quinta-feira, 30 de abril de 2009

Curiosidades sobre Química

Perguntas interessantes que um químico pode responder!

Como funciona o air bag dos carros?

O air bag é formado por um dispositivo que contém azida de sódio, NaN3. Este dispositivo está acoplado a um balão, que fica no painel do automóvel. Quando ocorre uma colisão, sensores instalados no pára-choques do automóvel e que estão ligados ao dispositivo com azida de sódio, produzem uma faísca, que aciona a decomposição do NaN3:


2NaN3(s) + O2 3N2(g) + Na2O2(s)

Alguns centésimos de segundo depois, o air bag está completamente inflado, salvando vidas.



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 hidrolisar 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 tanques resistentes à corrosão.


Qual é o princípio do catalisador dos carros?

Os catalisadores instalados nos automóveis são dispositivos que diminuem os níveis de emissão de gases poluentes. Basicamente, o catalisador dos carros é composto por uma cerâmica, muito parecida com uma colméia de abelhas, por onde os produtos da combustão passam. Esta cerâmica está impregnada com compostos contendo paládio, nióbio e outros metais nobres, que aliados ao calor gerado pela combustão, provocam várias reações:
CxHy + O2CO2 + H2O NOxN2 + O2 CO + O2CO2
A utilização de combustíveis adulterados pode provocar a degradação do catalisador, conhecida como "envenenamento". Antigamente era comum adicionar compostos contendo chumbo à gasolina para melhorar o desempenho do automóvel, mas esta prática foi proibida, pois além de ser nociva ao ser humano também danifica o catalisador. Um problema da gasolina brasileira é a presença de muitos compostos com enxofre, que também diminui a vida útil do catalisador (cerca de 7 anos).


Qual é o composto mais amargo que existe?


O composto mais amargo conhecido é o Bitrex ou, para os mais íntimos, N-[2-[(2,6-Dimetilfenil)amino]-2-oxoetil]-N,N-dietilbenzenometano-amino benzoato. Ele geralmente é adicionado a produtos muito tóxicos (por exemplo, inseticidas) como o objetivo de se evitar ingestões acidentais.


Qual é o composto mais doce que existe?

A maioria das escalas toma a sacarose com sendo de valor 1 e comparam a doçura relativa de outros adoçantes com a sacarose.
Nome Doçura Relativa Categoria D-Glicose 0,46 Alimento Natural Lactose 0,68 Alimento Natural D-Frutose 0,84 Alimento Natural Sacarose 1 Alimento Natural Ciclamato 30 Permitido na Europa, proibido nos EUA Aspartame 200 Permitido na Europa e nos EUA Sacarina 300 Permitido na Europa, proibido nos EUA Sucralose 650 Aprovado em poucos países Alitame 2000 Em testes Taumatina 3000 Permitido na Europa, permitido apenas em chicletes nos EUA Carrelame 160000 Derivado de Guanidina Bernardame 200000 Derivado de Guanidina Sucrononato 200000 Derivado de Guanidina Lugduname 220000 Derivado de Guanidina
Apesar de os adoçantes derivados de guanidina serem os mais "doces" da escala, dificilmente serão aprovados para o uso em alimentos, pois são necessárias outras qualidades além da doçura, como baixa toxicidade, não podem deixar gosto residual (aquele amargo que fica na boca depois de tomar coca cola diet), devem ser metabolisados ou excretados, etc.
O adoçante dos refrigerantes dietéticos é geralmente o aspartame. Como o aspartame degrada lentamente em soluções ácidas, eles têm um prazo de validade relativamente curto.
Em 1970 o FDA (agência de controle de alimentos dos Estados Unidos) proibiu o uso da sacarina, a partir de estudos que comprovavam a formação de tumores em cobaias que consumiram uma mistura de sacarina e ciclamato. Mas estudos posteriores não confirmaram se a mistura era realmente a causadora dos tumores, e atualmente a sacarina está em vias de ser aprovada novamente nos Estados Unidos.


Qual é o composto com o cheiro mais desagradável que existe?



Muitos compostos de enxofre com baixo peso molecular produzem reações adversas nas pessoas, mesmo se elas nunca tiveram contato com estes compostos antes, como as emissões do gambá (n-butiltiol). O ácido butanóico faz lembrar o cheiro de vômito e putricina (1,4-butanodiamina) e cadaverina (1,5-pentanodiamina) lembram a carne podre.




Qual é o composto com o cheiro mais agradável que existe?

A maioria das pessoas gosta do perfume de flores e aromas cítricos, que são formados em grande parte por misturas de compostos voláteis, geralmente derivados de terpenos. Alguns exemplos são o óleo de rosa, formado por 70-75 % de (E)-3,7-dimetil-2,6-octadien-1-ol e o óleo de bergamota (36-45 % de acetato de 3,7-dimetil-1,6-octadienila). Alguns aldeídos como o óleo de limão (75-85 % 3,7-dimetil-2,6-octadienaldeído) também possuem um cheirinho agradável.
Como são detectados os vazamentos de petróleo?

Muitos equipamentos são responsáveis pelo monitoramento direto e indireto das tubulações de óleo. Os sensores de pressão e fluxo monitoram as variações e disparam alarmes no caso de ultrapassarem os limites estabelecidos. Grande parte dos vazamentos ocorre nas junções entre os tubos, que são monitorados por várias câmeras de vídeo e sofrem inspeções constantemente.
Nas tubulações de difícil acesso, como no fundo do mar ou no subsolo, são utilizados robôs para a manutenção e amostras do solo e água próximos dessas tubulações são analisadas regularmente para se verificar se não há vazamentos. Também são utilizados aparelhos de raios-X para se observar se não há rachaduras dentro da tubulação.
Atualmente está sendo desenvolvido um tipo de sensor chamado de "nariz químico". Ele é instalado ao lado das tubulações e consegue "farejar" se está vazando óleo. O que acontece basicamente neste tipo de sensor é que ele possui uma câmara cheia com certas substâncias e quando moléculas de óleo (mesmo em concentrações muito baixas) entram em contato com essas substâncias, alteram suas propriedades elétricas ou óticas, de modo que possam ser detectadas.


Do que são feitos os corretivos do tipo "branquinho"?

A composição básica do "Liquid Paper" é: óxido de titânio (responsável pela cor branca na maioria das tintas) água (solvente) etanol (solvente, contribui para que a secagem seja rápida) polímero (para dar consistência) dispersantes (para manter a mistura uniforme)
Em 1951, Bette Nesmith Graham, uma secretária norte-americana, não gostava quando tinha que corrigir com um lápis-borracha uma página datilografada, pois borrava toda a folha e tinha que datilografar tudo novamente. Observando pintores que reformavam seu escritório, ela teve a idéia de produzir uma tinta branca à base de água que pudesse ser usada na correção dos seus trabalhos datilografados.
Usando a garagem e a cozinha de casa como laboratório e fábrica, ela foi gradualmente desenvolvendo um produto que foi se tornando bastante popular. Em 1956 ela batizou-o com o nome de "Mistake Out" e ofereceu à IBM, que recusou.
Quando a demanda explodiu, ela mudou o nome para "Liquid Paper" e o patenteou e registrou. Em 1975 sua firma empregava 200 pessoas e fabricava 25 milhões de unidades de Liquid Paper, distribuídas em 31 países. Em 1979 Bette Graham vendeu a companhia para a Gillette Corporation por 47,5 milhões de dólares. Bette Graham era também a mãe de Michael Nesmith, da banda The Monkees.

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 eletrônicas 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.

essa postagem foi extraida de http://www.ufsm.br/daquil/pag-div-cur.html Universidade Federal de Santa Maria

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