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Automatização em química

flechas circulares para ilustrar retorno
Prof. Martyn Poliakoff festeja a publicação de um artigo que trata de aprimoramento de reações químicas de forma contínua e auto otimizadas.

A mudança de diversas variáveis para testar a otimização de uma reação pode ser um processo demorado, trabalhoso e caro. Pensando em facilitar estes procedimentos, alguns químicos trabalham em montagens de equipamentos que permitam fazer estas tentativas de forma automática e auto otimizada.

Veja como Martyn conseguiu isto em reações em meio de dióxido de carbono supercrítico.
Vídeo com legendas em português. Para ativar, clique em play e depois no botão CC para selecionar a legenda.

Leia o artigo em
ResearchBlogging.org
Parrott, A., Bourne, R., Akien, G., Irvine, D., & Poliakoff, M. (2011). Self-Optimizing Continuous Reactions in Supercritical Carbon Dioxide Angewandte Chemie International Edition, 50 (16), 3788-3792 DOI: 10.1002/anie.201100412

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

Pausa para o cafezinho

duas manchas de café em uma superficie
Imagem de massdistraction (Flickr-CC)

Alguns afirmam que a sala do cafezinho é o local que um trabalhador vai para buscar inspiração. Para um cientista pode ser, além disto, uma boa fonte de ideias para uma pesquisa!

Entre um café e outro muitos já devem ter percebido que uma mancha de café frequentemente apresenta bordas mais escuras.

Em artigo publicado em 1999, na revista Nature, pesquisadores demonstraram que durante a evaporação do líquido ocorre um fluxo de material para as bordas da gota para contrabalancear o que foi evaporado, resultando em um arraste e acúmulo de partículas na borda.

Neste mês, em artigo publicado na Analytical Chemistry, outro grupo de pesquisas, liderado por Tak-Sing Wong, demonstrou que tal acúmulo de material pode ser usado como uma forma de separação de partículas por tamanho. Obtendo nos testes uma boa separação de uma mistura de partículas de 40nm, 1um e 4um de diâmetro; eles demonstraram que as menores formam um anel na parte externa da mancha e as maiores tendem a secar na parte interna.

No artigo de Tak-Sing Wong os autores sugerem que por não ser necessário o uso de equipamentos avançados na separação, e pela facilidade de operação do procedimento, a metodologia pode ser útil para os que necessitam de algo rápido e barato. Como em países em desenvolvimento e na miniaturização de processos de análise.

ResearchBlogging.org
Wong, T., Chen, T., Shen, X., & Ho, C. (2011). Nanochromatography Driven by the Coffee Ring Effect Analytical Chemistry DOI: 10.1021/ac102963x
ResearchBlogging.org
Deegan, R., Bakajin, O., Dupont, T., Huber, G., Nagel, S., & Witten, T. (1997). Capillary flow as the cause of ring stains from dried liquid drops Nature, 389 (6653), 827-829 DOI: 10.1038/39827

Retratos moleculares

demonstração com modelo de plástico
A edição de agosto de 2009 da revista Nature traz um importante artigo, no qual cientistas da IBM na Alemanha relataram a produção de uma imagem que demonstra a “anatomia” de uma molécula de pentaceno.
Veja no vídeo mais alguns detalhes de como isso é possível.

Este vídeo possui legendas em português. Se não está conseguindo ver as legendas, clique aqui e aprenda como ativar a visualização.

Artigo publicado:
ResearchBlogging.org Gross, L., Mohn, F., Moll, N., Liljeroth, P., & Meyer, G. (2009). The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy Science, 325 (5944), 1110-1114 DOI: 10.1126/science.1176210

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

Cristalização induzida por laser

Controlando fatores físicos e químicos, tais como, temperatura, solventes e cossolventes, é possível se obter um certo ajuste do crescimento de cristais em um meio. Mas, como os químicos já sabem, a cristalização nem sempre é um processo fácil de obter pela simples modificação destas variáveis.

Os géis apresentam diversas vantagens como meio para crescimento de cristais: são conhecidos por promover o crescimento de cristais grandes e únicos com poucos defeitos e diferentes morfologias.

Empregando o interessante método de nucleação não-fotoquímica induzida por laser (nonphotochemical laser-induced nucleation (NPLIN)), uma equipe da University of Edinburgh conseguiu obter um controle fino dos padrões de cristalização de uma solução supersaturada de KCl em gel de agarose. Um pico de campo elétrico da luz era suficiente para modificar a energia livre dos clusters de prenucleação.

O laser usado foi um Nd3+YAG gerando pulsos de luz em infravermelho próximo (1064 nm, pulsos de 6ns) com um feixe de 5,5mm de diâmetro.

O padrão observado na figura abaixo foi conseguido com o uso de uma máscara recortada, que permitia a incidência do laser somente em algumas regiões da amostra.

padrao cristalizacao laser kcl

Outro ponto interessante percebido pelos pesquisadores é que dois pulsos de laser de baixa intensidade poderiam ser utilizados para gerar cristalização localizada no ponto de cruzamento dos feixes. Esta técnica pode abrir portas para um controle tridimensional da nucleação.

ResearchBlogging.org

Duffus, C., Camp, P., & Alexander, A. (2009). Spatial Control of Crystal Nucleation in Agarose Gel Journal of the American Chemical Society DOI: 10.1021/ja905232m

Urina como fonte de hidrogênio

Pesquisadores americanos desenvolveram um método adequado para se produzir hidrogênio a partir de urina.

Um dos principais compostos da urina é a uréia, de fórmula CO(NH2)2 (ou CH4N2O), e por esta molécula conter hidrogênios poderia ser uma eventual fonte, em vez da extração deles direto da água.

Gerardine G. Botte, um dos pesquisadores que assina o artigo, afirmou que a idéia ocorreu em uma conferência sobre células a combustível, na qual se discutia como usar água limpa para se obter energia limpa. E Botte imaginou que isto poderia ser feito de uma maneira ainda mais inteligente.

A equipe de pesquisadores utilizou o processo da eletrólise para quebrar as moléculas, com o uso de novo eletrodo baseado em níquel para oxidar a uréia com eficiência. Esta quebra é feita com uma tensão em torno de 0,37V, enquanto que para a água é necessária uma tensão de 1,23V.

Durante o processo eletroquímico a uréia é absorvida pela superfície de níquel do eletrodo, o qual passa os elétrons necessários para quebrar a molécula. Hidrogênio puro é recuperado no cátodo e nitrogênio mais alguns traços de oxigênio e hidrogênio evoluem do ânodo. O dióxido de carbono também é gerado durante o processo e reage com hidróxido de potássio para resultar em carbonato de potássio.

ureia eletrodos niquel hidrogenio

Os testes, em sua maioria, foram conduzidos com uréia sintética, mas também demonstraram que o processo pode funcionar em urina humana. E um dos fatores que podem ser limitantes no processo é que em condições normais a uréia é comumente transformada em amônia por bactérias.

Algo que deve ficar claro é que neste procedimento a urina não é uma fonte de energia, e serve apenas como uma fonte alternativa para a produção de hidrogênio; e que neste processo é necessária a aplicação de potencial e portanto resultando em um gasto energético.

Via RCS

Leia também
A economia baseada no hidrogênio

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Boggs, B., King, R., & Botte, G. (2009). Urea electrolysis: direct hydrogen production from urine Chemical Communications DOI: 10.1039/b905974a

O estranho é perigoso

frascos garrafas quimica vortistic

Qual dessas substâncias é mais tóxica? Hnegripitrom ou Magnalroxate?

Os pesquisadores Hyunjin Song e Norbert Schwarz realizaram um estudo para quantificar a percepção das pessoas sobre a toxicidade de substâncias, e concluiram que nomes mais estranhos dão uma maior sensação de perigo.

O mesmo estudo também sondou o mesmo efeito para parques de diversão. Brinquedos com nomes mais estranhos eram percebidos como mais excitantes e que poderiam causar mais enjôo.

Uma explicação para o efeito, é que as pessoas tendem a considerar mais seguro aquilo que estão mais acostumadas. Um nome difícil de pronunciar causa estranheza e uma maior sensação de perigo.

Este é um dado interessante para aqueles que tem a função de batizar novas substâncias.

Este efeito também já foi percebido para nome de empresas. As que tinham nomes mais amigáveis apresentavam um melhor desempenho no lançamento de suas ações na bolsa de valores.

O artigo completo está disponível no site do autor (em PDF).

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Song, H., & Schwarz, N. (2009). If It’s Difficult to Pronounce, It Must Be Risky Psychological Science, 20 (2), 135-138 DOI: 10.1111/j.1467-9280.2009.02267.x