Grupo Nanoita
O primeiro Prêmio Nobel de Medicina

Robson Couto da Silva

Doutorando em Engenharia de Produção pela UTFPR

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Emil Adolf von Behring foi o filho mais velho, dos 13 filhos, do segundo casamento de um professor.

Sem condições financeiras de se manter em uma universidade, Behring conseguiu uma bolsa de estudo e, em 1874, começou a cursar a Faculdade de Medicina do Exército de Berlim.

Devido a esta bolsa, assumiu o compromisso e atuou por 11 anos como cirurgião militar.

Foi deslocado para trabalhar na Polônia e, na cidade de Posen, aproveitou a oportunidade para desenvolver alguns estudos relacionados a doenças sépticas no Departamento de Química da Estação Experimental.

Na época, os governantes estavam preocupados com a saúde da corporação militar. O foco era a prevenção e combate das epidemias.

Em 1883, surgiram os primeiros resultados de suas pesquisas referente à utilização do iodofórmio como antisséptico. Suas afirmações foram que esta substância química não matava os micróbios, porém, era capaz de neutralizar os venenos emitidos por eles. Assim o iodofórmio passou à categoria de antitóxico.

Em 1888, retornou para Berlim e realizou seu desejo de exercer a função de assistente no Instituto de Higiene de Robert Koch e, em seguida, foi atuar no Instituto de Doenças Infecciosas junto com Koch.

Foi neste momento que se formou uma equipe extremamente competente. Estavam interligados os principais estudos de imunologia de doenças bacterianas do mundo.

O Instituto Pasteur produzia resultados na parceria das pesquisas indicando que os filtrados das culturas de difteria não continham bacilos e sim uma substância que denominavam de toxina. As mesmas interpretações serviram para a difteria e, quando injetavam pequenas doses dessa toxina em animais, verificavam que estes ficavam imunes à difteria.

Agora, Behring queria associar a ação do iodofórmio e outros desinfetantes às pequenas doses de toxinas de difteria e de tétano.

Em 1890, Behring e S. Kitasato divulgaram na comunidade científica a descoberta das antitoxinas. Pequenas dosagens de caldos esterilizados de difteria ou bacilos de tétano permitiam que os animais produzissem no sangue substâncias que neutralizavam as toxinas. Por sua vez, as antitoxinas eram capazes de imunizar outros organismos.

Em 1901, Emil Adolf von Behring foi contemplado com o primeiro Nobel de Fisiologia e Medicina por seu trabalho no desenvolvimento da terapia de soro contra a difteria.

Porém, foi somente em 1907, com a ajuda de Theobald Smith que criaram uma mistura de toxina e antitoxina capaz de imunizar o homem contra esta doença.

Este foi o caminho que possibilitava a erradicação da difteria.

Dedicou-se também ao estudo da tuberculose.

Em 1901, a saúde de Behring estava comprometida e suas palestras eram cada vez mais raras. Foi quando estabeleceu uma parceria com uma empresa para produção de soros e vacinas deixando-o com uma ótima condição financeira.

Além do prêmio Nobel, recebeu os títulos de oficial da Legião de Honra francesa, membro honorário de sociedades na Itália, França, Turquia, Hungria e Rússia.

Seus estudos são sempre referências e responsáveis por salvar vidas até hoje.

 

Referência

 

Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1901-1921. Amsterdam; London; New York: Elsevier Publishing Company, 1967.

O primeiro Prêmio Nobel de Física

 

Daiane Maria De Genaro Chiroli

Doutora em Engenharia de Produção pela UFSC

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Por volta de 1900, a física era a ciência considerada mais importante para a época. Talvez seja por esse motivo que a física foi a primeira área que Alfred Nobel mencionou no seu testamento.

A cerimônia do Nobel de Física ocorreu na Academia Real de Ciências da Suécia, em Estocolmo, e foi concedido ao físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen.

Röntgen era filho de um tecelão e nasceu em 1845 em Lennep, na Alemanha. Quando tinha 3 anos mudou-se para Apeldoorn, na Holanda.

Sua primeira escola foi o Instituto de Martinus Herman van Doorn, em seguida, a Escola Técnica de Utrecht, de onde foi expulso acusado de fazer caricatura de um professore. Porém, ele sempre negou este fato.

Em 1865, pleiteava entrar para a Universidade de Utrecht, mas foi reprovado por um dos professores que haviam participado da sua expulsão na Escola Técnica de Utrecht.

Concluiu engenharia mecânica pela escola Politécnica de Zurique e, em 1869, já era doutor pela Universidade de Zurique, com a tese intitulada Studien über gase, que em alemão é Estudo sobre os gases.

Durante sua vida acadêmica foi conferencista e professor da Universidade de Estrasburgo, da Academia de Agricultura de Hohenheim, em Württemberg, da Universidade de Giessen, da Universidade de Würzburg e físico chefe da Universidade de Munique, por petição especial do governo da Baviera.

Como engenheiro mecânico, Röntgen interessou-se pela física quando era professor da Universidade de Würzburg, na Alemanha. Observou um fenômeno que lhe chamou a atenção ao fazer experimentos com um tubo de raios catódicos.

O tubo de raios catódicos fora inventado pelo inglês William Crookes, e já se sabia que alguns materiais emitiam luz quando expostos a raios catódicos. O aparato consistia de um tubo de vidro constituído de gás rarefeito, dentro do qual havia a condução de elétrons de um condutor metálico para outro quando se aplicava uma tensão de 15.000 volts.

Este experimento pode ser visto e manipulado no observatório astronômico de Los Angeles, na Califórnia e a entrada é gratuita.

Voltando a Röntgen, quando ele ligou o tubo, uma placa de bário que estava na posição de trás do experimento emitiu uma luz fluorescente. Quando ele desligou o tubo e a luz sumiu. Em vários ensaios diferentes, Röntgen colocou uma folha de alumínio e em seguida, um livro entre o tubo e a placa e mesmo assim, havia a presença da luz fluorescente na placa de bário.

Isto era sinal que, além dos raios catódicos, o tubo emitia uma outra radiação desconhecida. Chamou essa emissão de raios X. Antes de comunicar sua descoberta, fez um estudo mais aprofundado e, em um pouco mais de um mês, tinha elucidado este trabalho.

Usou a mão de sua esposa, Bertha, para realizar um experimento em que expôs, durante 15 minutos, o feixe de raios X de um lado e do outro lado uma chapa fotográfica. Após revelar a chapa, observou o contorno dos ossos da mão e, em 5 de janeiro de 1896, a imprensa divulgou a realização da primeira radiografia.

Em 1901, Wilhelm Conrad Röntgen foi contemplado com o primeiro Prêmio Nobel da Física, em reconhecimento à descoberta dos raios X.

Por ser extremamente tímido, ele se recusou a proferir o habitual discurso na cerimônia de aceitação do prêmio.

O primeiro Prêmio Nobel de Química

Sergio Mazurek Tebcherani

Doutor em Química pela UNESP

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O holandês Jacobus Henricus van't Hoff era o terceiro dos sete filhos de um médico.

Com 15 anos era entusiasta da química e, às escondidas, realizava experimento com colegas tanto na escola como em casa. Sua preferência era pelas substâncias venenosas ou explosivas.

Mesmo contra a vontade do seu pai, em dois anos concluiu o curso tecnológico em química da Escola Politécnica de Delf, que teria duração de três anos.

Concluiu os cursos de matemática e física na Universidade de Leyden, Holanda, e de química na Universidade de Bonn, Alemanha.

Fizeram parte da sua formação ninguém menos que Kekulé e Wurtz.

Posteriormente realizou seu doutorado na área de química orgânica na Universidade de Utrech, Holanda.

Trabalhou na Universidade de Amsterdã como professor de química, mineralogia e geologia e, após 18 anos, aceitou o convite para ir a Berlim como professor honorário, vinculado a um membro da Royal Prussian Academy of Sciences. A principal razão para essa mudança foi a sobrecarga de serviço com a obrigação de ministrar palestras, orientar um grande número de estudantes, inclusive os da área médica, restando-lhe muito pouco tempo para fazer seu próprio trabalho de pesquisa.

Era grande defensor da criação de uma classe especial de estudos científicos.

A fama de van't Hoff se deu devido às suas publicações. As principais delas foram Bijdrage tot de kennis van het cyaanazijnzuren en het malonzuur (Contribuição para o conhecimento dos ácidos cianoacético e ácido malônico); o artigo Voorstel tot uitbreiding der tegenwoordige in de scheikunde gebruikte structuurformules in de ruimte (Proposta para o desenvolvimento de fórmulas estruturais químicas tridimensionais) foi a base para o desenvolvimento da estereoquímica, pois tratava dos conceitos do átomo de carbono assimétrico.

Esse estudo elucidava a ocorrência de inúmeros isômeros comprovados ​por meio das fórmulas estruturais que são vigentes até hoje.

A notoriedade e a fama de pesquisador com ideias revolucionárias veio após a publicação do artigo Chimie dans l'espace (Química no espaço).

Também publicou o livro Études de Dynamique Chimique (Estudos em química dinâmica) entrando pela primeira vez no campo da físico-química. Foi responsável por descrever a relação termodinâmica entre o calor da conversão e o deslocamento do equilíbrio como resultado da variação de temperatura.

Logo em seguida publicou o artigo L'équilibre chimique dans les systèmes gazeux ou dissous à I'état dilué (Equilíbrio químico em sistemas gasosos ou soluções fortemente diluídas), que tratava dessa teoria das soluções diluídas. Demonstrou que a pressão osmótica em soluções suficientemente diluídas é proporcional à concentração e à temperatura absoluta.

Desta mesma forma, muitos outros livros e artigos foram publicados por van’t Hoff.

O artigo do professor Ricardo Ferreira (FERREIRA, R. As origens da atividade científica no Brasil. Ciência e Cultura, v. 30, n. 11, p. 1.301-1.307, 1978) relata a visita de D. Pedro II em 1876 ao químico holandês Jacobus H. van't Hoff.

Na época, van’t Hoff tinha 24 anos e já era conhecido por seus trabalhos de estereoquímica, introduzindo o conceito de átomo de carbono assimétrico.

Para isso, havia construído modelos de cartolina ilustrando suas ideias sobre a estrutura molecular.

Estes estudos chamaram a atenção de D. Pedro, que questionou a van’t Hoff da possibilidade de construir modelos baratos, para serem vendidos juntos com os livros de química, ou em lojas de brinquedo.

Procurando auxiliar este trabalho, D. Pedro deixou ao químico uma grande quantia em dinheiro para facilitar no desenvolvimento dos estudos de criação de modelos de ensino da estrutura das moléculas para os estudantes.

Esta é a prova histórica, e não tão só por este motivo, que podemos afirmar que tivemos um dirigente maior que um dia se preocupou com o sistema educacional brasileiro. Por isso fica nosso muito obrigado, senhor D. Pedro II!

Voltando a van’t Hoff, ele próprio afirmava que o prêmio do primeiro Prêmio Nobel de Química (1901) foi para ele o ponto culminante de sua carreira.

Entre suas outras distinções foi condecorado doutor honoris causa de Harvard e de Yale (1901), de Victoria University, Manchester (1903), de Heidelberg (1908) e recebeu as medalhas de Davy da Royal Society (1893), de Helmholtz da Academia Prussiana de Ciências (1911) e foi nomeado Chevalier da Legião de Honra (1894), senador da Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (1911) e era membro ou membro honorário da Chemical Society.

Como a vida de um pesquisador não é só flores, em 1880 sua indicação como membro da Academia Real das Ciências da Holanda foi retida por causa de um número insuficiente de votos e, somente em 1885, ele foi nomeado.

Um químico maluco ou um comerciante da morte?

Sergio Mazurek Tebcherani

Doutor em Química pela UNESP

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O Prêmio Nobel é concedido anualmente para pessoas ou organizações que realizaram, pesquisaram ou descobriram algo relevante e benéfico à sociedade, tornando seus ganhadores celebridades notáveis.

Os primeiros Prêmios Nobel foram entregues em 10 de dezembro de 1901, no Conservatório Real de Estocolmo, na Suécia. A partir de 1902, quatro prêmios são entregues pelo Rei da Suécia e o Nobel da Paz é entregue em Oslo, na Noruega, todo o dia 10 de dezembro.

As cinco categorias dos prêmios Nobel são: Química, Física, Medicina, Paz e Literatura, no entanto, nem todas as categorias são contempladas todos os anos.

A premiação constitui de um diploma, uma medalha de ouro de 18 quilates e uma quantia, determinada pela Fundação Nobel, próxima a 1 milhão de dólares.

Porém, existe uma condição para receber o Prêmio Nobel. O laureado necessita proferir uma palestra aberta ao público no prazo de até seis meses após a aceitação do prêmio.

Alfred Bernhard Nobel, o criador do Prêmio Nobel, foi químico e industrial que dominava a tecnologia dos explosivos, naquela época.

Estudou em Estocolmo, na Suécia e também em São Petersburgo, na Rússia, onde seu pai, um engenheiro militar, instalou uma fábrica de nitroglicerina.

Químico aos 16 anos, dominava com fluência o inglês, o francês, o alemão e o russo, além do sueco.

Após realizar sua especialização em química na França, ficou trabalhando nos Estados Unidos durante um ano.

Retornou para trabalhar na fábrica de seu pai e ficou lá até 1859, quando foi decretada a falência dos negócios.

Mudou-se com a família para Helenborg, uma cidade próxima a Estocolmo, e instalou um laboratório para aperfeiçoar e fabricar explosivos à base de nitroglicerina líquida. Todavia, uma explosão destruiu todo o laboratório e várias pessoas morreram, entre elas, seu irmão mais novo.

Procurou novamente reabrir seus negócios, porém, já recebia o apelido de “cientista louco” e o Governo impedia essa reabertura.

Independentemente da liberação governamental, Nobel continuou suas pesquisas e conseguiu reduzir o risco do manuseio da nitroglicerina. Também inventou a dinamite e melhorou o detonador. Criou também a nitroglicerina gelatinizada.

Graças às suas criações, na década de 1870, Nobel era dono de várias indústrias de dinamite em diferentes países da Europa e nos Estados Unidos.

Com a invenção da balistite, uma pólvora, utilizada em muitos exércitos do mundo naquela época, tornou-se um empresário de sucesso que acumulava uma fortuna fantástica.

Em 1888, quando morreu Ludvig Nobel, irmão de Alfred Nobel, um jornal francês ilustrou erroneamente uma nota da morte de Ludvig, porém, com a foto do químico Alfred, denominando-o de “comerciante da morte”.

Solitário, sem filhos e abalado ao ver a utilização de seus inventos para fins bélicos, resolveu destinar parte de sua fortuna para ajudar as organizações pacifistas.

Deixou um testamento solicitando que 94% da sua fortuna fossem destinadas ao prêmio e indicou grupos de pessoas para escolherem os vencedores.

Alfred Nobel morreu em 10 de dezembro de 1896, depois de sofrer uma hemorragia cerebral. Sua família ficou impressionada com o que leu no testamento e chegou a contestar o documento.

Em nossos próximos artigos, relataremos um pouco mais sobre a vida e a obra dos primeiros premiados com Nobel.

 

Uma descoberta por acaso

Sergio Mazurek Tebcherani

Doutor em Química pela UNESP

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Em 6 de abril de 1938, o químico americano Roy J. Plunkett trabalhava no Laboratório Jackson da DuPont em New Jersey procurando congelar o gás Freon® (CFC), obtido a partir da reação química do gás tetrafluoretileno (TFE) com o ácido clorídrico.

Naquele momento, o Dr. Plunkett via a possibilidade da utilização do CFC como um produto para refrigeração.

Seu assistente, Jack Rebok, aplicou gelo seco dentro da câmara de reação procurando liberar o TFE para reagir com o ácido clorídrico. No entanto, não conseguiram observar nenhuma liberação.

Plunkett e Rebok inspecionaram a bomba e agitaram-na. Tudo parecia estar correto, quando, de repente, um pó branco começou a se espalhar.

Plunkett observou que dentro dos cilindros de TFE havia uma camada de uma cera branca que era a formação de um material polimerizado chamado politetrafluoretileno (PTFE).

Polímeros são definidos como macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores, os monômeros e a reação de obtenção é denominada de polimerização.

Até aquela época, tanto o etileno clorado como o etileno fluorado não poderiam ser polimerizados.

Estudos mostravam que o polímero de PTFE apresentava excelente característica de indestrutibilidade tornando-o um material economicamente promissor se encontrassem uma aplicabilidade para o mercado.

Na verdade, o PTFE é um polímero inerte, ou seja, que dificilmente reage com outras substâncias, é altamente resistente à corrosão, é impermeável, além de apresentar baixíssimos valores de coeficiente de atrito.

Acabavam de descobrir um plástico de excepcional desempenho.

Após requerida a patente no ano de 1944, sua primeira utilização foi no revestimento do equipamento utilizado para o enriquecimento de material radioativo no Projeto Manhattan, que tinha como propósito o desenvolvimento da bomba atômica durante a Segunda Grande Guerra.

Em 1953, a DuPont dava um novo destino ao PTFE e iniciava a comercialização do Teflon® e, em 1960 surge a marca T-Fal que se torna um sucesso de venda. Após isso, muitas outras variedades de polímeros dessa natureza foram criadas.

Já recentemente, em 2010 o prêmio Nobel de física foi para Andre Geim da Universidade de Manchester, no Reino Unido, como o líder de uma equipe internacional de pesquisadores que modificou o grafeno para a estrutura do fluorografeno, que é uma molécula com espessura quimicamente semelhante ao Teflon.

Com o fluorografeno pode-se chegar a uma estrutura mais leve e menos espessa que o Teflon e com ligações atômicas mais resistentes possibilitando a utilização na eletrônica, em LEDs, transistores ultrarrápidos, sensores que podem detectar apenas uma única molécula de gás tóxico e na substituição de fibras de carbono de alto desempenho para a construção de aviões, por exemplo.

 Voltando a história do PTFE, por analogia, o mesmo material que não deixa o ovo frito grudar na sua frigideira foi muito útil na vedação das válvulas da bomba atômica lançada em 1945 em Hiroshima.

 

 

Fulerenos

Sergio Mazurek Tebcherani

Doutor em Química pela UNESP

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Quase que recentemente, em 1985, o inglês Harold W. Kroto da Universidade de Sussex, em Brighton, na Inglaterra e os americanos Robert F. Curl e Richard E. Smalley da Universidade de Rice, em Houston, no Texas, EUA, estudaram o bombardeamento de raios laser de alta potência sobre blocos de grafite em presença de atmosfera do gás hélio.

Com isso puderam observar a formação de estruturas semelhantes a bolas de futebol ocas, compostas de 60 átomos de carbonos ligados entre si.

Harold Kroto era interessado em estudar a mecânica quântica de algumas cadeias carbônicas moleculares, como as poliinas, das quais mediu as frequências rotacionais dos átomos ligados a partir da espectroscopia na faixa de micro-ondas. Esses estudos permitiram a detecção de moléculas no espaço por meio da radioastronomia. Kroto apontou estrelas gigantes vermelhas frias como as prováveis fontes dessas moléculas e que poderiam estar relacionadas à produção dessas estruturas que se encontravam na forma de fuligem.

Kroto gostaria de reproduzir na Terra as condições estelares de síntese dessas moléculas para poder identificá-las melhor.

Para isso, Robert Curl entendeu que poderia ser usado um aparelho desenvolvido por Richard Smalley.

Era uma técnica poderosa de um laser que vaporizava substâncias a temperaturas superiores a dez mil graus Celsius em presença de um jato pulsado de hélio, no qual os átomos se rearranjavam na forma de aglomerados e que sofriam um resfriamento muito rápido.

Esta parceria rendeu aos três pesquisadores o Prêmio Nobel de Química em 1996.

Muito tempo antes, as definições dos postulados de Kekulé, publicados no século XIX, permitiram a criação da química orgânica.

Este é o segmento da química que estuda os compostos de carbono.

Sabia-se que os átomos de carbono tinham a capacidade de ligar-se entre si formando cadeias compreendidas entre dois até inúmeros átomos, consequentemente, inúmeros compostos existem devido a essa propriedade do átomo de carbono.

Todavia, o experimento de Kroto, Curl e Smalley, permitiu criar um composto diferenciado, mais comparativo ao carbono na forma de grafite e carbono na forma de diamante do que a dos compostos orgânicos. Nesta estrutura de 60 carbonos, estes átomos estão ligados entre si sem a presença de outros tipos de elementos.

A estrutura esférica, constituída de 60 vértices e 32 faces era muito parecida com o domo geodésico projetado pelo arquiteto Richard Buckminster Fuller, que serviu como pavilhão dos Estados Unidos na Expo-1967, em Montreal, no Canadá.

Assim, o composto de sigla C60, recebeu o nome de buckminsterfullerene, em homenagem ao arquiteto norte-americano.

Posteriormente o nome foi abreviado para buckyball ou fullerene, transcrito para o português como fulereno.

Atualmente é possível adicionar átomos de metais dentro dessas estruturas ocas de fulerenos, conferindo propriedades diferenciadas.

A nanotecnologia também domina estes compostos, mediante a formação de nanotubos de carbono.

As aplicações dos fulerenos são as mais variadas possíveis, e vão desde a eletrônica como isolantes, condutores, semicondutores e supercondutores, à fabricação de componentes para computadores, como lubrificantes, transportadores de medicamentos dentro dos organismos, fibras de alta resistência, filtro para gases e até a possibilidade de fabricação de diamantes sintéticos.

Atualmente outras técnicas mais simples são capazes de produzir os fulerenos permitindo encontrá-los com 32, 44, 50, 70, 240, 540 e 960 átomos de carbono na estrutura desses compostos.

 

 

Especiarias, uma química embutida

Sergio Mazurek Tebcherani

Doutor em Química pela UNESP

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O Garum ou também conhecido como Liquamen foi um condimento muito utilizado principalmente na Roma Antiga. Este deve ter sido o início dos temperos utilizados pelo homem.

Existe indícios que os antecessores dos romanos, os etruscos, foram os que desenvolveram tal receita.

O garum é preparado a partir de uma mistura de sangue, vísceras e de outras partes selecionadas do atum ou da cavala e que são misturadas com peixes pequenos, crustáceos e moluscos esmagados. Após essa mistura, tudo isto é deixado em salmoura e ao sol durante cerca de dois meses, ou então, aquecido artificialmente.

Este produto já foi exportado para várias partes do Mediterrâneo. Há notícias de exportação de Garum para Atenas, no século V a.C.

Outros registros de especiarias foram encontrados por arqueólogos nas tumbas egípcias por volta de 3000 a.C. Acreditava-se que as propriedades de conservação de alguns temperos eram ideais para o embalsamamento.

Na época das grandes navegações e dos descobrimentos marítimos, durante os séculos XV e XVI, as especiarias eram muito valorizadas na Europa. Este continente não permitia o cultivo de temperos devido as condições climáticas desfavoráveis. Com o surgimento e o crescimento da burguesia também aumentou a demanda desses produtos que eram considerados um luxo na época.

Os comércios de Gênova e Veneza tinham o monopólio destas especiarias. Compravam no Oriente, principalmente na Índia e China, e vendiam com alta porcentagem de lucro no mercado Europeu.

Em seguida, os portugueses descobriram uma rota alternativa para chegar ao oriente através da navegação que costeava o continente africano. Desta forma, passaram a comprar as especiarias diretamente na fonte e tiraram o monopólio dos italianos. Isso fez de Portugal uma potência econômica da época.

Os temperos foram responsáveis por diversas batalhas, surgimento e desaparecimento de cidades, criação de rotas comerciais muito valiosas e também por mudanças de hábitos gastronômicos.

Posteriormente, os franceses iriam expandir a utilização das especiarias além dos hábitos alimentares, mas também na formulação de estimulantes do apetite e drogas medicinais de origem exótica.

Conhecido como o “Ouro Aromático”, os temperos foram muito utilizados para mascarar o cheiro e o gosto das carnes em estado de decomposição. Isto se deve a propriedades químicas dos temperos, capazes de inibir este as características do apodrecimento.

O ciclo destas combinações químicas começou a perder sua força a partir de 1856, quando foi criada a geladeira, que manteria os produtos no seu estado mais conservado por um tempo mais prolongado.

Neste final de ano, o Grupo Nanoita deseja a todos um Feliz Natal e um renascimento das esperanças e um 2020 repleto de realizações, sempre celebrados com muitas especiarias e alimentos frescos na mesa de todos!

 

As antigas pontes de hidrogênio

Robson Couto da Silva

Doutor em Engenharia de Produção pela UTFPR

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Uma característica interessante do mundo da química é que, com 118 elementos químicos conhecidos atualmente, é possível combiná-los e formar infinitas substâncias diferentes. Como os mais novos elementos descobertos destes 118 são sintéticos e existem por frações de segundos, as combinações dos elementos ocorrem com menos de uma centena deles.

Por analogia, esta combinação seria semelhante a pegar as letras do alfabeto e procurar contar quantas palavras diferentes se consegue formar. Isto é impossível!

Tanto é verdade que dezenas de novos produtos químicos são reivindicados nas agências de patente a cada intervalo curto de tempo. Atualmente, existem milhares desses produtos.

Quimicamente, estes compostos só existem devido à capacidade dos átomos de se ligarem entre si. As ligações podem ser feitas por transferência de elétrons de um átomo para outro, por compartilhamento de pares de elétrons entre dois átomos, ou ainda, por uma compensação de carga através de uma nuvem flutuante de elétrons. Tratam-se dos compostos iônicos, covalentes e metálicos, respectivamente.

As ligações químicas estabilizam os átomos na configuração mais estável e os compostos formados normalmente terão uma estrutura invariável.

Especificamente, as ligações de hidrogênio apresentam uma força intermolecular mais intensa, e que é denominada dipolos permanentes. Isto significa que o hidrogênio formará um polo positivo e outro elemento como o flúor, o oxigênio ou o nitrogênio formarão o polo negativo.

Há pouco tempo era utilizado o termo “pontes de hidrogênio”, porém, esta é uma denominação ultrapassada e o correto é chamar de “ligação de hidrogênio”.

Esta ligação é bastante curiosa no campo da química.

Vamos imaginar algumas substâncias químicas: gás metano (CH4), gás butano (C4H10), gás carbônico (CO2). Já podemos verificar que de comum todos estão no estado gasoso.

Pegando sempre uma mesma quantidade de cada gás, ou seja, um mol, podemos garantir que a relações de massas serão de aproximadamente 16 gramas para o metano, 58 gramas para o butano e 44 gramas para o gás carbônico.

Agora vamos comparar com a água, que em mol, tem uma massa de 18 gramas.

Teoricamente o metano seria gás, porque tem menor “peso” (16 g). Se a água com 18 gramas é líquida, então o butano (58 g) e o gás carbônico (44 g) deveriam ser líquidos também porque são mais “pesados” que a água (18 g).

Na verdade, as interações entre as moléculas de água fazem com que elas se aproximem e mantenham uma coesão através das ligações de hidrogênio mantendo-as no estado líquido.

Agora, vamos supor que magicamente conseguíssemos eliminas essas pontes de hidrogênio. O que aconteceria com o planeta Terra? Se a suposição foi que a vida acabaria, acertou na resposta.

Um experimento para comprovar as ligações de hidrogênio é bastante simples e intrigante.

Primeiramente encapar uma régua de plástico com fita veda-rosca (Teflon®) e em seguida atritar na pele ou cabelo durante uns 15 segundos. Agora aproxime este material atritado de um filete “fino” de água de uma torneira e veja a carga estática do Teflon atraindo os polos positivos das ligações de hidrogênio.

Antes era contada uma piada de químico: Sabe por que alguns insetos andam na superfície da água? Resposta: Porque eles pisam nas pontes de hidrogênio!

Na verdade, as ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio) são responsáveis em aumentar a tensão superficial da água permitindo que insetos consigam se locomover na superfície.

E esta é a forma de ver a química, como uma ciência intrigante!

 

O início da história das pontes de hidrogênio

Sergio Mazurek Tebcherani

Doutor em Química pela UNESP

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No verão de 1611, um calor intenso atingiu a região da Toscana, na Itália. Diante disso, Galileo Galilei junto com seus colegas Vincenzo di Grazia e Giorgio Coresio, professores da Universidade de Pisa, começaram a divagar nas conversas sobre o frio. As ideias estavam relacionadas aos conceitos físicos de Aristóteles e também sobre conhecimentos de termodinâmica.

Por que o gelo, que é mais frio do que a água, armazena uma menor quantidade de calor? Por que quando a água passa ao estado sólido em baixas temperaturas há redução de densidade?

 O fiorentino Lodovico delle Colombe, forte combatente de Galileo, provou que bolinhos de ébano, ao serem colocados em água, não afundavam. Justificou que a flutuação de sólidos em líquidos era devido à forma da matéria, e não da densidade da matéria.

Mesmo que não conseguindo rebater o experimento do bolinho de ébano, Galileo acreditava que o fenômeno estava relacionado à interação entre partículas. Aí surgia o seu escrito “Discorso intorno alle cose che stanno in su l'acqua o che in quella si muovono” que era direcionado a Lodovico delle Colombe.

Este foi o primeiro livro da história que menciona a interação entre átomos, ou, mais especificamente, a ligação de átomos de hidrogênio.

A partir daí vários cientistas postularam sobre a interação entre os átomos, dentre vários, destaco Joseph Louis Proust, John Dalton, Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, Gilbert Newton Lewis.

Recentemente, em 2012, Patrick Goymer, divulgou o artigo na Nature Chemistry intitulado “100 years of the hydrogen bond", afirmando que os estudos sobre as ligações de hidrogênio já completavam um século. Sua referência dizia respeito à publicação do trabalho realizado por Tom Sidney Moore e Thomas Field Winmill chamado de “The state of amines in aqueos solution” e que foi publicado em 1912.

O professor da Universidade da Califórnia, William C. Bray, reconheceu a importância dos estudos sobre as ligações de hidrogênio, realizados por seu aluno de graduação Maurice Huggins, porém, foi categórico ao afirmar que ele nunca iria convencer a comunidade química da ideia que um átomo de hidrogênio poderia se ligar simultaneamente a dois outros átomos.

Assim, o conceito da ligação de hidrogênio foi proposto pela primeira vez na literatura por Wendell Latimer e Worth Rodebush em 1920. Na publicação deste artigo, colocaram uma nota de rodapé conferindo os créditos do conhecimento ao Sr. Huggins que havia desenvolvido este estudo anos antes, mas que não veio a ser publicado.

Mas afinal, para que tanta história a respeito de uma ligação química? No próximo artigo do Grupo Nanoita, entenderemos a intimidade dessas “ligações” e o quanto elas são responsáveis pela vida na Terra.

O equilíbrio é a chave natural

 

Robson Couto da Silva

Doutor em Engenharia de Produção pela UTFPR

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Em nosso último artigo falamos sobre a Pirâmide de Maslow e utilizamos sua hierarquia para analisarmos as diferenças entre as últimas gerações em função das necessidades das quais foram ou ainda são submetidas. Nesse artigo discutiremos sobre diferentes aspectos que podem contribuir para entendermos melhor nosso comportamento.

 Dentre as perspectivas que foram levantadas percebemos que a partir das novas gerações houve uma maior busca por etapas relacionadas a fatores sociais da Pirâmide, em que se almejam ganhos em relação a autoestima e respeito. Conseguimos constatar isso quando verificamos que comportamentos antes vistos como brincadeiras hoje são tratados como abusos. Porém, a procura excessiva das conquistas sociais também traz alguns malefícios.

Hoje em dia muitas pessoas ficam tão envolvidas por sua vida virtual que não percebem que estão deixando de viver sua vida real. Não é incomum ver pessoas mais preocupadas em fazer uma foto para postagem em redes sociais do que em apreciar o lugar onde estão ou as suas companhias. Os perigos de se ter muitos amigos virtuais e pouquíssimos amigos reais somente são percebidos em momentos de grande dificuldade em que se têm uma sensação de vazio e solidão, uma porta aberta para a depressão.

O maior apego material das gerações passadas atualmente se tornou em uma total falta de prioridades e descontrole financeiro. Um fato que chamou atenção ocorreu com um conhecido que certa vez pediu auxílio por estar sem energia por não conseguir quitação da conta de luz em função no novo iPhone que tinha comprado...

É possível que um dos grandes problemas que tivemos foi que em um espaço de poucas gerações saltamos da base para o meio da pirâmide sem estarmos preparados para tanto. Ou seja, a falta da hierarquia das necessidades acabou fazendo com que nos perdêssemos em alguns pontos.

Não estamos afirmando que precisamos passar fome para podermos valorizar o que temos, porém, é necessário que na criação de nossos filhos cumpramos a difícil tarefa de dizer “não” e impor limites para os desejos do jovem imperador. Com isso, faremos com que essas crianças se posicionem em uma categoria um pouco mais baixa na pirâmide e assim se tornem mais preparadas para as dificuldades que passarão quando adultas.

Outro dia ao conversar com um grande amigo sobre a necessidade das pessoas estarem se medicando para remediar tristezas e decepções da quais são submetidas ficamos em dúvida se muitas vezes não estamos criando um novo problema. Obviamente respeitam-se os casos nos quais as pessoas se encontram em quadros avançados de depressão ou ansiedade. Porém, naqueles que não atingiram tais quadros, temos que entender que infelizmente passar por algum tipo de sofrimento e perda faz parte de nosso amadurecimento psicológico.

Da mesma maneira, não podemos tentar criar nossos filhos em redomas de vidro para que nunca sofram, pois se fizermos isso estaremos impedindo que eles se desenvolvam em condições de suportar as pressões e desilusões que provavelmente terão no futuro.

Em suma, conforme aprendemos em nossas aulas de termodinâmica: “na natureza tudo tende ao equilíbrio”. Por isso, temos que adotar essa postura em nossas vidas. Todos os recursos e cuidados em falta ou excesso podem ser prejudiciais.

Assim, temos que enfrentar nossas dificuldades, persistir após os fracassos e sempre impor metas em nossas vidas, só assim teremos motivação para evoluirmos. Analogamente, devemos entender que nossos filhos terão que vencer suas próprias batalhas. Com essas atitudes, quem sabe no futuro possamos alcançar o equilíbrio e então pleitear o tão sonhado topo da pirâmide!