Mês: setembro 2008

Naftaleno no espaço


Naftaleno é o principal componente da naftalina, um hidrocarboneto aromático cuja molécula é composta de dois anéis benzênicos condensados.

Esta semana um time de cientistas liderado por pesquisadores do Instituto Astrofísica de Canarias (IAC) conseguiu identificar naftaleno no meio interestelar. A detecção desta molécula sugere que um grande número de componentes chave na química prebiótica terrestre estavam presentes na materia interestelar da qual o Sistema Solar foi formado. Os pesquisadores Susana Iglesias Groth, Arturo Manchado e Aníbal García , em colaboração com Jonay González (Paris Observatory)  e David Lambert (University of Texas), publicaram esta descoberta no Astrophysical Journal Letters.

O naftaleno foi descoberto em uma região de formação de estrelas na constelação de Perseus, na direção da estrela Cernis 52. “Nós detectamos a presença do cátion naftaleno em uma nuvem de matéria interestelar localizada a 700 anos-luz da Terra”, disse o pesquisador do IAC Susana Iglesias Groth. A banda espectral encontrada nesta constelação coincide com as medidas laboratoriais deste cátion.

Iglesias Groth ainda diz, “nós planejamos investigar se outros hidrocarbonetos mais complexos existem na mesma região, incluindo aminoácidos.”. Quando submetido a rediação ultravioleta e combinado com água e amônia, ambos muito abundantes no meio interestelar, o naftaleno reage e é capaz de produzir uma grande variedade de aminoácidos e naftoquinonas, moléculas precursoras para as vitaminas.

Todas estas moléculas tem papel fundamental no desenvolvimento da vida, como conhecemos, na Terra. De fato, o naftaleno já é encontrado em meteoritos que continuamente caem na superfície da Terra, e isot seria ainda mais frequente na epoca que precedia o aparecimento de vida.

O trabalho destes pesquisadores também propicia o melhor entendimento de um dos problemas mais intrigantes na espectroscopia de meios interestelares. Nos últimos 80 anos, se conhece a existência de centenas de bandas espectroscópicas (então chamadas de bandas difusas) associadas à matéria interestelas, mas a identificação do agente causador permanecia um mistério.

Evidence for the Naphthalene Cation in a Region of the Interstellar Medium with Anomalous Microwave Emission
S. Iglesias-Groth, A. Manchado, D. A. García-Hernández, J. I. González Hernández, and D. L. Lambert
The Astrophysical Journal Letters
2008 September 20, Vol. 685, No. 1: pp. L55-L58
https://dx.doi.org/10.1086/592349

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

Hélio – próximo ao zero absoluto


As preocupações com as reservas de petróleo estão todo o dia na mídia e são válidas. Menos popular, e igualmente preocupante, é a possibilidade da diminuição dos estoques de hélio disponíveis em escala industrial. Ou então, qualquer alteração significativa no preço do produto.

A falta deste gás inerte traria significativas dificuldades para o desenvolvimento tecnológico e manutenção do funciomamento de diversos equipamentos. Os usos variam de refrigeração de aparelhos de ressonância magnética até simples balões de festa.

Em pesquisa científica o hélio tem uma aplicação ainda mais crucial. Por apresentar uma temperatura de ebulição de 2,4K (−268.93 °C) o seu valor está no alto poder de refrigeração, um fator crucial principalmente em aplicações que demandam a existência da supercondutividade em algum aparato.

Por possuir uma temperatura de liquefação extremamente baixa o gás foi o último a ser liquefeito, e a tarefa foi conseguida por Heike Kamerlingh Onnes, em 1908, em uma acirrada competição com James Dewar. Esta história é narrada no excelente documentário Absolute Zero, da BBC.

Qualquer método de produção artificial de hélio não asseguraria o mínimo das exigências de consumo atual.
O preço do gás dobrou nos últimos 5 anos e a demanda crescente causou preocupação na comunidade científica americana. A decisão de venda de reservas estratégicas causou reação resultando em um relatório da National Academy of Sciences com a alertas sobre os níveis de estoque nos EUA. Outras fontes de informação alegam que a falta total de hélio no planeta não seria ponto de preocupação para um futuro próximo, e que reservas naturais em diversas partes do mundo poderiam garantir um abastecimento constante por muitos anos.

A imagem que ilustra este artigo contém um curioso alerta: “Inalar hélio para alterar a voz pode ser fatal e não deve ser permitida”. O aviso existe porque algumas pessoas gostam de brincar com o hélio, pois a inalação resulta em uma voz modificada por alguns segundos, ficando parecida com a voz do Pato Donald. O cilindro indica também que o gás é de alta pureza. Nesta caso seria um desperdício de dinheiro usar para alguma brincadeira boba e perigosa.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

Hidrogênio, o primeiro e mais velho

queimando balão de hidrogênio
Hidrogênio, o primeiro da turma dos elementos da tabela periódica. Ficou em primeiro porque a nossa clássica tabela periódica tem como um dos critérios de organização o número de prótons. E o hidrogênio, com um próton (e um elétron), lidera a sequência.
Obter hidrogênio não é muito complicado, basta reagir certos ácidos com certos metais (magnésio e ácido clorídrico, por exemplo). Por isso a obtenção do gás já tinha sido documentada por T. Von Hohenheim (Paracelsus) lá pelo século XVI, em uma reação de metal com ácido. Mas para alguém receber mérito pela descoberta de um elemento químico não basta obter, é preciso perceber que se trata de algo novo e realizar a caracterização do elemento.
O químico Roberto Boyle (1670) também obteve hidrogênio pelo mesmo método, mas novamente sem realizar caracterizações.
Após sequencias dessas produções de hidrogênio, sem caracterização, foi Henry Cavendish, que em 1766 percebeu que o hidrogênio era uma nova substância, batizando a descoberta como “ar inflamável”. É bom lembrar que esta obtenção de hidrogênio resultou na molécula, H2.
O gás(H2) é incolor, sem cheiro e muito leve. Coisas incolores tem o mau costume de não aparecer em fotos. 🙂 Portanto não tenho como ilustrar este texto com uma foto do gás.

No vídeo abaixo, feito por uma equipe da Universidade de Nottingham, eles demonstram a queima de um balão cheio de hidrogênio. A chama da explosão ficou amarelada provavelmente devido a impurezas próximas ao balão e chama que usaram para queimar. A queima do hidrogênio produz uma chama de cor fraca e difícil de visualizar.

Tenha calma, a explosão é demonstrada no final do vídeo.

O hidrogênio é velho porque boa parte dele tem a mesma idade do universo! Várias moléculas do seu corpo contém algum hidrogênio, portanto você é formado de coisas com mais de 13,7 bilhões de anos.
Isto porque o hidrogênio foi um dos elementos (outros também leves se formaram) majoritariamente formados no Big Bang (nos primeiros 3 minutos do universo).
Além disso os outros elementos da tabela periódica também surgiram devido a fusão de hidrogênio em estrelas, em uma cascata de eventos, chamadas de nucleosíntese.

Leia também
A economia baseada no hidrogênio

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

Fusão de metal em água quente

Uma mistura eutética é obtida quando dois ou mais sólidos (uma liga metálica, por exemplo) apresentam um ponto de fusão baixo em relação aos componentes puros.

Uma destas listas é conhecida como metal de Wood e é uma mistura de 50% de bismuto, 26,7% de chumbo, 13,3% de estanho e 10% de cádmio (em peso). Para este caso o ponto de fusão é de aproximadamente 70 oC.
Com este baixo ponto de fusão é possível conseguir o interessante efeito de fundir um metal em água quente.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

Quatro leis que guiam o universo

Peter Atkins é um famoso escritor de livros sobre química, em especial sobre físico-química. No livro ´Four Laws That Drive the Universe´ Atkins promete explicar os conceitos de temperatura, energia, entropia e as leis da termodinâmica. O livro possui poucas deduções matemáticas, o que não é comum em físico-química, e pode ser uma excelente forma de agradar aqueles que preferem evitar longos detalhamentos matemáticos e partir logo para as discussões teóricas.

Aguardo uma possível tradução para o português. Anunciarei aqui no blog.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

Datando vinhos com um acelerador de partículas


Cientistas franceses desenvolveram uma técnica para utilizar um acelerador de partículas para verificar a autenticidade de vinhos antigos.
O novo método testa a idade do vidro das garrafas pela análise dos raios X emitidos quando as garrafas ssão colocadas sob um feixe de íons produzido pelo acelerador de partículas do National Centre for Scientific Research (CNRS).
Pela comparação dos resultados com uma base de dados que contém unformações sobre 80 garrafas da região de Bordeaux que vão do século 19 até os dias atuais, o teste pode indicar a idade de diversos vinhos.
“A autenticação é possível devido à complexidade dos processos de fabrico de vidro que evoluíram ao longo do tempo e com a variedade da produção centros que dão uma característica cada objeto, uma ‘assinatura’ de muitos elementos”, afirmou a equipe do CNRS.

http://www2.cnrs.fr/en/1283.htm

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.