Qual a diferença entre sabões e detergentes?

A indústria de produtos de higiene e limpeza movimenta cifras consideráveis, não só no Brasil como no mundo. A necessidade de assepsia e asseio pessoal já foi a principal força motriz desta indústria. Hoje, os efeitos cosméticos destes produtos competem pelo centro das atenções.

Neste artigo, veremos como os sabões e detergentes são sintetizados, como removem a sujeira, principalmente a gordura, e o conceito de detergentes biodegradáveis.

Sabões

A manufatura do sabão constitui uma das sínteses químicas mais antigas; menos antiga, entretanto, que a produção do álcool etílico utilizado nas bebidas - os anseios de limpeza do homem são, na verdade, muito mais recentes que seus desejos de estímulo alcoólico. Ao ferverem o sebo de cabra com a lexívia potássica feita com as cinzas de madeira, as tribos germânicas, contemporâneas de César, realizaram a mesma reação química que o processo moderno de fabricação de sabão: a hidrólise de glicerídios. A reação dá origem aos sais de ácidos carboxílicos e ao glicerol:

O sabão comum que utilizamos atualmente é simplesmente uma mistura de sais de sódio ou potássio de ácidos graxos de cadeia longa. É uma mistura porque a gordura a partir da qual é preparado é constituída de uma mistura de ácidos graxos, mas que é tão eficiente para lavagem quanto um sal puro.

As características do sabão podem variar de acordo com a composição e segundo o método de fabricação: se preparado a partir do azeite de oliva, recebe o nome de sabão de Marselha; pode-se adicionar álcool durante o processo de fabricação para torná-lo transparente; por agitação, pode-se incorporar ar, fornecendo-lhe a propriedade de flutuar; podem-se adicionar perfumes, corantes e germicidas; se for utilizado o hidróxido de potássio na síntese (ao invés do de sódio), tem-se o sabão mole. Entretanto, quimicamente o sabão permanece exatamente o mesmo, atuando do mesmo modo.

À primeira vista, pode-se ter a impressão de que estes sais são solúveis em água; de fato, podem-se preparar as chamadas "soluções da sabão". Elas não são, entretanto, verdadeiras soluções, onde as moléculas do soluto movem-se livremente entre as moléculas do solvente. Verifica-se, na realidade, que o sabão se dispersa em agregados esféricos denominados micelas, cada uma das quais pode conter centenas de moléculas de sabão.

Uma molécula de sabão tem uma extremidade polar, -COO^-Na⁺, e uma parte não polar, constituída por uma longa cadeia alquílica, normalmente com 12 a 18 carbonos. A extremidade polar é solúvel em água (hidrófila - que tem afinidade por água). A parte apolar é insolúvel em água, e denomina-se hidrófoba (ou lipófila - que tem aversão por água e afinidade por óleos e gorduras), mas é evidentemente solúvel em solventes apolares. Moléculas que têm extremidades polares e apolares e, além disso, são suficientemente grandes para que cada extremidade apresente um comportamento próprio relativo à solubilidade em diversos solventes denominam-se anfipáticas.

De acordo com a regra "polar dissolve polar; apolar dissolve apolar", cada extremidade apolar procura um ambiente apolar. Em meio aquoso, o único ambiente deste tipo existente são as partes apolares das outras moléculas do sabão, e assim elas se agregam umas às outras no interior da micela. As extremidades polares projetam-se da periferia dos agregados para o interior do solvente polar, a água. Os grupos carboxilatos carregados negativamente alinham-se à superfície das micelas, rodeados por uma atmosfera iônica constituída pelos cátions do sal. As micelas mantém-se dispersas devido à repulsão entre as cargas de mesmo sinal das respectivas superfícies.

Uma micela pode conter centenas de moléculas de sais de ácidos graxos

Ainda resta, entretanto, uma questão cabal a responder: como o sabão remove a gordura, sendo feito dela? O problema na lavagem pelo sabão está na gordura e óleo que constitui ou que existe na sujeira. Apenas a água não é capaz de de dissolver as gorduras, por serem hidrofóbicas; as gotas de óleo, por exemplo, em contato com a água, tendem a coalescer (aglutinar-se umas às outras), formando uma camada aquosa e outra oleosa. A presença do sabão, entretanto, altera este sistema. As partes apolares das moléculas do sabão dissolvem-se nas gotículas do óleo, ficando as extremidades de carboxilatos imersas na fase aquosa circundante. A repulsão entre as cargas do mesmo sinal impede as gotículas de óleo de coalescerem. Forma-se, então, uma emulsão estável de óleo em água que é facilmente removida da superfície que se pretende limpar (por agitação, ação mecânica, etc.). Deste modo, sabões atuam, no processo de limpeza, como surfactantes - compostos com ação ativa em superfícies ou interfaces de substâncias.

A chamada água dura contém sais de cálcio e magnésio que reagem com o sabão formando carboxilatos de cálcio e magnésio insolúveis. Você nota que a água de uma determinada região é dura quando forma-se uma crosta nas bordas do recipiente que continha o sabão ou quando, ao tomar banho ou lavar as mãos, sente que uma fina película permanece sobre sua pele. Águas subterrâneas são, via de regra, ricas em cálcio e magnésio e, portanto, duras.

Detergentes

À partir dos ácidos graxos das gorduras também é possível, à partir de vias sintéticas características, obterem-se álcoois primários. Entre os álcoois primários de cadeia linear que se obtém das gorduras - ou de outros modos - os de C₈ e C₁₀ são utilizados na produção de ésteres de alto ponto de ebulição, usados como plastificantes (como por exemplo, o ftalato de octila). Os álcoois de C₁₂ a C₁₈ são utilizados em quantidades enormes na manufatura de detergentes (produtos tensoativos para limpeza).

Embora os detergentes sintéticos difiram significativamente uns dos outros quanto a estrutura química, as moléculas de todos têm uma característica em comum, também apresentada pelas de sabão comum: são anfipáticas, com uma parte apolar muito grande, de natureza de hidrocarboneto, solúvel em óleo, e uma extremidade polar, solúvel em água. Um tipo deles resulta da conversão dos álcoois de C₁₂ a C₁₈ em sais de hidrogenosulfato de alquila. Por exemplo:

Neste sal, a parte apolar é a longa cadeia alquílica e a parte polar é a ponta -SOO₃^-Na⁺.

Diferentemente dos sabões, os detergentes podem ser não-iônicos. Pelo tratamento dos álcoois com óxido de etileno, obtém-se um deles:

A possibilidade de formação de pontes de hidrogênio entre as moléculas da água e os numerosos átomos de oxigênio do etoxilato tornam a parte terminal de poliéter solúvel em água. Os etoxilatos também podem ser convertidos em sulfatos, sendo utilizados na forma de sais de sódio.

Os sais de sódio dos ácidos alquilbenzeno-sulfônicos são os detergentes mais utilizados. Para obtenção destes detergentes, liga-se primeiramente o grupo alquil de cadeia longa a um anel benzênico pela utilização de um haleto de alquila, de um alceno ou de um álcool conjuntamente com um catalisador de Friedel-Crafts (AlCl₃); em seguida, efetua-se a sulfonação e, finalmente, a neutralização:

reação de alquilação por adição nucleofílica aromática em haleto de alquila

Mecanismo da reação de sulfonação

O primeiro passo, em que se forma o trióxido de enxofre (SO₃), eletrofílico, é simplesmente um equilíbrio ácido-base entre duas moléculas de ácido sulfúrico. Na sulfonação utiliza-se geralmente o ácido sulfúrico fumegante, ou seja, aquele onde é dissolvido excesso de SO₃; mesmo quando utiliza-se apenas ácido sulfúrico, crê-se que o SO₃ formado no passo (1) possa ser o eletrófilo.

No passo (2) o reagente eletrofílico, SO₃, liga-se ao anel benzênico com formação de um carbocátion intermediário. Embora o trióxido de enxofre não tenha cargas positivas, tem deficiência de elétrons (carga parcial positiva) sobre o átomo de enxofre, pois os três átomos de oxigênio, mais eletronegativos, retiram-lhe elétrons por indução.

Na terceira etapa o carbocátion cede um próton para o ânion HSO₄^- e forma o produto de substituição estabilizado por ressonância que é, desta vez, um ânion - o do ácido benzeno-sulfônico; este ácido, por ser forte, encontra-se altamente ionizado (na etapa 4, o equilíbrio está muito deslocado para a esquerda).

Com alguns substratos aromáticos e certos acidulantes, o eletrófilo pode ser HSO₃⁺ ou moléculas que possam facilmente transferir SO₃ ou HSO₃⁺ para o anel aromático.

A conclusão da síntese do detergente dá-se pela neutralização do ácido benzenosulfônico, formando o sal hidrosolúvel.

Neutralização do ácido benzenosulfônico.

Até há algum tempo atrás, utilizava-se vulgarmente o propileno para a síntese destes alquilbenzeno-sulfonatos. A cadeia lateral altamente ramificada impedia a degradação biológica do detergente. Na maioria dos países industrializados, estes detergentes vêm sendo substituídos por outros biodegradáveis desde 1965. São sulfatos de alquila, etoxilatos e respectivos sulfatos, e alquilbenzenosulfonatos em que o grupo fenila fixa-se ao acaso a qualquer das diversas posições secundárias da longa cadeia alifática linear (C₁₂-C₁₈). As cadeias laterais destes alquilbenzeno-sulfonatos lineares obtém-se de 1-alcenos de cadeia linear ou de alcanos de cadeia contínua clorados, separados do ceroseno por formação de clatratos (peneiras moleculares).

Estes detergentes atuam essencialmente da mesma maneira que o sabão. A sua utilização oferece, entretanto, certas vantagens. Por exemplo, os sulfatos e sulfonatos mantém-se eficazes em água dura devido ao fato de os correspondentes sais de cálcio e magnésio serem solúveis. Visto serem sais de ácidos fortes, produzem soluções neutras, ao contrário dos sabões que, por serem sais de ácidos fracos, originam soluções levemente alcalinas.

Como funciona o refrigerador

Todo mundo tem em casa aquele famoso aparelho onde a comida é armazenada para ser resfriada, e que às vezes sofre assaltos noturnos. Entretanto, como aquilo que chamamos "refrigerador" realmente resfria?

Um refrigerador funciona sobre dois conceitos científicos: o primeiro, razoavelmente simples, é o fenômeno físico da convecção térmica dos fluidos -no caso o ar que está dentro da geladeira. Repare que, no caso das geladeiras convencionais, o freezer fica sempre na parte superior. No compartimento logo abaixo, separado do congelador, existe uma outra placa que também fica na parte superior.

Esta disposição de componentes não é arbitrária. Ela foi definida no conceito de convecção térmica dos gases, que postula que o ar frio, mais pesado, tende a descer e o ar quente, mais leve, tende a subir. Assim, o ar quente que sobe é resfriado pela placa e o ar frio que desce ganha calor na parte inferior da câmara de refrigeração. O ar frio volta a descer e o ciclo se repete.

E como existe uma pequena porém sensível diferença de temperatura entre as partes superior e inferior das geladeiras, as gavetas para legumes e verduras são alocadas na parte inferior, cuja temperatura é sempre ligeiramente mais alta, e a parte superior é destinada a bebidas, bolos e outros produtos do gênero. Isso porque as bebidas precisam estar mais geladas, porém as folhas das verduras são sensíveis a temperaturas mais baixas.

Mas por que, afinal de contas, o ar frio desce e o ar quente sobe? De acordo com os princípios termodinâmicos, o aumento de temperatura sobre uma massa gasosa provoca sua expansão, ou seja, aumento de volume. Imagine que a massa de ar dentro da geladeira seja constante. No momento em que você ligou a geladeira, a temperatura desse ar era igual à do ambiente externo, e ocupava um certo volume. Porém quando foi resfriado, contraiu-se e passou a ocupar um volume menor.

Sabe-se que densidade do materiais é a razão de sua massa por seu volume. Quando aquela mesma massa de ar (constante) contraiu, sua densidade foi aumentada de um certo valor, e tornou-se, assim, mais "pesada". Então, dentro da geladeira, o ar mais frio e pesado empurra o ar mais quente e leve para cima enquanto desce, gerando um movimento repetitivo de circulação - a convecção térmica.

Mas como as placas do freezer e da geladeira se esfriam? É aí que entra o segundo conceito científico, este um pouco mais complicado e estritamente termodinâmico.

O calor é uma forma de energia que flui através dos corpos de acordo com certas leis termodinâmicas. Uma destas leis diz que o calor nunca fluirá de um corpo mais frio para o mais quente, quando estiverem em contato; ou seja, a natureza é extremamente social! Quem tem (calor) dá para quem não tem!

Ora, sabe-se que se os alimentos forem colocados na geladeira à temperatura ambiente, e mesmo o ar interno de convecção está inicialmente em equilíbrio com o meio externo. Então, de acordo com a "lei social" deve-se fazer com que o calor flua dos alimentos e do ar para um outro corpo mais frio. Pronto, agora sabemos o porque devem-se resfriar as placas...

Mas COMO as placas esfriam!?

As placas são esfriadas pela passagem, em tubulações "friamente" calculadas, de certos tipos de gases, comumente denominados de "gases freom". Existem vários tipos de freons, sendo que os derivados de clorofluorcabonados vêm sendo substituídos por outros, como CO₂ ou amônia, entre outros, devido a seus efeitos danosos à camada de ozônio, que protege a Terra dos raios UV vindos do sol.

Estes gases retiram calor das vizinhanças com as quais estão em contato de acordo com o efeito Joule-Thomson, que recebeu este nome em homenagem a seus descobridores, Sir Joule e William Thomson (mais tarde conhecido como Lorde Kelvin). O efeito Joule-Thomson explica como a temperatura varia quando um gás liquefeito se expande e volta ao estado gasoso, mantendo-se a entalpia do sistema constante.

De maneira mais elegante, o efeito Joule-Thomson é a diferencial da temperatura pela pressão de um gás liquefeito (dT/dP) em expansão adiabática (sem trocas de calor com o ambiente externo), mantendo-se a entalpia constante.

Para demonstrar este efeito Joule e Thomson realizaram o seguinte experimento: deixaram um gás expandir de um ambiente sob pressão constante para outro, passando por uma membrana porosa, e monitoraram a diferença de temperatura que ocorria com a expansão. Todo o aparato foi preparado de forma que o processo fosse adiabático. Eles observaram uma temperatura menor no lado de menor pressão, e a diferença de temperatura era proporcional à diferença de pressão entre as câmaras.

A diferença de pressão, entretanto, deve ser calculada para cada tipo de gás, pois sob determinados valores o efeito Joule-Thomson pode comportar-se de maneira inversa à desejada, ou seja, aquecer ao invés de resfriar.

Mas ainda resta uma última dúvida cabal quanto ao funcionamento desse instrumento relativamente simples: o gás absorveu calor ao expandir, retirando-o das vizinhanças. Para onde vai esse calor?

Ora, quando o gás expande, recolhe calor. Quando ele é novamente comprimido, deve perder o calor que absorveu. E é exatamente o que ocorre. Atrás dos refrigeradores existe um trocador de calor - uma grade por onde passam tubulações de gás comprimido - que devolve ao ambiente externo todo o calor que o gás retirou de dentro da geladeira. Se não existisse esse trocador de calor, em dado momento teríamos um forno, e não um refrigerador!

Então, a função do motor que fica atrás da geladeira é comprimir novamente o gás após a expansão, tornando-o liquefeito. Depois o gás liquefeito passa novamente pela válvula de descompressão e todo o processo se repete. Nota-se, então, que o circuito por onde este gás passa é dividido em duas zonas distintas: uma quente, sob relativa alta pressão, e uma fria, de baixa pressão.

O acionamento do motor para compressão e descompressão do gás é feito através de um aparelho chamado termostato - que é precisamente um regulador automático de temperatura. Mas como este dispositivo funciona já é outra história...

A Quimica da Visão

As alterações químicas que ocorrem quando a luz atinge a retina do olho envolvem muitos fenômenos da química orgânica e da fotoquímica, área de estudo da físico-química. O ponto central para o entendimento do processo visual em escala molecular são dois fenômenos em particular: a absorção da luz pelos polienos conjugados (moléculas orgânicas com várias duplas ligações em série) e a interconversão de isômeros cis-trans.
A retina do olho humano contém dois tipos de células receptoras. Devido a seus formatos, estas células recebem o nome de bastonetes e cones. Os bastonetes estão localizados primordialmente na periferia da retina e são responsáveis pela visão com luminosidade reduzida. Estas células, entretanto, são "cegas" às cores e, portanto, vêem apenas as tonalidades de cinza. Os cones são encontrados principalmente no centro da retina e são responsáveis pela visão com boa luminosidade. Também possuem os pigmentos que são responsáveis pela visão das cores.
Alguns animais não possuem cones ou bastonetes. As retinas dos pombos contém apenas cones. Assim, apesar de conseguirem distinguir as cores, estas aves enxergam apenas na brilhante luz do dia. As retinas das corujas, por outro lado, possuem apenas bastonetes; as corujas enxergam muito bem sob luminosidade reduzida mas são cegas às cores.
As alterações químicas que ocorrem nos bastonetes são muito melhor entendidas que aquelas que ocorrem nos cones. Por este motivo, vamos nos concentrar apenas no estudo da visão promovida pelos bastonetes.
Quando a luz atinge as células bastonetes, é absorvida por um composto denominado rodopsina. Esta substância, por sua vez, inicia uma série de eventos químicos que por fim resultam na transmissão de um impulso nervoso ao cérebro.
Nosso entendimento da natureza química da rodopsina e das mudanças conformacionais que ocorrem quando esta substância absorve luz é resultado em grande parte pelas pesquisas de George Wald e colaboradores, na Universidade de Harvard. As pesquisas de Wald iniciaram-se em 1933, quando era um estudante de graduação em Berlin. O estudo da rodopsina, entretanto, iniciou-se muito antes em outros laboratórios.
A rodopsina foi descoberta em 1877 pelo fisiologista alemão Franz Boll. Boll notou que a coloração vermelho-púrpura, inicialmente presente na retina de sapos, desapareceu pela ação da luz. O processo de supressão da cor levou primeiramente a uma retina amarelada e, posteriormente, a uma incolor. Um ano depois, outro cientista alemão, Willy Kuhne, isolou o pigmento vermelho-púrpura e o nomeou, devido à sua coloração, de Sehpurpur, ou "púrpura visível". O nome "púrpura visível" continua sendo comumente utilizado para rodopsina.
Em 1952, Wald e uma de suas estudantes, Ruth Habard, mostraram que o cromóforo (um grupo orgânico que absorve luz e torna-se colorido) da rodopsina é um aldeído poli-insaturado, o 11-cis-retinal. A rodopsina é o produto da reação deste aldeído com uma proteína chamada opsina. A reação ocorre entre o grupo aldeído do 11-cis-retinal e um grupo amina na cadeia da proteína e envolve a perda de uma molécula de água. Outras interações secundárias envolvendo grupos -SH da proteína provavelmente também mantém o cis-retinal no lugar. A vacância na cadeia da proteína é onde o cis-retinal encaixa-se precisamente.
Formação da rodopsina a partir do 11-cis-retinal e opsina
A cadeia polinsaturada conjugada do 11-cis-retinal fornece à rodopsina a habilidade de absorver luz em uma região muito larga do espectro visível. A figura abaixo mostra a curva de absorção da rodopsina na região do visível e a compara com a curva de sensibilidade para a visão dos bastonetes do olho humano. O fato destas duas curvas coincidirem fornece forte evidência de que a rodopsina é o composto fotossensível na visão por bastonetes.

Quando a rodopsina absorve um fóton de luz, o cromóforo do 11-cis-retinal sofre isomerização para a forma all-trans. O primeiro fotoproduto é um intermediário chamado batorodopsina, um composto que possui cerca de 150kJ.mol-1 de energia a mais que a rodopsina. A batorodopsina, passando por uma série etapas, transforma-se na metarodopsina II (também all-trans). A alta energia da combinação proteína-cromóforo all-trans provoca uma alteração em sua geometria. Como resultado, uma miríade de reações enzimáticas culmina na transmissão de um impulso neural ao cérebro. O cromóforo é finalmente hidrolisado e expelido como all-trans retinal.
As etapas importantes no processo visual. Absorção de um fóton de luz pelo fragmento 11-cis-retinal da rodopsina gera um impulso nervoso como resultado de uma isomerização que leva, através de uma série de passos, à metarodopsina II. Então, a hidrólise da metarodopsina II produz all-trans-retinal e rodopsina. Esta gravura simplifica extremamente a estrutura da rodopsina; a porção retinal está na verdade envolvida por uma complexa estrutura protéica.
A rodopsina possui absorção máxima em 498nm, que fornece a coloração vermelho-púrpura. Juntos, o all-trans retinal e a opsina possuem absorbância máxima em 387nm e, por isso, o aduto possui coloração amarela. A transformação iniciada pela luz da rodopsina ao all-trans retinal corresponde à supressão inicial observada por Boll nas retinas dos sapos. A supressão subseqüente ao composto incolor ocorre quando o all-trans retinal é enzimaticamente reduzido ao all-trans vitamina A. Esta redução converte o grupo aldeído do retinal ao álcool primário correspondente da vitamina A.
Representação estrutural do retinal e do ácido retinóico, ou vitamina A, essencial para a visão - a falta desta vitamina do organismo provoca anomalias na visão, e deve ser suprida com complexos vitamínicos sintéticos.
Outro aspecto interessante da química da visão é sua cinética. Quando você abre os olhos, quanto tempo "aguarda" até começar a enxergar? Praticamente nada! Essas reações, com grau razoável de complexidade, ocorrem na retina do olho na ordem de fentosegundos, ou 10-15 segundos. O corpo humano é ou não a "máquina" perfeita?

Do que são feitos os adesivos que brilham no escuro?

Os adesivos que brilham no escuro geralmente são feitos com sulfeto de zinco. Quando o sulfeto de zinco é exposto à luz, graças à sua configuração eletrônica, os elétrons das camadas mais externas absorvem a luz e são excitados para camadas etetrônicas ainda mais externas. Quando apagamos a luz deixamos de fornecer energia aos elétrons, que aos poucos vão retornando às suas camadas eletrônicas iniciais. Durante esse retorno (que pode durar horas), eles devolvem a energia que absorveram na forma de luz. Esse fenômeno se chama fosforescência. Alguns modelos de relógios têm detalhes fosforescentes que nunca perdem o brilho mesmo quando são deixados vários dias no escuro. Isso acontece porque o material fosforescente desses relógios está misturado com um pouco de material radioativo, que funciona como uma fonte de energia para provocar a fosforescência. Além da fosforescência, existe um outro fenômeno, chamado de fluorescência. Diferentemente das substâncias fosforecentes, os compostos fluorescentes deixam de emitir luz assim que são colocados no escuro. Podemos observar a fluorescência quando vamos a uma discoteca. Todo mundo que está de roupas brancas fica "brilhando" no escuro graças as lâmpadas de luz negra, que é uma lâmpada de luz ultra-violeta. Quando a luz negra é desligada, o brilho da roupa desaparece. A nossa roupa brilha sob luz negra por causa de um aditivo dos sabões em pó que usamos. Esse aditivo é usado para termos a impressão de que a roupa está "mais branca do que branca", pois ele absorve a radiação UV e emite como uma luz azulada. Outras substâncias fluorescentes que podemos encontrar são a água tônica e a urina. É por isso que não tem luz negra nos banheiros das discotecas. Quando a emissão de luz de uma substância é provocada por uma reação química ela recebe o nome de quimioluminescência

As bolas de carbono

Até 1985, apenas duas formas alotrópicas cristalinas do carbono eram conhecidas: o grafite, mais comum e mais estável e o diamante, mais raro e que na Terra formou-se a partir do grafite submetido a altas temperaturas e pressões nas profundezas da Terra. O ser humano, imitando a Natureza, conseguiu produzir diamantes (em 1955, a companhia norte-americana General Electric Company anunciou a obtenção de diamantes sintéticos submetendo o grafite durante várias horas a pressões superiores a 100 000 atm e temperaturas superiores a 2800oC). Hoje há vários outros métodos de obtenção de diamantes industriais, que não têm a perfeição dos naturais, motivo pelo qual não são empregados como jóias. Em 1985, Harry Kroto, da Universidade de Sussex (Inglaterra) e Richard Smalley, da Universidade Rice (Texas, EUA) detectaram uma nova forma de carbono presente na fuligem que resultava do bombardeamento de grafite com um feixes de raios laser. A fórmula molecular desta nova substância foi determinada como sendo C60 e sua estrutura deveria se assemelhar a uma bola de futebol: seria uma esfera oca constituída por 20 hexágonos e 12 pentágonos com átomos de carbono em seus vértices. A nova forma alotrópica do carbono foi batizada de "buckminsterfullereno", em homenagem ao arquiteto Richard Buckminster Fuller, o idealizador dos domos geodésicos com as quais a molécula se assemelhava. A "buckybola" ou fulereno de fórmula C60 na realidade, é apenas a mais simples das moléculas desta categoria. A partir da descoberta, em 1990, de uma maneira mais simples de produzir as "buckybolas", os cientistas conseguiram obter vários outros fulerenos maiores: com 70, 90, 540 e até 6 000 átomos de carbono, entre outros. Os fulerenos aquecidos a determinadas temperaturas em presença de outros elementos químicos sofrem pequenas rupturas em sua estrutura, permitindo que os átomos desses elementos se alojem em seu interior. Com o posterior resfriamento, a estrutura se regenera, aprisionando esses átomos. Há muita expectativa quanto à futura aplicação dos fulerenos como supercondutores elétricos quando "dopados" por metais, como "gaiolas" para enviar medicamentos a locais de difícil acesso no corpo humano, na obtenção de materiais super-resistentes, diamantes, lubrificantes etc.

A química a bordo dos ônibus espaciais

A química a bordo dos ônibus espaciais
A atmosfera
Os ônibus espaciais devem carregar tudo que necessitarão durante uma missão, desde combustível até o ar que será respirado pelos astronautas. No caso do ar, são necessários equipamentos que purifique a atmosfera dentro da nave, retirando o gás carbônico, CO2, produzido. Essa reciclagem da atmosfera é feita através de várias reações de óxido-redução.
Em missões curtas, todo o oxigênio é armazenado e não precisa ser regenerado. Somente o CO2 necessita ser removido. O dióxido de carbono é removido através de uma reação com hidróxido de lítio: CO2(g) + 2 LiOH(s) ® Li2CO3(s) + H2O(l)
Mas por que hidróxido de lítio e não outro hidróxido de metal alcalino? Pelo fato de o hidróxido de lítio ter a menor massa molar. Um subproduto desta reação é a água, que pode ser utilizada nos sistemas de refrigeração da nave.
Em missões longas ou a bordo de estações espaciais, o oxigênio precisa ser regenerado. Um meio de se remover o gás carbônico e gerar oxigênio é a reação com superóxido de potássio: CO2(g) + 4 KO2(s) ® 2 K2CO3(s) + 3 O2(g)
Em missões realmente muito longas, como a permanência em estações espaciais, outros processos de reciclagem de oxigênio precisam ser usados para um aproveitamento total dos recursos da nave. O dióxido de carbono pode reagir com hidrogênio, produzindo água: CO2(g) + 2 H2(g) ® C(s) + 2 H2O(l)
O carbono produzido é utilizado em filtros para remover os odores da cabine (imagine o cheiro que deve ser dentro de um lugar onde as pessoas ficam meses trancadas e o banho é uma toalha úmida). O oxigênio e o hidrogênio podem ser gerados através da hidrólise da água: 2 H2O(l) ® 2 H2(g) + O2(g)
Para hidrolizar a água é preciso energia elétrica, que é fornecida através de painéis solares, localizados na parte externa da nave. Por este método, tudo o que é produzido é reaproveitado, aumentando a autonomia da missão.
Os combustíveis
Ao contrário dos automóveis, que são movidos pelo calor gerado dentro do motor, os veículos espaciais são movidos pelo impulso gerado pelos gases produzidos durante a combustão. E ao contrário dos automóveis, as naves precisam levar tanto o combustível quanto o oxidante. Em um ônibus espacial, aqueles dois foguetes laterais que podemos ver durante o lançamento estão cheios de combustível sólido. Esse combustível é formado por alumínio em pó (o combustível), perclorato de amônio (o agente oxidante, que também é um combustível) e óxido de ferro III (um catalisador). Estas substâncias são misturadas a um polímero e formam uma pasta, que é então injetada dentro dos tanques dos foguetes. Durante a decolagem de uma nave, uma das reações que ocorre é:
Fe2O3
3 NH4CLO4(s) + 3 Al(s)
®
Al2O3(s) + AlCl3(s) + 6 H2O(g) + 3 NO(g)
Quando estes tanques ficam vazios,cerca de 3 minutos após a decolagem, eles são ejetados e uma equipe de resgate recupera-os no mar, para utilizá-los em missões futuras.
Depois de serem ejetados, entra em operação os motores da nave e eles passam a queimar o combustível que fica armazenado naquele tanque laranja, preso embaixo do ônibus espacial. Dentro desse tanque ficam armazenados hidrogênio e oxigênio líquidos, que quando queimam produzem vapor de água:
2 H2(l) + O2(l) ® 2 H2O(g)
Nas viagens à Lua, as naves das missões Apollo usaram outros tipos de combustíveis, pois hidrogênio e oxigênio são muito efusíveis, e os motores movidos à combustíveis sólidos têm o problema de serem difíceis de desligar e religar. Eram usados então dois líquidos, uma mistura de derivados de hidrazina (predominantemente metil hidrazina) e N2O4, que quando queimavam produziam um enorme volume de gás: 4 CH3NHNH2(l) + 5 N2O4(l) ® 9 N2(g) + 12 H2O(g) + 4 CO2(g)
Os combustíveis espaciais são geralmente perigosos. A metil hidrazina é um veneno mortal e o N2O4 é muito reativo, sendo armazenado em tanque resistentes à corrosão.

Como funciona o bafômetro?

O bafômetro é um aparelho que permite determinar a concentração de bebida alcoólica analisando o ar exalado dos pulmões de uma pessoa. É também conhecido pela denominação técnica “etilômetro”, devido às reações que envolvem o álcool etílico presente na baforada do suspeito e um reagente. Todos os tipos de bafômetros são baseados em reações químicas, e os reagentes mais comuns são dicromato de potássio e célula de combustível. A diferença entre estes dois reagentes é que o dicromato muda de cor na presença do álcool enquanto a célula gera uma corrente elétrica. O mais usado pelos policiais no Brasil é o de Célula de combustível, a química deste bafômetro você vê a seguir: 1. O álcool expirado reage com o oxigênio presente no aparelho, esta reação ocorre com a ajuda de um catalisador; 2. Ocorre a liberação de elétrons, de ácido acético e de íons de hidrogênio; 3. Os elétrons então passam por um fio condutor, gerando corrente elétrica. Um chip presente dentro do aparelho calcula a porcentagem e dá a concentração de álcool no sangue. Quanto mais álcool, maior será a corrente elétrica. E não existem desculpas para se negar a fazer o teste, como por exemplo: - Recusar a soprar o canudinho por ele estar contaminado: ele é descartável e tem uma válvula que impede que o ar de dentro volte para sua boca; - Dizer que não consegue assoprar? É preciso 1 litro e meio de ar para fazer a medição, é o equivalente a um sopro de cinco segundos. E mais, não adianta tentar disfarçar o hálito, mascar chicletes, tomar azeite, etc, todas essas artimanhas não o impedirão de perder a carteira e ter o veículo apreendido.
Por Líria Alves Graduada em Química Equipe Brasil Escola