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.
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Leia o artigo em

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

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.

Wong, T., Chen, T., Shen, X., & Ho, C. (2011). Nanochromatography Driven by the Coffee Ring Effect Analytical Chemistry DOI: 10.1021/ac102963x
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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

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.

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Artigo publicado:
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

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.

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.

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

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.

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

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

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).

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

(c) PNAS

“A criatividade é o poder de conectar o aparentemente desconectado.” (William Plomer)

A criatividade, presente em um artigo publicado na PNAS de março, ficou por conta de uma tira inflamável de nitrocelulose, embebida com diferentes metais alcalinos em diferentes regiões, que ao queimar emite diferentes cores.

O padrão de cores emitido na queima da tira pode ser utilizado para transmitir uma mensagem. Basta que um espectrômetro faça a leitura dos diferentes sinais durante a queima e traduza a mensagem codificada.

A equipe de pesquisadores conseguiu transmitir com sucesso a mensagem “LOOK MOM NO ELECTRICITY” utilizando apenas sais de lítio, rubídio e césio. Seria quase como transmitir uma mensagem por um daqueles clássicos teste de chama, em uma versão código-morse.

Perceba que ao queimar a tira emite chamas em diferentes cores. Esta é a mensagem codificada.

(c) PNAS

As combinações de sais para gerar cores e codificar as letras, foram feitas de forma com que os casos em que se poderia ter a maior confusão de sinais, ficasse reservada para codificar letras menos comuns no alfabeto (em inglês), tais como Q, Z e X. E as de melhor qualidade para as letras mais comuns, E, T e A. Esta uma uma bela demonstração de criatividade ao se montar um experimento.

Samuel W. Thomas III, do Pearson Chemistry Laboratory, enquadra a idéia como sendo ´infoquímica´ (infochemistry), uma intersecção entre a informação e a química. “Células se comunicam usando sinais químicos, e nós estamos interessados em conectar um tipo de comunicação química e a comunicação digital na qual nossa infraestrutura tecnológica está baseada”, afirma ele.

Thomas, S., Chiechi, R., LaFratta, C., Webb, M., Lee, A., Wiley, B., Zakin, M., Walt, D., & Whitesides, G. (2009). From the Cover: Infochemistry and infofuses for the chemical storage and transmission of coded information Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (23), 9147-9150 DOI: 10.1073/pnas.0902476106

Fonte: NotRocketScience

A curiosidade pelo efeito da adição de Mentos em coca-cola foi tanta que o assunto já deu origem a pelo menos dois artigos publicados em revistas científicas.

Um deles, publicado no Journal of Chemical Education, enfoca no potencial educacional do problema, com uma comparação entre diferentes métodos de geração do jato de refrigerante e as suposições feitas pelos estudantes com base nas expectativas e nas informações coletadas em diversos experimentos realizados em sala de aula.

O segundo artigo, publicado no American Journal of Physics, traz uma abordagem mais científica, procurando sistematicamente o real responsável pela produção do efeito de jato verificado na mistura de Coca Diet e Mentos.

Os dois artigos concluíram que a melhor combinação para produzir um jato mais forte era de Mentos com Coca Diet. E os pesquisadores do segundo artigo foram mais longe, analisando os diversos fatores que poderiam afetar na eficiência da produção do jato. Os dados confirmaram que o aspartame e o benzoato de potássio (conservante) possuem papel essencial no vigor da reação. Também a elevada rugosidade do Mentos pode contribuir para uma facilitação na nucleação de bolhas na superfície do material. E ainda, como era de se esperar, que um refrigerante mais quente gera uma reação mais forte.

Os experimentos haviam sido realizados pelo programa MythBusters (Caçadores de Mitos – Episódio 57), e os resultados foram bastante semelhantes aos obtidos no segundo artigo.

- Mentos and the Scientific Method: A Sweet Combination
Eichler, Jack F.; Patrick, Heather; Harmon, Brenda; Coonce, Janet.
J. Chem. Educ. 2007, 84, 1120.

- Diet Coke and Mentos: What is really behind this physical reaction?
Tonya Shea Coffey
American Journal of Physics — June 2008 — Volume 76, Issue 6, pp. 551-557
DOI: 10.1119/1.2888546

Usando como base as reações oscilantes de Belousov-Zhabotinsky (ou reação BZ), uma equipe de um laboratório de robótica da Waseda University conseguiu desenvolver um polímero que possui movimento semelhante ao de uma lagarta mede-palmo.

O efeito foi obtido pela combinação de dois polímeros, que mudam de tamanho conforme o seu ambiente químico, e a reação oscilante, resultando em uma mudança cíclica de forma e o consequente movimento do material.

O grupo também trabalha em outro protótipo que poderia se movimentar com movimentos peristálticos, semelhante a uma lesma.

Tal movimento, com pouca ou nenhuma interferência externa, é de grande importância no desenvolvimento de estruturas móveis autônomas miniaturizadas.

Efeito semelhante já foi obtido por outro grupo japonês, com um polímero que se movimenta quando submetido a diferentes tipos de luz.

Chemical robot —Design of self-walking gel—
Maeda, Shingo; Hara, Yusuke; Yoshida, Ryo; Hashimoto, Shuji;
Intelligent Robots and Systems, 2007. IROS 2007. IEEE/RSJ International Conference on
Oct. 29 2007-Nov. 2 2007 Page(s):2150 – 2155
DOI: 10.1109/IROS.2007.4399392

Mecanocromismo é o fenômeno de mudança de cor que ocorre ao se raspar ou pressionar uma amostra sólida, e com posterior reversão ao estado inicial pelo tratamento, como por exemplo, aquecimento ou recristalização.

Ainda mais incomum é encontrar um composto que apresente luminescência mecanocrômica. Isto foi conseguido por uma equipe de pesquisadores japoneses da Hokkaido UniVersity, com resultado publicado no Journal of the American Chemical Society, em julho de 2008. Tais propriedades foram observadas no composto [(C6F5Au)2(μ-1,4-diisocianobenzeno)].

Análises revelram que as propriedades mecanocrômicas estão relacionadas provavelmente ao arranjo molecular, em vez de mudanças na estrutura molecular do complexo de Au(I) no estado sólido.

Ao se raspar a amostra azulada sob luz ultra violeta uma cor amarelo luminescente surge. Isto, no entanto, não pode ser visualizado em luz normal. A cor azulada pode ser recuperada com a adição e posterior evaporação de diclorometano, por exemplo. O processo pode ser repetido diversas vezes.

Assista um vídeo com uma demonstração do efeito!

Reversible Mechanochromic Luminescence of
[(C6F5Au)2(μ-1,4-Diisocyanobenzene)]
Hajime Ito, Tomohisa Saito, Naoya Oshima, Noboru Kitamura, Shoji Ishizaka, Yukio Hinatsu, Makoto Wakeshima, Masako Kato, Kiyoshi Tsuge and Masaya Sawamura
http://dx.doi.org/10.1021/ja8019356