Diário de um Químico Digital

A imagem acima é o resultado de uma observação direta de um orbital atômico de um elétron - uma função de onda atômica real! Para capturar a imagem, pesquisadores utilizaram um novo microscópio quântico - um novo dispotivo que literalmente permite aos cientistas penetrar no reino quântico.

A estrutura de um orbital é o espaço em um átomo que está ocupado por um elétron. Mas quando tentam descrever as propriedades super-microscópicas da matéria, os cientistas têm se baseado nas funções de onda - uma forma matemática de descrever estados difusos (fuzzy) de partículas, em particular aqueles que apresentam coordenadas espaciais e temporais.

Tipicamente, físicos quânticos usam equações como a de Schrödinger para descrever esses estados, normalmente fazendo surgir números complexos e gráficos mais complexos ainda.

Até esse ponto, os cientistas nunca tinham conseguido observar realmente a função de onda. Tentando capturar um vislumbre da exata posição de um átomo ou o momentum de seu único elétron tem sido como tentar capturar um enxame de mosquitos com uma mão; observações diretas têm a desvantagem de perturbar a coerência quântica. O que tem sido requerido para capturar um estado quântico completo é uma ferramenta que pode estatisticamente realizar a média sobre muitas medidas feitas ao longo do tempo.

Mas como magnificar os estados microscópicos de uma partícula quântica? A resposta, de acordo com um grupo de pesquisadores internacionais, é o microscópio quântico - um dispositivo que usa a microscopia de fotoionização para visualizar estruturas atômicas diretamente.

A pesquisadora Aneta Sotolna (Institute for Atomic and Molecular Physics - Holanda) escreveu para o Physical Review Letters, descrevendo como ela e seu grupo mapearam a estrutura nodal de um orbital atômico de um átomo de hidrogênio colocado em um campo elétrico estático (corrente contínua).

Após bombardear o átomo com pulsos rápidos e alternados de laser, os elétrons ionizados escaparam e seguiram uma trajetória particular para um detector 2D. Existem muitas trajetória que podem ser tomadas pelos elétrons para atingir o mesmo ponto no detector, assim fornecendo aos pesquisadores com um conjunto de padrões de interferência - padrões que refletem a estrutura nodal da função de onda.

E os pesquisadores conseguiram fazer isso usando uma lente eletrostática que magnifica a onda eletrônica que sai mais de 20.000 vezes.

Imagem: Exemplos de quatro estados quânticos do átomo de hidrogênio. A coluna central mostra as medidas experimentais, enquanto a coluna à direita mostra a resolução da equação de Schrödinger dependente do tempo - e eles concordam muito bem.

Olhando adiante, os pesquisadores planejam usar a mesma tecnologia para observar como os átomos reagem a um campo magnético.

Você pode ler o estudo completo na Physical Review Letters: "Hydrogen Atoms under Magnification: Direct Observation of the Nodal Structure of Stark States."

Fontes suplementares: Physics World, American Physical Society.

Imagens: APS/Alan Stonebraker.

FONTE

Veja as partes 1 e 2 aqui!

Hipoclorito de sódio é um composto salino cuja fórmula mínima é NaClO.

O principal uso do hipoclorito de sódio é como desinfetante/alvejante, aparece como ingreditente principal das águas sanitárias.

Aqui no RS, uma das marcas mais icônicas de água sanitária é a Qboa. (Não, eu não ganhei nada de $$$ para fazer divulgação desse produto.)

O que são alvejantes?

Eles são uma mistura de produtos químicos, sendo que o principal constituinte é uma solução de hipoclorito de sódio (NaOCl) cuja concentração varia de 3 a 6% (massa/volume = 3-6 g de NaOCl por 100 mL de solução aquosa).

Muitas vezes, pequenas quantidades de hidróxido de sódio (NaOH - a famosa soda cáustica), peróxido de hidrogênio (H2O2 - água oxigenada) e hipoclorito de cálcio [Ca(ClO)2].

Os alvejantes são usados para descolorir roupas ou tecidos, branquear ou desinfetar roupas e superfícies, e é um dos produtos mais utilizados na limpeza de cozinhas e banheiros.

Na agricultura o hipoclorito de sódio é usado amplamente.

A indústria química, de tintas, de cal, de alimentos, de vidro, de papel, farmacêutica, de produtos sintéticos e de tratamento de resíduos também utilizam em grande escala esse produto.

No caso do tratamento de resíduos, o hipoclorito de sódio é adicionado com o fim de reduzir odores, desde que o NaOCl neutraliza o gás sulfídrico (H₂S - cheiro de ovo podre) e a amônia (NH3 - cheiro de peixe).

Também é utilizado para desentoxicar banhos de cianeto usados no processo de galvanização, e para prevenir o crescimento de algas e cracas em torres de refrigeração.

Em piscinas e reservatórios de água, serve para purificar e manter limpos os estoques desse precioso líquido.

Quem inventou os alvejantes?

Em 1785, o francês Claude Louis Bertholet lançou o primeiro alvejante baseado em hipoclorito de sódio.

O produto, batizado de "liqueur de javel" (licor de alvejante), foi utilizado inicialmente para branquear algodão, mas logo começou a se popularizar e aser usado para branquear outras fibras naturais e também para remover manchas de roupas.

Na Fraça, hipoclorito de sódio ainda é conhecido por "eau de Javel" (água de alvejante).

Qual a aparência do hipoclorito de sódio?

É um pó branco que dissolve bem em água e rende uma solução de cor amarelado com odor característico.

Diferentes concentrações de hipoclorito de sódio apresentam diferentes potenciais em termos de efeito alvejante.

Para uso doméstico, o alvejante costuma conter 5% de hipoclorito de sódio, o pH (índice que indica a acidez de soluções) da água sanitária fica em torno de 11 (básico).

Além disso, o contato com a pele pode provocar irritações.

Alvejante concentrado (10-15% de hipoclorito de sódio) é altamente alcalino (básico, pH em torno de 13) e é tão corrosivo que pode queimar a pele ao mais simples contato.

Como ele é produzido?

O processo original desenvolvido por Bertholet envolvia passar gás cloro (Cl₂) através de uma solução de carbonato de sódio (Na2CO3), mas a solução resultante de hipoclorito de sódio era muito fraca. De fato, a adição de gás cloro à água rende tanto ácido clorídrico (HCl) quanto ácido hipocloroso ((HClO).

Cl₂ + H₂O  HOCl + HCl(aq)

Adição de sal a esta mistura permite a formação de uma solução aquosa de hipoclorito de sódio.

Do equilíbrio abaixo, você pode ver que a adição de ácidos a essa solução levará à reação à produção de gás cloro (à esquerda na reação abaixo).

Cl₂ + 2 NaOH  NaCl + NaOCl + H₂O

Assim, para que a reação prossiga no sentido direto (produção de hipoclorito) é necessário adicionar álcalis (bases), tais como o NaOH.

Um método de produção mais efetivo foi inventado na década de 1890 por E.S. Smith e envolvia eletrolisar uma solução salina para produzir NaOH e gás cloro, os quais eram misturados para formar o hipoclorito.

Nos dias atuais, o único método de escala industrial usado para a produção de hipoclorito é chamado de processo Hooker, e é apenas uma versão melhorada do processo de Smith.

Neste, o gás cloro (Cl2) é passado por uma solução resfriada de NaOH (hidróxido de sódio), formando o hipoclorito de sódio (NaOCl), com cloreto de sódio (NaCl - sal comum) como principal subproduto.

A reação de desproporcionamento (O Cl2 é simultaneamente oxidado e reduzido) é completada através de eletrólise, e a mistura deve ser mantida abaixo de 40ºC para prevenir a formação indesejada de clorato de sódio (NaClO3).

Cl₂ + 2 NaOH  NaCl + NaOCl + H₂O

Como o alvejante funciona?

O hipoclorito de sódio é altamente reativo, e também é muito instável.

Se deixado exposto à atmosfera, o gás cloro "evapora" da solução a uma taxa considerável, e se for aquecido o hipoclorito de sódio produz sal comum e oxigênio. Isso também acontece quando ele entra em contato com ácidos, luz solar, certos metais, muitos gases, e é uma das razões pelas quais a água sanitária pode ser usada em larga escala - após o uso ela se decompõe em produtos benignos (sal e água) os quais podem ser despejados no sistema de esgotos sem problemas.

O alvejante funciona de diversas maneiras. O ácido hipocloroso (HClO) é um agente oxidante muito forte (até mais forte que o gás cloro - Cl2), e pode reagir com e destruir muitos tipos de moléculas, incluíndo os corantes orgânicos presentes nas roupas.

Também o íon hipoclorito se decompõem em cloreto (Cl-) e em uma forma muito reativa de oxigênio:

2ClO^-  2Cl^- + O₂

O HClO (e em menor extensão o Cl2 e o oxigênio ativo) podem então ativar as ligações químicas de um composto colorido (e eles costumam possuir muitas ligações duplas conjugadas prontinhas para sofrer ataque químico), ou destruir os grupos cromóforos (a parte da molécula que confere cor ao composto por doação ou remoção de densidade eletrônica), ou convertendo as ligações duplas nos cromóforos em ligações simples, fazendo com que a molécula perca a capacidade de absorver luz visível.

Quando ele reage com micróbios, o hipoclorito de sódio ataca as proteínas das células causando a agregação destas e dos micróbios e fazendo com que eles morram.

Ele também pode causar a "queima" das membranas celulares. Esse ataque de amplo espectro faz com que o alvejante seja efetivo contra uma enorme gama de bactérias.

O hipoclorito de sódio é alcalino, e a água sanitária também contém NaOH para fazer a solução ficar ainda mais alcalina.

Duas substâncias são formadas quando o hipoclorito de sódio se dissolve em água: Elas são o ácido hipocloroso (HClO) e o íon hipoclorito (OCl^-), a proporção das duas substâncias é determinada pelo pH da solução.

Efeitos colaterais perigosos

NH₃ + NaOCl  NaOH + NH₂Cl

NH₂Cl + NaOCl  NaOH + NHCl₂

NHCl₂ + NaOCl  NaOH + NCl₃

Outra reação possível com alguns produtos caseiros, tais como surfactantes e fragrâncias produz compostos orgânicos voláteis clorados (VOCs), tais como o tetracloreto de carbono (CCl₄) e o clorofórmio (CHCl₃), os quais podem ser danosos à saúde.

No entanto, o benefício gerado pela limpeza e desinfecção dos cômodos da sua casa provavelmente valem o risco corrido pela presença dessas substâncias na área de serviço (principalmente o risco de formação de VOCs).

A água sanitária pode reagir violentamente com peróxido de hidrogênio para produzir gás oxigênio O₂::

H₂O₂(aq) + NaOCl(aq)  NaCl(aq) + H₂O(l) + O₂(g)

No Brasil, se você necessitar de auxílio técnico para a manipulação de substâncias potencialmente tóxicas ou letais, contate o CIT da sua região através dos contatos abaixo:

Centros para buscar atendimento nas capitais

Região Sudeste

Belo Horizonte
Serviço de Toxicologia de Minas Gerais Endereço: avenida Professor Alfredo Balena, 400 - 1º andar - Santa EfigêniaHospital João XXIIITelefone: (31) 3224-4000 / (31) 3239-9308 / 3239-9224 / 0800-722-6001

São Paulo
Centro de Assistência Toxicológica - Instituto da Criança da Faculdade de Medicina da Universidade de São PauloEndereço: Hospital das Clínicasavenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 647 - 3º andar - Instituto da Criança - PinheirosTelefone: (11) 3069-8571 / 3088-7645 / 0800-148-110

Vitória
Centro de Atendimento Toxicológico do Espírito Santo - TOXCENEndereço: Hospital Infantil Nossa Senhora da GlóriaAlameda Mary Ubirajara, 205 - Santa LúciaTelefone: (27) 3137-2400 / 3137-2406 / 0800-283-9904

Região Sul

Curitiba
Centro de Controle de Envenenamentos de CuritibaSupervisora: Drª Marlene EntresEndereço: Hospital de Clínicas da UFPRRua General Carneiro, 180Telefone: (41) 3264-8290 / 3363-7820 / 0800-410-148

Florianópolis
Centro de Informações Toxicológicas de Santa CatarinaEndereço: Universidade Federal de Santa Catarina - Hospital Universitário - Bairro TrindadeTelefone: (48) 3721-9535 / 3721-9173 / 3331-9083 / 3331-9173 / 3331-9535 / 0800-643-5252

Porto Alegre
Centro de Informação Toxicológica do Rio Grande do SulEndereço: Rua Domingos Crescêncio, 132 - 8º andar - SantanaTelefone: (51) 2139-9200 até o 9299 / 0800-721-3000

Região Norte

Belém
Centro de Informações Toxicológicas de BelémEndereço: Hospital Universitário João de Barros BarretoRua dos Mundurucus, 4487 - GuamáTelefone: 0800-722601 / (91) 3249-6370 / 3259-3748

Manaus
Centro de Informações Toxicológicas do AmazonasEndereço: Hospital Universitário Getúlio Vargasavenida Apurinã, 4 - Praça 14Telefone: (92) 3622-1972 / 3621-6502 / 3621-6500 / 0800-722-6001

Região Nordeste

Aracaju
Centro de Informação e Assistência Toxicológica de SergipeEndereço: avenida Tancredo Neves, s/nº - Hospital Governador João Alves Filho - CapuchoTelefone: (79) 3259-3645 / PABX do Hospital (79) 3216-2600 Ramal 2677

Fortaleza
Centro de Assistência Toxicológica de FortalezaEndereço: Instituto Dr. José FrotaRua Barão do Rio Branco, 1816 - CentroTelefone: (85) 3255-5050 / 3255-5012

João Pessoa
Centro de Assistência Toxicológica da ParaíbaEndereço: Hospital Universitário Lauro WanderleyCidade Universitária - Campus ITelefone: (83) 3216-7007 / 3224-6688 / 3262-0555 / 0800-722-6001

Recife
Centro de Assistência Toxicológica de PernambucoEndereço: Hospital da Restauração - 1º andarAvenida Agamenon Magalhães, s/nº - DerbyTelefone: (81) 3181-5458 / 3181-5400

Salvador
Centro de Informação Anti-Veneno da BahiaEndereço: Hospital Geral Roberto SantosRua do Saboeiro, s/nº - CabulaTelefone: (71) 3387-4343 / 3387-3414 (diretoria) / 0800 284-4343

Teresina
Centro de Informações Toxicológicas (Citox)Endereço: Rua 19 de novembro, 1865 - Bairro PrimaveraTelefone: (86) 3221-9608 / 3216-3660 / 3216-3662 / 0800-280-3661 (Vig. Sanitária)

Região Centro-Oeste

Brasília
Centro de Informação e Assistência Toxicológica do Distrito FederalEndereço: LACEN-DF - SGAN - nº 601 Norte Telefone: (61) 3225-6512 / 3325-6773/ 0800 644-6774

Campo Grande
Centro Integrado de Vigilância Toxicológica de Mato Grosso do SulEndereço: Hospital Regional do Mato Grosso do SulAvenida Engenheiro Luthero Lopes, 36 - Bairro Aero RanchoTelefone: (67) 3386-8655 / 3378-2558 / 3318-1670 / 0800-722-6001

Cuiabá
Centro de Informação Anti-Veneno de CuiabáEndereço: Hospital Municipal e Pronto Socorro de CuiabáAvenida General Vale, 192 - Bairro BandeirantesTelefone: (65) 3051-9454 / 3051-9450 / 3617-1374 / 0800- 722-6001

Goiânia
Centro de Informações Tóxico-Farmacológicas de GoiásEndereço: Superintendência de Vigilância SanitáriaAvenida Anhanguera, 5195 - Setor CoimbraTelefone: (62) 3291-4350 / 3201-4110 / 3201-4111/ 0800-646-4350

FONTE

Mais um excelente vídeo do pessoal do "A Química das Coisas" da Universidade de Aveiro.

Há algum tempo atrás, escrevi sobre as propriedades químicas da cafeína no meu humilde blog. Você pode conferir a matéria CLICANDO AQUI.

Já nesse outro post aqui eu achei um link para uma tabela contendo a quantidade de cafeína presente nas principais bebidas estadunidenses, européias e da oceania.

A tabela é dinâmica, não tem como eu publicá-la no meu humilde blog, dá para colocar apenas umas imagens dela para vocês terem uma ideia.

O que é interessante notar é que os britânicos, pelo visto, não são muito chegados em cafeína, já que a bebida com maior quantidade da substância (mg de cafeína por 100 mL de bebida) é um Starbucks Grande Cofee. Só 69,7 mg/100 mL!!!! (Isso é bastante cafeína, eu só falei o contrário para ressaltar o quanto me apavorei com a quantidade de cafeína que os estadunidenses consomem.)

Dê uma passada no site e veja outras maravilhosas bebidas cafeinadas e escolha a sua para curar a ressaca adquirida na virada do ano.

É isso mesmo que você leu, nossos átomos vieram das estrelas.

O autor dessa frase clássica é o grande escritor Carl Sagan, um dos caras que mais me fez admirar a ciência quando eu era criança.

No início do Universo, com o tal do Big Bang (a grande explosão), surgiram  os primeiros átomos de hidrogênio.

Daí para a frente, incontáveis bilhões de anos se passaram até que o "combustível" das estrelas entrasse em processo de escassez (pode até demorar, mas o hélio dos núcleos solares um dia acaba) e acontecesse a "extinção" desse material.

Outros incontáveis bilhões de anos se passaram até que novas e sucessivas reações de fusão nuclear produzissem o átomo mais pesado que é possível produzir através de fusão e com balanço energético favorável, o Ferro.

Bom, o fato é que depois que os núcleos estelares entram em decadência, dependendo do raio da estrela, eles esfriam e acabam se tornando imensas fontes de minerais.

É daí que surgiram os diversos elementos químicos encontrados em nosso planeta e em corpos celestes similares.

Como eles se espalharam? Bom, isso é assunto para outro post informal como esse.

Para entender com mais facilidade o que falei acima, assisam ao vídeo do Neil de Grasse Tyson, um dos maiores divulgadores da ciência da atualidade.

Para quem não o conhece, digamos que ele ficou famoso por ter se tornado o personagem central de um meme graças a uma pose feita durante uma entrevista.

Então, da próxima vez que disserem que você não é nada, pare e pense o seguinte:

Você é filho das estrelas e é mais uma parte do Universo.

Se você está aqui, é porque as reações nucleares prepararam o caminho para que tudo que o rodeia e até mesmo o seu corpo pudesse tomar forma.

Independente de crenças pessoais, essa é a mais bela verdade que o Cosmo colocou à disposição de todos nós:

Do pó estelar viemos e para o pó estelar retornaremos!

Obrigado a todos por acompanharem sempre este blog.

Um excelente novo ano e que em 2013 possamos continuar a falar sobre esses e outros surpreendetes fatos científicos.

P.S.: A ideia para esse post veio do HypeScience.

Você não leu o título errado, é isso mesmo, a palavra SUPER está grafada duas vezes!

O vídeo a seguir trata de uma inovação surpreendente no campo da nanotecnologia.

Cientistas da UCLA espalharam óxido de grafite sobre um filme plástico, colocaram no leitor de DVD de um aparelho de som igualmente caseiro e, em menos de um minuto eles obtiveram grafeno.

Grafeno, para quem não sabe, é uma "folha" formada apenas por átomos de carbono e é a matéria-prima dos nanotucos de carbono. (Vejam as imagens abaixo.)

Esse aqui é o grafeno:

Eles pegaram esse grafeno produzido de forma tão simples e conectaram um LED ao  filme de grafeno.

O LED não só acendeu como permaneceu aceso por 5 minutos. O grafeno produzido acumulou carga elétrica e agiu como uma fonte de enegia limpa e barata. Eles produziram um super-supercapacitor. :)

Se no futuro teremos baterias ecologicamente corretas baseadas nessa tecnologia, não posso dizer, mas que é uma descoberta impressionante, isso é!

Aqui o perfil do doutorando Mahel El-Kady, da Universidade do Cairo.

Semana que vem, escreverei um post tentando explicar como funciona esse supercapacitor.

Ah, aqui tem um outro post meu sobre nanotecnologia.

DIca do Sendentário.