O que é a Química?

                                  

   Diferentemente do que muitos estudantes pensam, a Química é uma ciência que não está limitada somente às pesquisas de laboratório e à produção industrial. Pelo contrário, ela está muito presente em nosso cotidiano das mais variadas formas e é parte importante dele.

  Seu principal foco de estudo é a matéria, suas transformações e a energia envolvida nesses processos. A Química explica diversos fenômenos da natureza e esse conhecimento pode ser utilizado em benefício do próprio ser humano.

   Os avanços da tecnologia e da sociedade só foram possíveis graças às contribuições da Química. Por exemplo: na medicina, em que os medicamentos e métodos de tratamento têm prolongado a vida de muitas pessoas; no desenvolvimento da agricultura; na produção de combustíveis mais potentes e renováveis; entre outros aspectos extremamente importantes.

    Ao mesmo tempo, se esse conhecimento não for bem usado, ele pode (assim como vimos acontecer algumas vezes ao longo da história) ser usado de forma errada. De tal modo, o futuro da humanidade depende de como será utilizado o conhecimento químico. Daí a importância do estudo desta ciência.

   Esta seção foi preparada com o objetivo de ajudá-lo a decifrar esta ciência fascinante e que pode contribuir em muito para a melhoria de nossas vidas.

                         

CATALIZADOR AUTOMOTIVO

Materiais necessários:

• catalisador automotivo
• maçarico ou bico de bunsen
• suporte com garra

Passo 1

Obtenha um catalisador automotivo. Eu consegui salvar um pedaço do catalisador do meu carro, após ele ter um problema e ser substituido. A cerâmica estava quebrada, e o catalisador normalmente é um cilindro bem maior que o que pode ser visto no vídeo.

Prendemos a cerâmica com uma garra de metal a um suporte. Usando o maçarico, aquecemos o catalisador até que ele fique incandescente e emita uma luz vermelha alaranjada. Rapidamente fechamos o gás para apagar a chama e o abrimos novamente. Direcione o fluxo de gás para a área do catalisador que havia sido aquecida. Você irá observar que o catalisador continua incandescente enqunto houver passagem do gás.

Passo 2

O que acontece:

O catalisador de automóvel ou conversor catalítico, como também é conhecido, é uma peça fundamental para a redução dos gases poluentes pelos veículos. Catalisadores em geral aceleram as reações químicas, possibilitando que elas ocorram através de um caminho alternativo, com a participação da espécie catalítica. Ao final das etapas da reação, o catalisador é regenerado e pode participar novamente da reação. 

As funções do conversor catlítico são:

• queimar combustível que não tenha queimado ou tenha sofrido combustão incompleta, transformando-o em dióxido de carbono e água;
• oxidar o monóxido de carbono (CO) para dióxido de carbono (CO₂);
• reduzir óxidos de nitrogênio (NO, NO₂, N₂O) para nitrogênio e oxigênio. 

Quando o combustível contém compostos de enxofre, pode se formar o ácido sulfídrico (H₂S), que possui um odor muito desagradável e é tóxico.

No nosso experimento, quando passamos o gás butano pelo catalisador aquecido ele consegue queimar o gás na superfície da cerâmica. Como esta queima é exotérmica (libra energia), a cerâmica continua incandescente enquanto o gás passa por ela. 

Fotossíntese artificial pode ser o futuro das energias renováveis

Equipa de investigação está a desenvolver dispositivo utilizando nanotecnologia

2012-05-24

Investigadores do Grupo de Dispositivos Fotovoltaicos e Optoelectrónicos da Universidade Jaume I de Castellón, dirigido por Juan Bisquert, desenvolveu, utilizando nanotecnologia, um dispositivo com materiais semicondutores que, em meio aquoso, consegue gerar hidrogênio de forma autônoma  utilizando unicamente a luz solar. Esta tecnologia, que recebe o nome de fotossíntese artificial inspira-se na fotossíntese que ocorre na natureza. A produção de hidrogênio de forma eficiente utilizando materiais semicondutores e luz solar é um desafio crucial para tornar realidade uma mudança do modelo energético que se caracterize pela sustentabilidade, baseando-se em recursos inesgotáveis e com respeito pelo meio ambiente.

O rendimento energético do dispositivo não é, para já, suficiente para se pensar na sua comercialização. Os cientistas estão a explorar diferentes formas de melhorar a sua eficiência e demonstrar que esta tecnologia constitui uma alternativa real.

O hidrogênio é um elemento muito abundante na superfície da Terra, principalmente na sua forma combinada com oxigênio  ou seja, água (H2O). A molécula de hidrogênio (H2) contém muita energia que pode ser libertada quando se queima, devido à sua reação com o oxigênio atmosférico, sendo o único resíduo  do processo de combustão a água.

Para converter a água em combustível (H2) tem de se 'partir' a molécula H2O, separando os seus componentes. Para que o processo se realize se forma renovável (sem se recorrer a reservas fósseis) é necessário utilizar um dispositivo que empregue a energia da radiação solar sem nenhuma outra ajuda, que produza as reações químicas que consigam partir a água e formar hidrogênio  tal como acontece às folhas das plantas. Por isso, este dispositivo é chamado de folha artificial.

O dispositivo é submerso numa solução aquosa e quando se ilumina com uma fonte de luz, produz bolhas de hidrogênio  Os investigadores utilizaram uma solução com um agente oxidante e estudaram a evolução do hidrogênio produzido pelos fotões.

O desafio mais importante é compreender os processos físico-químicos que se produzem no material semicondutor e na sua reação com o meio aquoso, isto para racionalizar o processo de optimização do dispositivo.

A solução camaleão

Material:

• Três tigelas.

Compostos:

•   Sumo de limão.  
•  Água destilada.  
•  Líquido de lavar os fogões.  
•  Solução de cozimento da couve-roxa.

Procedimento:  

     1. Começa por deitar um pouco da solução de cozimento da couve-roxa 

nas três tigelas disponíveis.  

     2. Deita sumo de limão na primeira tigela e repara na mudança da cor da 

solução. (podes verificar que a solução fica vermelha)  

     3. Na segunda tigela deita água destilada. (podes verificar que a cor da 

solução não se altera)  

     4. Finalmente, verte um pouco de solução de limpeza de fogões na 

terceira tigela. (podes verificar que a solução fica verde escura)

CONCLUSÃO:

   Como podes ter reparado, a solução do cozimento da  couve-roxa pode ser utilizada como um 

indicador ácido/base. Ou seja, podes utilizar esta  solução para distinguir uma solução ácida de 

uma alcalina ou neutra. 

    Um indicador ácido/base é um ácido orgânico fraco ou uma base orgânica fraca. A sua forma não 

dissociada difere a nível de cor da sua forma como  base conjugada ou como ácido conjugado. 

    Devido a este facto, a cor da solução de cozimento da couve-roxa depende da acidez (pH<7) ou da 

alcalinidade da solução que lhe é adicionada (pH>7). Quando utilizares couve-roxa em saladas 

podes verificar que a cor adquirida pelo sumo desta é a cor vermelha, isto porque adicionaste 

vinagre (ácido) à solução. Por sua vez, se na preparação duma sopa de couve-roxa utilizares água 

da torneira, podes verificar que a solução fica azul. Isto porque a água da torneira é uma base 

fraca. Experimenta!

Brasileiros produzem diamantes em laboratório

Processo envolve a activação de um gás

2012-01-03

“Diamonds are a girl's best friend” (os diamantes são os melhores amigos das mulheres), já cantava a Marilyn Monroe, em «Os homens preferem as loiras». Esta forma alotrópica do carbono, de fórmula química C, é comercializada como uma gema preciosa e o valor que lhe é agregado reside no facto de ter total ausência de impurezas e de cor.

No entanto, para uso industrial, são escolhidos diamantes, sendo estes mais acessíveis e desenvolvidos a partir de estudos em laboratório. Podem ter diversas aplicações, como ferramentas de corte, perfuração de rochas para extracção de petróleo no pré-sal.

Um projecto temático de “Novos materiais, estudos e aplicações inovadoras em diamante-CVD, diamond-like-carbon (DLC) e carbono nanoestruturado obtidos por deposição química a partir da fase vapor” está a ser desenvolvido no Laboratório Associado de Sensores e Materiais do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, no Brasil e visa avançar no conhecimento básico sobre diamantes produzidos artificialmente.

A equipa trabalha com materiais de carbono produzidos por meio de técnicas de deposição química a partir da fase de vapor – um processo conhecido internacionalmente pela sigla CVD, de Chemical Vapor Deposition. O processo envolve a activação de um gás, o que pode ser feito ao se alterar a temperatura, fazer um plasma ou, no caso de diamante, pelo uso de filamento aquecido.

A partir de reacção desse gás reactivo é feita a deposição de materiais sobre superfícies, processo conhecido como “crescimento” e usado para produzir o diamante CVD, o DLC (diamond-like carbon) e os nanotubos de carbono.

Geralmente, os diamantes são formados em camadas profundas, em ambientes de alta pressão e temperatura elevada e estes exemplares mantêm característica semelhantes às dos encontrados na natureza, sendo também condutores térmicos e transparentes.

Extintor Caseiro

Material:

• Jarra grande e transparente.

• Jarra pequena e transparente.

• Duas velas.

• Copo de vidro.

Compostos:

• Bicarbonato de sódio.
• Vinagre.

Procedimento:

1. Coloca as duas velas na jarra de menor dimensão. (a fixação das velas

pode ser feita com a ajuda da sua própria cera. A jarra mais pequena pode ser

substituída por um prato de sobremesa)

2. Deita meio copo de bicarbonato de sódio na jarra mais pequena.

3. Coloca a jarra mais pequena no interior da maior. (se não tiver uma jarra

grande, utilize uma bacia. A bacia tem de ter uma altura maior do que as velas)

4. Adiciona um copo de vinagre ao bicarbonato de sódio.

5. Podes verificar que o vinagre começa, de imediato, a reagir com o

bicarbonato de sódio.

6. Observa qual a vela que se apaga em primeiro lugar. A mais alta ou a

mais baixa?

• A vela mais baixa apagou por primeiro pois, a combustão é resultado da união do oxigénio com outras substâncias. Os extintores usuais funcionam removendo um dos ingredientes essenciais para a combustão -o oxigénio. A reacção entre o bicarbonato de sódio e o ácido acético (vinagre) produz o dióxido de carbono. O dióxido de carbono é um gás incolor, inodoro e mais denso do que o ar. À medida que se vai formando dióxido de carbono, a partir da reacção, este vai ocupando um volume cada vez maior, no fundo da jarra. Num determinado instante, o nível de dióxido de carbono passa a altura da vela mais pequena, deixando de existir uma concentração de oxigénio suficiente para a combustão, apagando-se assim a vela. Com o decorrer da reacção, o nível de dióxido vai aumentando até chegar à altura da vela maior, apagando-se esta igualmente.

Este frasco contém o cheiro do espaço!

Químico britânico recria odor cósmico

2012-08-02

O Espaço tem cheiro. Mas, a que se assemelha? Cada astronauta tem uma ideia diferente; uns dizem que parece o odor de carne queimada ou pólvora, para outros, equivale a um cheiro doce e metálico. No entanto, é de consenso que este aroma cósmico não é agradável.

A Nasa quer defini-lo e pediu a um investigador britânico para recriar o cheiro do Espaço em laboratório, para que os astronautas se habituem a ele, durante treinos de climatização, antes de voarem e assim, não serem apanhados de surpresa.

Steve Pearce, o químico de aromas, já tinham anteriormente feito uma instalação artística olfactiva, na qual imitava o cheiro da estação espacial Mir. Numa entrevista ao Discovery Space, Pearce diz que o aroma recriado era qualquer coisa próxima com “pés suados e odor corporal, misturado com acetona e gasolina”.

Alguns astronautas revelaram mesmo que o cheiro fica impregnado na roupa espacial, luvas, capacete e ferramentas. Além disso, é ainda “mais forte quando os tecidos são revestidos de metal ou superfícies plásticas”.

Apesar de não saber a que se assemelha exactamente, Pearce revela que adoraria ir até ao Espaço para cheirá-lo.

CURIOSIDADE

• Porque o mundo é colorido?

  A luz é produzida quando elétrons vibram, indo e voltando rapidamente entre vários níveis de energia que existem na eletrosfera de um átomo. Para cada salto, é emitido um fóton, que é uma luz monocromática, de comprimento de onda (cor) bem definido. Deste fato resultam os espectros de emissão, formados por raias ou bandas coloridas, que servem inclusive, para identificar o átomo emissor da luz. Em temperaturas elevadas átomos com muitos elétrons emitem tantas raias que o espectro se torna contínuo e a presença simultânea de todas as cores se traduz na cor branca. 

1. Um objeto é branco quando reflete todas as cores. 
2. Um objeto é preto quando absorve todas as cores. 
3. Um objeto é vermelho quando reflete a cor vermelha e absorve as demais cores.

 

CURIOSIDADE

• Porque o milho da pipoca estoura?

   O milho é um alimento muito duro e dentro dele está retido pequenas bolhas de ar. Quando o milho esquenta, o ar retido tenta expandir-se, aumentando mais de 20 vezes o seu volume. As moléculas do ar movimentam-se com rapidez e pressionam cada vez mais fortemente as paredes resistentes das pequenas bolhas, até que elas se rompem e os grãos de milho explodem em pipocas leves e macias.

CURIOSIDADE:

• Porque um alimento é mais calórico que o outro?

   Os alimentos contêm valores energéticos. Esses “valores energéticos” correspondem à energia liberada nas reações químicas do metabolismo desses alimentos no organismo. Se dizemos que o chocolate tem muita caloria, na verdade queremos dizer que nas reações do metabolismo do chocolate no organismo, há liberação de muita energia.