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Vamos brincar com Mármores Líquidos?

quinta-feira, 23 de abril de 2009

Os “mármores líquidos” são gotas de água estabilizadas por uma camada de partículas altamente hidrofóbicas na interface ar-água, no interior da qual a água é mantida e, desse modo, as gotas podem rolar e até pular.

 

Dupin e sua equipe introduziram uma dimensão extra para estes fascinantes materiais, através da criação de mármores líquidos que respondem a estímulos externos.

 

A equipe estabiliza as gotículas de água com nanopartículas de poliestireno (um tipo de látex) que apresentam uma camada exterior macromonomérica de poli(metacrilato de amina terciária).

 

Em pH baixo, esta camada externa é protonada, tornando-se
hidrofílica, de modo que as nanopartículas de látex dispersam na solução aquosa e os mármores líquidos não se formam.

 

No entanto, em condições de meio alcalino a camada macromonomérica exterior é desprotonada, tornando-se hidrofóbica.

Quando as partículas de látex são secas a partir de um solução de pH 10 e gotículas com 10-μl rolam sobre o pó resultante, as gotículas são revestidas, formando os mármores líquidos.

 

 

 

 

Os mármores permanecem intactos quando repousam sobre uma superfície sólida ou até mesmo flutuando na água com pH neutro ou pH alcalino, só se desestabilizando quando evapora a água no interior dos mármores.

Em contrapartida, quando as bolas de mármore são lançadas em solução com baixo pH, se desintegram imediatamente.

 

Uma brincadeira que permite “visualizar” brevemente essa experiência é jogar água sobre uma superfície de vidro, na posição horizontal, coberta de poeira.

 

Enquanto a poeira não absorve a água, as gotas formadas rolam sobre a superfície do vidro.

 

Journal Of American Chemical Society

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QUÍMICA MÉDICA: Implantes Protegidos de Microorganismos

sexta-feira, 31 de outubro de 2008

Durante a implantação ou inserção de dispositivos médicos no corpo humano, como os cateteres, os micróbios patogênicos podem ser introduzidos no paciente.

Uma vez implantados, os micróbios podem se incrustar à superfície do dispositivo de tal modo que formam um biofilme, e isso é uma causa comum de falha do dispositivo.

Para superar esses problemas, várias estratégias têm sido utilizadas para criar revestimentos que são antimicrobianos ou não incrustantes.

Neste mês, a equipe do dr. Cheng anunciou o desenvolvimento de um revestimento que combina essas duas propriedades passando de antimicrobiano para o estado não incrustante por processo de hidrólise.

Especificamente, eles aplicam um derivativo de poli(metacrilato) com cadeias laterais catiônicas que se tornam zwitterionic após a conversão de um terminal éster em carboxilato.

Dentro de 1 hora de exposição ao revestimento preparado inicialmente, 99,9% das bactérias Escherichia coli incrustadas estavam mortas.

Ao longo dos próximos 2 a 8 dias, o revestimento lentamente hidrolisado vai liberando 98% das células microbianas mortas.

A natureza não incrustante do revestimento hidrolisado previne a continuação das células microbianas e a formação de um biofilme sobre o dispositivo implantado.

Graduando adequadamente a taxa de hidrólise do revestimento, será possível adaptá-lo para uma gama de aplicações em dispositivos médicos implantáveis.

Esse trabalho foi publicado por Cheng et al na revista Angew. Chem. Int. Ed. 47, 10.1002/anie.200803570 (2008).

OBS: O zwitterionic é um composto químico com íon dipolar capaz de transportar simultaneamente carga elétrica positiva e negativa e usualmente é muito solúvel em água, mas pouco solúvel na maioria dos compostos orgânicos; os melhores exemplos desse tipo de composto são os aminoácidos com um grupo base NH2 e um grupo ácido COOH.

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NOVO COMBUSTÍVEL: Armadilha de Fótons

sábado, 12 de julho de 2008

Há muito tempo os químicos tentam recriar a fotossíntese em laboratório e aumentar a eficiência de conversão da luz solar em combustível limpo.

As células solares recebem a luz do Sol e produzem uma corrente elétrica, de maneira instantânea, mas, assim que o sol se põe, a células solares ficam inativas.

Essa limitação só pode ser superada se a energia solar for armazenada em baterias, no entanto esse processo ainda é muito caro!

Por essa razão os químicos perguntam: será possível transformar a luz solar em combustível?

A natureza já faz isso através da fotossíntese: as plantas verdes misturam água, luz solar e dióxido de carbono para fazer açúcares e amidos e isto fornece todo o combustível de que necessitam.
Esse é um tipo de combustível que também precisamos muito, sob a forma de alimentos ou de petróleo.

O problema é que as plantas não são muito eficientes em produzir esse combustível: apenas cerca de 3% da energia do sol é convertida em combustível utilizável.

E o combustível que serve para as plantas não necessariamente funciona para nós: os amidos e açúcares têm de ser tratados posteriormente se as nossas necessidades são mais sofisticadas do que simplesmente comer e depois expelir as sobras.

Mas as plantas têm uma especialidade que precisamos aprender com elas: retirar elétrons da água para produzir combustível.

Enquanto o sistema fotovoltaico, ou célula solar, é um processo que produz corrente elétrica deslocando os elétrons de um lugar para outro, para produzir combustível com a fotossíntese os elétrons precisam ser retirados da água e armazenados em ligações químicas.

As plantas obtêm o seu suprimento eletrônico da água e ao redor do mundo os químicos estão tentando projetar sistemas sintéticos que façam o mesmo.

E o projeto que eles têm de superar ou, pelo menos, imitar, não só funciona em temperatura ambiente como também não necessita de metais catalisadores caros.

Produzir algo tão barato e similar as máquinas utilizadas pelas plantas continua sendo um desafio fundamental.

Alguns químicos estadunidenses, encarando esse desafio, fazem parte de um esforço de colaboração chamado Powering the Planet (Energizando o Planeta), apoiado pela National Science Foudation (Fundação Nacional de Ciência) do Estados Unidos.

O cerne do projeto é constituído por três problemas químicos básicos, cada um abordado por uma equipe de pesquisadores.

1- Conceber um material acessível para coletar energia do Sol e convertê-la em corrente elétrica (a equipe responsável é liderada por Nate Lewis, no Caltech – California Institute of Technology).

2- Aperfeiçoar um catalisador na extremidade do material para separar água e produzir oxigênio (essa equipe é liderada por Dan Nocera, no MIT – Massachusetts Institute of Technology).

3- Conceber outro catalisador para a outra extremidade do material para produzir hidrogênio, o qual será utilizado como combustível (a equipe é liderada por Harry Gray, também no Caltech).

Iniciado em 2006, esse programa continua em pleno desenvolvimento e isso será apresentado nas próximas publicações.

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ÁTOMO: esse desconhecido (parte 3A)

sexta-feira, 27 de junho de 2008

3.A- A Teoria Atômica do Século XIX

Ao final do século XVIII, os químicos começam a considerar além das propriedades qualitativas, também os aspectos quantitativos dos resultados das reações químicas.

O químico mais proeminente na sedimentação dessa nova fase foi Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), considerado o pai da química moderna.

Lavoisier estabeleceu em 1789, a partir do enorme conjunto de informações que acumulara em suas pesquisas, que em qualquer reação química dentro de um sistema fechado, a massa total se mantém inalterada: a massa dos reagentes é igual à massa do produto da reação.

É o princípio de conservação da massa!

No prefácio do seu livro Elementos de Química, publicado em 1789, Lavoisier escreve:

“… se, pelo termo elemento fazemos referência aos átomos simples e indivisíveis dos quais se compõe a matéria, é muito provável que não saibamos nada sobre os mesmos; porém se aplicamos o termo elemento … para expressar a idéia da menor partícula que a análise química pode alcançar, devemos admitir como elementos todas as substâncias nas quais, por qualquer meio, podemos decompor os corpos.”

E continua manifestando a sua percepção científica:

“Nada nos autoriza a afirmar que essas substâncias haverão de ser consideradas tão simples que não sejam compostas de dois ou mais elementos; porém, considerando que esses elementos não podem ser separados (uns dos outros), ou até o momento não descobrimos a maneira de separá-los, essas substâncias serão considerados como substâncias simples e nunca deveríamos supô-las como compostas até que a experiência e a observação nos tenham mostrado.”

A partir do princípio de conservação da massa, ficou mais fácil medir separadamente a massa de cada componente em uma reação química.

Os trabalhos desenvolvidos pelo químico francês Joseph Louis Proust (1754-1826) nessa área, o levaram a formular, em 1797, a lei das proporções fixas ou definidas, a qual traduz o fato de sempre se encontrar a mesma proporção numérica entre as massas dos constituintes de determinada substância composta, independente de qualquer modo de preparação da substância.

Ou seja, agora era possível medir a proporção entre as massas dos componentes da substância e essa medida resultava sempre na comparação de números inteiros, nunca fracionários.

Isso significou que a lei de Proust estabeleceu uma maneira experimental para comprovar razoavelmente a hipótese atômica, tanto para admitir a existência do átomo como para garantir a sua indivisibilidade, tal qual imaginara Democritus.

OBS: Essa parte será completada com as contribuições de John Dalton e de Amedeo Avogadro.

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