CHOQUE NOS DENTES

Por Que as Obturações nos Dentes dão Choque ao Morder um Papel Alumínio?

Simplesmente porque estamos formando uma pilha, dois metais diferentes em um meio ácido. O alumínio se transforma no pólo negativo (ânodo), que começa a perder elétrons, que caminham através da saliva (que é levemente ácida) para a obturação, pólo positivo (cátodo), que recebe os elétrons. Assim como o dente possui terminações nervosas informa ao cérebro que você está recebendo um choque.

Fonte: Cuidado com o papel do chocolate. SuperInteressante. Nº 7, ano13, p. 23, julho 1999.

O GELO SECO

O Gelo Seco

O dióxido de carbono sólido “CO2(s)” é conhecido como gelo seco e é muito usado como efeito especial ou recurso cênico em filmes de terror e shows de rock. Ele é resfriado a uma temperatura inferior a -78ºC, e ao entrar em contato com a pressão atmosférica é aquecido e torna-se um gás de dióxido de carbono. Esse processo é conhecido por Sublimação e consiste na passagem de um sólido ao estado de vapor sem antes passar pelo estado líquido, ou seja, à medida que o gelo-seco é aquecido, ele se transforma diretamente em dióxido de carbono gasoso e não em líquido. Quando o ar quente (ou água) passa sobre o gelo-seco, forma-se uma densa nuvem branca, que permanece ao nível do chão, produzindo o efeito especial usado no cinema.

Mas não é só para esse fim que o dióxido de carbono sólido é usado, a temperatura extremamente gelada e a característica da sublimação fazem do gelo-seco uma excelente opção para refrigeração. Por exemplo, se você precisar fazer uma longa viagem com um produto congelado, você pode revesti-lo com gelo-seco. O produto estará congelado quando chegar ao destino e com a vantagem de que nada estará molhado, diferentemente do que aconteceria se fosse usado gelo normal. Mas como é produzido o dióxido de carbono congelado? Para se fazer gelo-seco é preciso começar com um recipiente de alta pressão cheio de dióxido de carbono líquido. Quando se libera o dióxido de carbono líquido do tanque, a expansão do líquido e a alta velocidade de evaporação do dióxido de carbono gasoso esfriam o restante do líquido ao ponto de congelamento, no qual ele se transforma diretamente em sólido.

Você alguma vez já viu um extintor de incêndio de dióxido de carbono em ação? É formada no bocal uma espécie de "neve", esse tipo de extintor contém dióxido de carbono líquido em alta pressão.

Compilado pelo Prof. Paulo Silva

A FLATULÊNCIA

A Química da Flatulência

Certos alimentos, como ervilhas, vagens e feijão, contém uma quantidade expressiva de açúcares complexos, que são formados pela ligação entre 2 ou mais sacarídeos. Neste caso, os açúcares são oligossacarídeos - moléculas formadas pela repetição de algumas unidades sacarídicas. Os oligossacarídeos presentes nestes alimentos são derivados da galactose (verbascose, stachiose e rafinose), que requerem uma enzima específica, a a-galactosidase, para serem hidrolisados. Entretanto, o trato intestinal não possui esta enzima, resultando em uma digestão incompleta destes oligossacarídeos. Estas moléculas, não hidrolisadas, são fermentadas anaerobicamente por alguns microorganismos presentes no colon, e o processo libera gases como o CO2, H2, CH4 e traços de H2S(responsável pelo cheiro). Nosso organismo, entretanto, possui enzimas para promover a hidrólise de outros oligossacarídeos ou polissacarídeos.
Existem fármacos que diminuem a intensidade da flatulência; um deles é o Beano, que é, na verdade, um suplemento de a-galactosidase e sucrase, duas enzimas necessárias para a completa hidrólise dos oligossacarídeos. Desta forma, não existe fermentação anaeróbica e, consequentemente, a formação de gases. Embora seja um comportamento fisiológico normal, a flatulência é socialmente negligenciada, e todos evitamos falar sobre o assunto. Mas, na sala de aula, o professor pode conseguir a atenção dos alunos facilmente, caso anuncie que "hoje aprenderemos a química da flatulência". E, com esta motivação, ficará fácil introduzir conceitos como "sacarídeos", "ligação sacarídica", "hidrólise", "polissacarídeos", entre outros.
Este artigo é uma adaptação de: "Chemistry and Flatulence: an introductory enzyme experiment", Hardee, J.R et al, Journal of Chemical Education, 77 (2000), 498. (QMC WEB)

COCA-COLA X MENTOS

Por Que a Mistura de Coca Light e Mentos Provoca uma Explosão?

As balas de Mentos provocam uma pequena revolução na garrafa: em contato com o refrigerante, as balas aumentam a quantidade de gás e provocam o surgimento de bolhas grandes, que tendem a escapar na forma de um jato explosivo. O equilíbrio entre o gás e o líquido nos refrigerantes é facilmente quebrável. "Se você pegar um pedaço de gelo e jogar na Coca, também vão se formar bolhas em torno dele. Qualquer coisa que quebre a homogeneidade do sistema gás-líquido provoca uma saída de gás (CO2)". O ácido carbônico (H2CO3) presente no refrigerante é instável e rapidamente se decompõe: H2CO3 = CO2(g) + H2O

O Mentos desloca o equilíbrio na direção da formação do gás carbônico, que preso na garrafa aumenta a pressão, causando a explosão. Mas por que só com o Mentos ocorre a explosão? Mais densa que o refrigerante, a bala vai direto para o fundo da garrafa quando jogada lá dentro. Além disso, o Mentos tem ácido cítrico - o mesmo do limão -, que tende a aumentar a formação de gás carbônico. Outro fator é a superfície irregular da bala - vista pelo microscópio, ela apresenta buracos minúsculos. E, quanto mais irregular uma superfície, maior a tendência de provocar bolhas. E a Coca Light, apesar de ter se consagrado na internet como o refrigerante ideal para essa bomba, não é a única bebida que provoca o jato. Experiências com guaraná e soda também deu certo, mas a Fanta deixou a desejar...

Na teoria, isso pode acontecer com qualquer refrigerante, especialmente nos diet e light. Por ser mais denso por causa do açúcar, o refrigerante normal retém a expansão do gás carbônico. No refrigerante diet, que não leva açúcar na fórmula, as bolhas têm mais liberdade para se movimentar. Fonte: http://mundoestranho.abril.uol.com.br/materias/materia_187419.shtml

A ÁGUA OXIGENADA

Por Que a Água Oxigenada Faz Espuma Quando Colocada em uma Ferida?

A água oxigenada, ou peróxido de hidrogênio (H2O2), é um produto que nós podemos comprar em farmácias. Mas o que compramos, na verdade, é uma solução de 3%, o que significa que o vasilhame contém 97% de água e 3% de peróxido de hidrogênio. Embora a maioria das pessoas a use como um antisséptico, a verdade é que ela não é um antisséptico tão bom assim.
A razão da água oxigenada formar aquela espuma é pelo fato de o sangue e as células conterem uma enzima chamada catalase. Como um corte ou um arranhão contem sangue e células danificadas, existe grande quantidade de catalase ao redor dessa região.
Quando a catalase entra em contato com o peróxido de hidrogênio, acaba transformando esse peróxido de hidrogênio (H2O2) em água (H2O) e gás oxigênio (O2).
2H2O2 --> 2H2O + O2
A catalase faz isso de maneira extremamente eficiente, com até 200 mil reações por segundo. E as bolhas que vemos na espuma são bolhas de oxigênio puro, sendo criadas por ela. Se colocarmos um pouco de peróxido de hidrogênio em uma batata cortada irá acontecer a mesma coisa e pela mesma razão: a catalase nas células danificadas da batata irá reagir com o peróxido de hidrogênio.
A água oxigenada não forma espuma na garrafa ou na sua pele porque não há catalase para ajudar a reação a ocorrer, e ela é estável à temperatura ambiente. (Fonte: HowStuffworks)

Compilado pelo Prof. Paulo Silva

A VOZ DO PATO DONALD

O Efeito da Voz do Pato Donald Devido ao Gás Hélio

A voz humana origina-se quando o fluxo de ar atravessa a traquéia e passa por modulações de pressão no momento em que passa entre as cordas vocais que estão em vibração na laringe. O som produzido consiste de uma freqüência fundamental, que determina o tom da voz e os harmônicos (múltiplos inteiros) dessa freqüência. Para homens e mulheres adultos as freqüências médias fundamentais são 130 hertz e 205 hertz, respectivamente. As amplitudes dos harmônicos para sons vocálicos variam aproximadamente com o inverso da potência 1,5 da ordem do harmônico.

O som que existe na boca é resultado da transmissão seletiva da configuração do trato vocal (garganta, boca e cavidades nasais) produzido pela contração da língua e lábios. Para qualquer cavidade, as ondas de som empurradas para trás e para frente interferirão construtivamente para certas freqüências (as freqüências de ressonância) que produzirão um som mais alto. As cavidades no trato vocal possuem tais ressonâncias e o ponto máximo na curva de transmissão do som corresponde às freqüências de ressonância. Esses harmônicos próximos à freqüência de ressonância do trato vocal serão transmitidos com mais força, enquanto que os outros harmônicos serão abafados. O pico inferior na curva de transmissão chama-se fundamental, enquanto as regiões nos outros picos são chamadas de formantes.
A freqüência fundamental de uma cavidade de ressonância é diretamente proporcional à velocidade do som no gás que ocupa a cavidade. Porém, da teoria cinética dos gases, bem como a partir de medições diretas, sabemos que a velocidade do som em um gás ideal (como ar seco) é proporcional à raiz quadrada da razão de T/M, onde T é a temperatura absoluta do gás e M é seu peso molecular. Para uma temperatura e um volume da cavidade fixos, fica claro, portanto, que a velocidade do som será maior para gases com menores pesos moleculares. Por exemplo, a velocidade do som no ar seco (M=29,0) a OºC é 331,3 m/s. Nessa temperatura, no hélio (M=4,0) a velocidade é 891,2 m/s. As freqüências de ressonância do trato vocal e portanto, os formantes, ficam quase 2,7 vezes maiores para o hélio em relação ao ar. Na pressão de uma atmosfera, com hélio puro em nosso trato vocal ao invés de ar, o tom de nossa voz será de duas e meia oitavas mais alto que o normal (como do Pato Donald). Para uma mistura hélio-oxigênio contendo 68% de hélio, o tom aumentará somente uma oitava e meia.
REFERÊNCIAS:
E. G. Richardson, "Aspectos técnicos do som" (Elsevier, Nova York, 1953), Capítulo 10.
F. Reif, "Fundamentos de estatística e termofísica" (McGraw-Hill, New York), Capítulo 5.

COMO FUNCIONAM OS CATALISADORES DOS AUTOMÓVEIS

A queima de gasolina nos motores dos automóveis produz, em maior quantidade, dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Como a queima não é total, ou seja, a gasolina não reage inteiramente com o oxigênio; há ainda a produção de monóxido de carbono (CO); óxidos de nitrogênio (NOx) e dióxido de enxofre(SO2), provenientes da queima das impurezas presentes na gasolina, vapores de hidrocarbonetos (CxHy) que não foram queimados, compostos de chumbo, quando a gasolina possui aditivos à base desse metal (como chumbo-tetraetila) entre outros.
Estes compostos são eliminados pelo escapamento do automóvel, poluindo, assim, a atmosfera. Com exceção do CO2 e a H2O, todos os demais são altamente nocivos à saúde humana. Os motores movidos à óleo Diesel emitem menos monóxido de carbono, mas bastante óxidos de nitrogênio e enxofre, além da fuligem que é a fumaça preta característica lançada pelos ônibus e caminhões; esta fumaça é o resultado da queima parcial do óleo, liberando partículas de carbono finamente divididas na atmosfera. Já temos carros a álcool produzidos no Brasil, a quantidade de NOx e de SO2 é desprezível, mas há a eliminação de aldeídos, que também constituem uma ameaça à saúde da população. De qualquer maneira, o carro movido a álcool é bem menos poluente que o movido a gasolina; daí vem a técnica usada no Brasil de se adicionar 15% de álcool na gasolina, afim de evitar altos índices de poluição. Contudo, se a porcentagem do álcool for maior que 20%, haverá separação de duas fases, uma de gasolina e outra de álcool, já que o álcool é hidratado (contém água) e a gasolina não é solúvel em água. Se considerarmos e existência de mais de 500 milhões de veículos automotivos no mundo inteiro e também o fato do consumo mundial de petróleo ter aumentado cerca de três vezes a partir de 1960, concluiremos o quanto é importante lutar contra as emissões poluentes dos veículos em questão. Para que possa reduzir a concentração de substâncias nocivas lançadas na atmosfera, são necessários aperfeiçoamento nos motores dos automóveis, principalmente na substituição do sistema de carburação por injeção eletrônica e o uso de catalisadores nos escapamentos dos automóveis.

O catalisador é formado por uma "colméia" metálica ou feita de cerâmica, formada por minúsculos canais que perfazem uma superfície total equivalente a quatro campos de futebol. Sobre essa colméia são impregnados aproximadamente 1,5 grama de metais preciosos, os quais constituem o catalisador propriamente dito; emprega-se uma mistura de paládio-ródio (para veículos a gasolina) e paládio-molibdênio (para veículos a álcool). A seguir o catalisador é enrolado em uma manta termoexpansiva, que fixa, veda, isola termicamente e dá proteção mecânica ao componente. Por fim, o catalisador é montado dentro de uma carcaça de aço inoxidável, dando origem ao "conversor catalítico". Esse conjunto é instalado no cano de escape do automóvel. Os catalisadores, em geral, são substâncias que aceleram determinadas reações ou tornam-nas possíveis, sem reagirem (isto é, eles não reagem, apenas aceleram). No caso dos catalisadores automotivos, as reações que são aceleradas, são as que transformam poluentes (CO, NOx e CxHy) em compostos menos prejudiciais à saúde (CO2, H2O e N2), essas reações são, por exemplo:

2 CO + O2 = 2 CO2
2 C2H6 + 7 O2 = 4 CO2 + 6 H20
2NO2 + 4 CO = N2 + 4 CO2

Tal acontece com qualquer catalisador, também os automotivos podem sofrer "envenenamento" e, em conseqüência, perder sua ação catalítica; sendo assim devem ser utilizadas gasolinas sem compostos de chumbo ou outros aditivos prejudiciais ao catalisador, além de se empregarem somente óleos lubrificantes recomendados pelo fabricante do veículo. Também impactos, superaquecimento, furos, etc., no conversor podem comprometer o desempenho do catalisador ou, até mesmo inutilizá-lo completamente.
Outro problema delicado quanto ao catalisador é o fato dele ser fabricado para um determinado tipo de combustível. Se houver variações consideráveis na percentagem de álcool na gasolina, além do motor do veículo exigir regulagens constantes, o catalisador também terá seu funcionamento comprometido.
No mundo há mais de 500 milhões de veículos, com isso concluímos que é necessário lutar contra emissões de poluentes dos veículos.
Fonte: QMC WEB Compilado pelo Prof. Paulo Silva