, de acordo com cientistas holandeses. A equipe utilizou microscopia de raio-X para estudar a reação catalítica Fischer-Tropsch (nota 1), e a nova tecnologia deve dar aos cientistas um grande entendimento sobre a atividade catalítica, permitindo o design de catalizadores melhores e mais eficientes.

Os catalizadores sólidos estão onipresentes na indústria química, e aceleram a produção de muitos compostos importantes. Eles são compostos tipicamente de partículas nanométrica de metais ou óxidos metálicos, ligados a um suporte sólido, frequentemente porosos com uma altíssima área de superfície.

Porém, os catalizadores frequentemente possuem uma estrutura química complexa e mudam durante a reação - então "observar" diretamente o catalizador reagindo podem fornecer pistas úteis para melhorar a sua eficiência. Mas fazer isso juntamente com as pressões e temperaturas utilizadas na indústria prova ser muito difícil.

Agora, o grupo de pesquisadores coordenado por Frank de Groot e Bert Weckhuysen da Universidade de Utrecht na Holanda, em colaboração com o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (USA), alcançaram este feito utilizando pequenos frascos reacionais (ou nanoreatores). "É a primeira vez que um catalizador heterogênio tem sido examinado em nanoescala", diz Frank.

Neste nanoreator, a reação ocorre entre duas janelas separadas por uma parede de apenas 10nm de espessura. Esta configuração permite que o raio-X passe através da reação para atingir um sensor, produzindo fotografias da reação em curso. Uma parte do raio-X é absorvida pelo catalizador, reagente e produtos - a energia exata absorvida revela a sua composição química. A equipe foi capaz de sondar as superfícies catalisadoras em uma resolução de cerca de 40 nm.

Como citado anteriormente, a reação estudada pela equipe foi a de Fischer-Tropsch - onde partículas de um catalizador sólido de óxido de ferro em um substrato de sílica, é usado para converter monóxido de carbono e hidrogênio em hidrocarbonetos líquidos, que podem ser utilizados como combustíveis.

Mapas de contorno podem ser construídos para mostrar a composição do catalizador (esquerda) e as áreas onde há a maior parte de hidrocarbonetos concentrados sendo gerados (direita)

A equipe replicou a reação em seu nano-reator e descobriu que durante a reação o óxido de ferro sofreu muitas transformações. O óxido inicial (Fe₂O₃) é convertido em outro óxido (Fe₃O₄), antes do silicato (Fe₂SiO₄) e do ferro metálico se formarem. Para que finalmente, surgem os acetiletos de ferro (Fe_xC_y), dando sequencia na reação. Correlacionando o catalizador em diferentes áreas com os produtos orgânicos sendo formados, a equipe mostrou que o carbono acumula nas áreas ricas em ferro, com os produtos (hidrocarbonetos) descolando-se do silicato ao substrato.

"Estas descobertas mostram um grande potencial para o imageamento de catalizadores heterogênios in situ," diz Alexis Bell da Universidade da California, Berkeley (USA) "Eu imagino que o processo não é limitado a observação de partículas de catalizadores, mas poderia também ser usadas em muitas outras aplicações, como detectar níveis de partículas sólidas no ar, que provocam a chuva ácida."

Outros usos propostos incluem monitoramento das mudanças estruturais nos materiais de armazenamento de hidrogênio ou examinando a distribuição de partículas de medicamentos nas células. A equipe diz que o desenvolvimento e evolução dos métodos de imageamento óptico devem melhorar a resolução da técnica.

Notas

Nota 1 - O processo de Fischer-Tropsch é um processo químico para produção de hidrocarbonetos líquidos (gasolina, querosene, gasóleo e lubrificantes) a partir de gás de síntese (CO e H2). Foi inventado pelos alemães Franz Fischer e Hans Tropsch na década de 20.


Referências

[1] http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7219/abs/nature07516.html?lang=en
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1-bromo-3,5-dinitrobenzeno

m-Dinitrobenzeno (70.0g, 0.416 mol) e bromo (36.6g, 0.229 mol, 0.55 equiv) foram dissolvidos em 400ml de H2SO4 (96%). 100ml de HNO3 (96%) foi dissolvido em 100ml de H2SO4 e a solução resultante foi adicionada na mistura reacional, gota a gota, em um intervalo de 1 hora.

A mistura foi aquecida a 80°C por mais 2 horas, depois resfriada a temperatura ambiente, então despejada sobre 2kg de gelo picado. Os sólidos precipitados foram filtrados e recristalizados com álcool absoluto. Rendendo cristais amarelados, 82.2g (80%); pf 76-77°C; 1H NMR (CDCl3) 8.69 (d, J 1.9, 2H), 9.00 (d, J 1.9, 1H).

Os Cheetos e os flamingos

Por incrível que pareça, as cores vibrantes dos flamingos e dos Cheetos são ambas resultado da presença de pigmentos de um grupo de substâncias tetraterpênicas relacionadas ao caroteno: os carotenóides.

A estrutura dos carotenóides é baseada em um longo esqueleto linear de dienos conjugados. Caracterizam-se por apresentar função antioxidante, exibir cores muito bonitas e acentuadas que vão do amarelo ao vermelho, ser lipossolúveis, e essenciais como precursores da síntese da vitamina A em animais.

Cantaxantina

A cantaxantina, por exemplo, é inserida na alimentação dos flamingos em cativeiro para produzir sua cor rosa característica; na natureza, os flamingos selvagens encontram esse mesmo pigmento no seu alimento preferido: camarões de salmoura.

A cantaxantina também produz uma cor avermelhada aos alimentos. É quimicamente semelhante à zeacriptoxantina, à betaína e à criptoxantina. Todos esses corantes de tons vermelho-alaranjado estão presentes no milho e no caqui; e em menor quantidade na cenoura, abóbora e manga.

Cantaxantina

Astaxantina

A astaxantina é responsável pela cor característica das lagostas. Canários, cuja assinatura é uma cor amarela-esverdeada, pode ser transformada se eles forem alimentados com páprica, e as suas novas penas vão crescer com uma coloração vermelha-alaranjada.

Astaxantina

Se os canários podem, nós podemos também? A resposta é sim! Se você cansou de mudar somente a cor do seus cabelos, você pode tentar mudar a cor da sua pele também! Que tal a cor de uma abóbora? :-)

O composto que dá essa classe de pigmentos vegetais é chamado β-caroteno ou beta-caroteno, que quando consumido em largo excesso por humanos, a coloração da sua pele torna-se laranja! Mas em hipótese alguma tente isso em casa. Este efeito foi observado clinicamente por britânicos durante a Segunda Guerra Mundial, quando em casos específicos, a falta na diversificação de alimentos levou algumas pessoas a comer apenas cenouras durante semanas, por exemplo.

Bixina

E se você pensou que a cor forte e acentuada dos salgadinhos Cheetos e afins, ocorre devido a presença de substâncias artificiais -- pensou errado! A bixina é um pigmento natural utilizado por séculos, e provém de fontes vegetais (e.g. presente no urucum).

Como todos notamos, um dos atributos mais importantes na comercialização de alimentos é o impacto visual causado pela cor. E entre os corantes naturais, o nosso urucum é o mais usado pela indústria brasileira. Do total de sementes de urucum industrializada no Brasil, 25% são utilizados na preparação dos extratos e o restante é empregado na fabricação do colorífico, consumido no mercado interno para o preparo doméstico de alimentos.

Bixina

Referências Bibliográficas

[1] http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/marco2007/ju352pag2a.html
[2] http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-20612001000300010
[3] HSIEH, Y.P.; KAREL, M. Rapid extraction and determination of a- and b-carotenes in foods. J. Chromatogr., v. 259, p. 515-518, 1983.

Aprisionar o CO2 em rochas?

Uma rocha encontrada principalmente em Omã pode ser usada para reter dióxido de carbono, o que consequentemente reduziria o nivel global de emissão desse gás, segundo cientistas americanos.

Quando o dióxido de carbono entra em contato com a rocha peridotita (composta principalmente de minerais como: silicatos, olivina e piroxênio), o gás reage para formar carbonatos sólidos, como a calcita

O geólogo Peter Kelemen e o geoquímico Juerg Matter disseram que esse processo natural pode ser amplificado artificialmente em 1 milhão de vezes para que minérios subterrâneos possam acumular permanentemente pelo menos 2 bilhões das 30 bilhões de toneladas de dióxido de carbono emitidas anualmente pela humanidade. Esse processo artificial consiste em aquecer as rochas e forçar o CO2 a penetrá-las atravéz de buracos perfurados.

Peridotita pode possuir a habilidade de capturar bilhões de toneladas de CO2 por ano.

O geólogo Peter Kelemen e o geoquímico Juerg Matter disseram que esse processo natural pode ser amplificado artificialmente em 1 milhão de vezes para que minérios subterrâneos possam acumular permanentemente pelo menos 2 bilhões das 30 bilhões de toneladas de dióxido de carbono emitidas anualmente pela humanidade. Esse processo artificial consiste em aquecer as rochas e forçar o CO2 a penetrá-las atravéz de buracos perfurados.

A idéia de sequestar o CO2 na forma de carbonatos dentro de rochas não é exatamente nova. Mas o processo natural de captura é lento, e a maioria dos processos demandam muita energia para extrair estes minerais e espalhá-los na superfície. Então o novo processo de Kelemen e Matter sugere que a peridotita pode ser deixada exatamente onde está, sendo necessário pré-aquecer a rocha e injetar CO2 puro ou na forma de um fluído rico em CO2. Desde que a reação entre os silicatos e o CO2 para formar os carbonatos é exotérmica, este calor liberado mantém a temperatura ótima de 200°C, maximizando a taxa da reação.

Uma segunda abordagem é utilizando técnicas da indústria petroquímica que consiste em perfurar dois buracos profundos em formações rochosas em águas oceânicas baixas, e criar uma fissura subterrânea entre eles. Como a temperatura aumenta gradativamente com a profundidade, em 5km a temperatura deve atingir cerca de 100°C, a água oceânica contendo CO2 seria bombada por dos buracos e uma vez que alcance o fundo, a reação exotérmica irá sustentar as altas temperaturas necessárias para conduzir o processo. A água aquecida acabaria por encontrar um caminho entre as fraturas para chegar ao segundo buraco, e subir até a superfície através da convecção.

O estudo será publicado na próxima edição da revista Proceedings, da Academia de Ciências Naturais dos EUA. Seus autores são ligados ao Observatório Geológico Lamont-Doherty, da Universidade Columbia, em Nova York.

A peridotita é a rocha mais comum do manto terrestre, a camada diretamente abaixo da crosta. Ela também aparece na superfície, particularmente em Omã (Península da Arábia), país convenientemente próximo de uma região que emite quantidades substanciais de dióxido de carbono na produção de combustíveis fósseis.

"Estar perto de toda aquela infra-estrutura do gás e petróleo não é uma coisa ruim", disse Matter em entrevista.

Os cientistas também calcularam o custo de extração da rocha e de seu transporte até usinas poluidoras. Concluíram que, ao menos por enquanto, o processo seria caro demais.

Na experiência-piloto, para a qual há uma patente preliminar, os pesquisadores injetaram água quente contendo CO2 pressurizado dentro da peridotita.

Segundo eles, de 4 a 5 bilhões de toneladas de CO2 poderiam ser armazenadas por ano na peridotita de Omã e arredores, caso seja usada paralelamente uma técnica desenvolvida por Klaus Lackner, da Universidade Columbia, que usa "árvores" sintéticas para extrair o carbono do ar.

Ambas as tecnologias ainda precisam ser mais desenvolvidas antes de chegarem a um estágio comercial.

A peridotita também ocorre nas ilhas de Papua-Nova Guiné e Nova Caledônia (Oceania), na costa do mar Adriático e, em quantidades menores, na Califórnia.

Grandes países emissores de CO2, como EUA, China e Índia, onde não existem superfícies abundantes dessa rocha, teriam de encontrar outras formas de capturar ou reduzir as emissões.


Referências

[1] P B Kelemen and J Matter, Proc. Nat. Acad. Sci., 2008, DOI: 10.1703/pnas.0805794105

Liguem seus motores... de água

Aqui está um projeto muito interessante: pesquisadores iranianos descobriram que podem criar um vórtex em um fino filme de água simplesmente aplicando nela um campo elétrico ou eletrólise; podendo inclusive controlar sua velocidade e sua direção. O dispositivo consiste em uma célula eletrolítica quasi bidimensional, e assim que um campo elétrico externo ou a voltagem da eletrólise excede um determinado limiar, o finíssimo filme líquido formado na superfície começa a rotacionar.

O efeito descrito recentemente em uma pré-publicação, funciona bem o suficiente com água pura - mas adicione um pouco de glicerina e um pouco de detergente e o filme nanométrico pode girar por vários minutos antes de 'romper-se'. Além disso, este motor trabalha perfeitamente em ambas as correntes: alternada e contínua.

O vídeo mostra a rotação do finíssimo filme superficial sob um campo
elétrico variado e/ou eletrólise com voltagem variada.

Embora seja improvável que tal motor líquido mova o seu carro brevemente, os pesquisadores dizem que o efeito é útil para misturar fluídos em aplicações industriais ou no estudo da turbulência em duas dimensões.

Referências

[1] http://arxiv.org/abs/0805.0490
[2] http://softmatter.cscm.ir/FilmMotor/

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"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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