O Mar está MORTO?

Mar Morto... Que nome estranho... Os mares são tão belos, por que este é chamado de MAR MORTO! Um nome tão sinistro, mas isso tem explicação.

Antes de explicar o porquê desse nome tenebroso vamos entender um pouco sobre o conceito de densidade:

Turista ler tranquilamente enquanto flutua no Mar Morto.

Para isso vamos usar um exemplo básico: se pegarmos um prego e o colocarmos num recipiente contendo água, o mesmo irá depositar-se no fundo. Em contrapartida, se colocarmos um pedaço de algodão em um recipiente com água perceberemos que ele flutuará. Isso acontece devido à densidade dos materiais envolvidos. Se o objeto for mais denso que o meio onde ele for adicionado sua tendência é imergir, do contrário ele emergirá. Densidade é a razão entre a massa e o volume do objeto. A densidade pode variar de acordo com a temperatura mesmo mantendo a massa do objeto constante. O que acontece é que se aumentarmos a temperatura de determinado sistema em que os átomos ficam mais energéticos, aumentam sua energia cinética e consequentemente sua velocidade, essa energia adquirida pelos átomos os separam uns dos outros aumentando de volume, o contrário acontece se diminuirmos a temperatura, os átomos ficam mais próximos e o volume diminui.

Pronto, agora já sabemos o que é densidade, vamos entender o que acontece no DEAD SEA.

É o seguinte: o Mar Morto é um lago endorreico (não possui saída para o mar) localizado no vale do rio Jordão; tem densidade de 0,3g/cm³ isto é, possui 30g de sal em 100cm³ de água, densidade aproximadamente dez vezes maior que em outros mares, onde a densidade é de 0,03g/cm³. Num mar ‘normal’ é possível ver peixinhos, o mesmo não acontece no Mar Muerto, esses seres aquáticos não aguentam o alto nível de salinidade e morrem. Pronto! Mar Morto por isso, praticamente não existe vida neste ambiente aquático, porém alguns “seres atrevidos” como as arqueobactérias (seres que vivem em ambientes hipersalinos) suportam viver lá. É fácil flutuar lá o altíssimo nível de sal permite a flutuabilidade de seres humanos, isto por que somos menos densos que a água do Dead Sea.

Muito além de Elétrons, Prótons e Nêutrons

Aprendemos no Ensino Médio que tudo ao nosso redor é composto por moléculas, estas são compostas por átomos que interagem através de ligações químicas, e constituindo os átomos temos os elétrons, prótons e nêutrons. Ponto final! Certo? Errado! Após a evolução da ciência que estuda as partículas elementares da matéria, descobrimos que as partículas fundamentais são subdivididas em três grandes classes: os léptons, os quarks e os bósons, sendo estes últimos as partículas de interação.

Talvez você já tenha ouvido falar ou lido esses nomes em alguma revista científica. Mas afinal, o que é essa grande sopa de novos termos e novas partículas?

Os Léptons

O nome lépton significa “leve”, são as partículas que não sofrem influência da força que mantém prótons e nêutrons “presos” no núcleo (força nuclear forte). O lépton mais conhecido é o elétron (e^-) com carga negativa, como todos conhecemos. Outros léptons menos conhecidos são o tau (τ ^-) e o múon (µ^-), ambos também com carga -1, assim como o elétron. Outros létptons são o neutrino do elétron (v_e), neutrino do tau (v_τ) e o neutrino do múon (v_µ), esses por sua vez, não possuem carga.

Todas as partículas citadas acima possuem sua antipartícula, que possuem as mesmas características da partícula correspondente, porem, com carga oposta. Por exemplo, o antielétron, chamado de pósitron (e⁺), possui carga +1.

Os Quarks

Os quarks são partículas fundamentais que possuem carga elétrica fracionada, nunca sendo encontradas livres como os léptons, estando sempre agrupadas. Aos agrupamentos de quarks dá-se o nome de hádrons. São conhecidos seis tipos de quarks: up (u), down (d), strange (s), charm (c), botton (b) e top (t). Suas cargas são frações da carga do elétron: +2/3e, -1/3e, -1/3e, +2/3e, -1/3e e +2/3e, respectivamente.

Como dito anteriormente, os quarks sempre são encontrados em grupos, sendo estes de dois ou três. Os pares (quark + antiquark) são chamados de mésons, e a junção de três quarks ou de antiquarks é chamada de bárion. Os bárions mais conhecidos são justamente os prótons e os nêutrons. Um próton é formado por três quarks “uud” (up, up, down) enquanto o nêutron é formado por três quarks “udd” (up, down, down). Outros bárions menos famoso já foram detectados experimentalmente, como o Ômega menos (Ω^-) com a configuração “sss” e o Sigma mais (Ʃ⁺) com configuração “uus”, por exemplo.

Hádrons: Próton e Neutron

Dentre os mésons, o mais famoso é o Méson Π, ou Píon. Este é o responsável pela interação entre prótons e nêutrons, mantendo-os presos no núcleo através da força de maior intensidade do universo conhecida pelo homem, a força nuclear forte (falarei sobre as forças fundamentais do universo mais adiante, e com mais detalhes em outra matéria).

 

Os Bósons

Os bósons, também chamados de partículas de interação ou partículas mediadoras, mantém unidas as partículas elementares para formar outras partículas. Cada fenômeno físico observado, desde uma colisão de galáxias até quarks agitando-se em um próton, pode ser explicado por estas interações. As partículas de força são quatro, cada uma associada a uma força fundamental do universo:

Ø  Fóton (talvez a mais famosa) é o mediador da força eletromagnética que liga os elétrons ao núcleo e os átomos nas moléculas. Além disso, é a partícula responsável por todo o espectro eletromagnético.

Ø  W (pode ser W⁺ ou W^-) e Z⁰ são as partículas de força fraca. Essas partículas medeiam as transformações nucleares nos fenômenos de radioatividade.

Ø  Glúons são partículas de interação forte que medeiam a força que mantém os quarks ligados e confinados nos hádrons. São considerados a cola da matéria.

Ø  Gráviton é a partícula mediadora da interação gravitacional. Existe apenas em teoria, pois não foi detectada ainda. Muitos físicos teóricos tentam descrever uma teoria quântica para a gravidade.

Um grande problema que o modelo padrão apresentava (a falta de explicação para as massas das partículas) foi resolvido com a recente confirmação de existência da famosa “partícula de Deus”, o Bóson de Higgs, detectado no ano passado (tema para uma futura matéria).

Modelo Atual da Matéria

E este é o modelo padrão para a matéria aceito hoje pelos cientistas. Muitas novas partículas foram confirmadas, e talvez muitas outras ainda serão descobertas, pois as buscas científicas agora se concentram em volta da matéria escura.

A Química por trás dos fogos de artifício!

Barra da Tijuca

O Fim do ano está bem próximo e na passagem de um ano para outro, cidades organizam shows com a beleza das várias cores dos fogos de artifício. Os fogos de artifício são materiais explosivos dotados de um pavio, para que nele se inicie a combustão. A energia gerada na reação de combustão faz com que os fogos de artifício subam e atinjam uma altura máxima. Ao chegar nessa altura, o excesso de energia é liberado sob forma de som e luz. É interessante notar que no momento da explosão, primeiro se ver a cor emitida pelo material para depois ouvir o estampido emitido por ele. Isso deve-se ao fato de a velocidade da luz ser maior que a velocidade do som,

3.10⁸ m/s contra 340m/s . E essa luz de onde vem?

O recebimento de energia promove o elétron de nível.

Bom, os fogos de artifício são formados por uma mistura de pólvora e sais metálicos. A pólvora é responsável pela explosão e os sais metálicos são responsáveis pela cor da luminosidade emitida. A combustão provoca a promoção de elétrons para níveis de energia mais externos, que por sua vez, são mais energéticos. Porém, ao atingir a altura máxima, os elétrons que foram excitados, liberam a energia recebida em forma de luz, retornando aos níveis de energia de origem, sendo desta forma a quantidade de energia recebida igual a quantidade de energia emitida. 

Certo. Mas existem várias cores para fogos de artifício. Como é isso? 

As radiações são organizadas em um espectro eletromagnético de acordo com a frequência e o comprimento de onda emitido por elas. As cores ocupam uma região muito pequena do espectro a cor emitida pelos fogos de artificio vai depender do comprimento de onda emitido por ele e pode ser elucidada a partir da equação de Planck  E= h.f, onde E é a energia do fóton; h é a constante de Planck e f a frequência da radiação. A partir do comprimento de onda, será determinada a cor do fogos de artifício.

Espectro eletromagnético. A região do visível vai do comprimento de onda 400nm a 700 nm

Acidente com Césio-137 em Goiânia completa 25 anos

Nesta última quinta-feira (13.09), o maior acidente com material radioativo ocorrido no Brasil completou 25 anos. E mesmo depois de tanto tempo, muitas pessoas ainda sofrem com os efeitos devastadores do que ficou conhecido como “brilho da morte”.  Dados coletados do Centro de Assistência aos Radioacidentados informam que existem 1.015 cadastros de pessoas que tiveram algum tipo de contato com a radiação.

Pra quem não conhece o passado trágico, a história é a seguinte:

Numa manhã de 13 de Setembro de 1987, três catadores de materiais recicláveis, retiraram do antigo Instituto Goiano de Radiologia (desativado e abandonado) um aparelho radiológico contendo uma cápsula de chumbo com cerca de 20g de Cloreto de Césio-137 (CsCl). A cápsula era uma fonte radiativa, utilizada no tratamento contra o câncer na antiga clínica. Não havendo contato direto do paciente com o material radioativo, apenas feixes de radiação milimetricamente direcionados à área com células cancerígenas.

Porém, a cápsula foi violada e as pessoas tiveram contato direto com o material radioativo, atraídas pelo brilho azul, característico do césio-137. Sendo assim expostas a intensidade máxima de radiação, sem controle e por tempo prolongado.

Materiais radioativos emitem radiações ionizantes, feixes de partículas ou de ondas eletromagnéticas capazes de atravessar materiais sólidos, afetando durante o trajeto suas estruturas atômicas. Tais efeitos podem provocar lesões nas células e tecidos vivos, causando uma série de efeitos nocivos.

O césio-137 é um radioisótopo do césio. Descoberto em 1860, por Kirchhoff e Bunsen, o elemento químico césio tem número atômico 55 e seus isótopos mais relevantes são o 133 e o radioativo 137. Assim, o césio-137 é um radioisótopo do césio que tem em seu núcleo 55 prótons e 82 nêutrons. Devido a grande quantidade de nêutrons em relação aos prótons, o núcleo se torna instável e emite radiações.

Sua meia-vida, o tempo necessário para que sua atividade radiativa caia pela metade, é de trinta anos e, conforme se desintegra pela emissão radiativa, forma o Bário-137.

Quimioluminescência: A Química ajudando a solucionar crimes.

No seriado americano C.S.I, frequentemente vemos os protagonistas borrifando uma solução incolor em um local onde provavelmente ocorreu um crime. Ao borrifar esta solução, algumas vezes, tem-se imediatamente a liberação de uma luz azul intensa. Por que isso acontece?

A solução utilizada é uma mistura de luminol (C8H7N3O2) e água oxigenada (H2O2). O Luminol é uma substância quimioluminescente que na presença de um agente oxidante, libera uma cor azul intensa. Como agente oxidante é usado o peróxido de hidrogênio (água oxigenada). Ao reagir, o Luminol perde átomos de nitrogênio e hidrogênio e adquire átomos de oxigênio, formando o composto denominado 3-aminoftalato. Durante o processo os elétrons do átomo de oxigênio são excitados para orbitais mais externos e ao retornarem para orbitais menos energéticos, liberam energia em forma de luz, que devido ao comprimento de onda é azul. A liberação de luz devida uma reação química é chamada Quimiluminescência.

Reação de oxidação do Luminol

No entanto, a oxidação o Luminol pelo peróxido de hidrogênio se dá de maneira lenta, a presença de um catalisador, no caso o Ferro presente na hemoglobina acelera a oxidação do luminol e fazendo com que a luz brilhe de forma suficiente para se detectar a presença de sangue. Mesmo após o local ter sido limpo é possível saber se naquele local tinha sangue, pois não existe superfície completamente lisa, e os íons ferro reagirão com o luminol. Não adianta, não existe crime perfeito para a Química!

Por: Maria Gabriella Albuquerque