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

Um dia você já foi uma Estrela!

O título desta matéria não é uma simples metáfora ou alguma pegadinha, você literalmente já foi uma estrela! Assim como seu vizinho, seus amigos, sua casa, e tudo no planeta Terra. Todos os átomos que compõem seu corpo e o planeta vieram do núcleo superaquecido de estrelas mortas há bilhões de anos atrás. Obviamente, esse não é um processo que se dá num piscar de olhos e é necessário que uma estrela morra para que se dê início.

Sol, uma bola colossal de gás fervente

Tudo tem início com o Hidrogênio, o elemento mais leve, mais simples e mais abundante de todo o Universo. Este é o principal combustível das estrelas. No núcleo das estrelas a temperatura pode chegar a 18 milhões de graus Celsius. A esta temperatura, o centro é tão quente e gera tamanha pressão que é capaz de suportar a fusão termonuclear. Os átomos de Hidrogênio movem-se tão rápido que se fundem e formam um átomo de Hélio. Essa reação nuclear libera grande quantidade de energia, que podemos sentir principalmente na forma de luz e calor, essa energia que é responsável por manter a estrela viva e acesa durante bilhões de anos.

Estrelas do tamanho do nosso Sol, conhecidas como Anãs Amarelas (é isso mesmo, o nosso Sol é considerado um anão!), “queimam” esse combustível durante cerca de 10 bilhões de anos, transformando Hidrogênio em Hélio. Mas um dia esse hidrogênio se esgota e a única coisa que a pobre estrela tem para queimar é o Hélio. E ela assim o faz, gerando temperatura e pressão ainda maiores e convertendo o hélio em elementos mais pesados, como o Carbono e Oxigênio, por exemplo. Infelizmente, por ser pequena, a estrela não consegue gerar elementos ainda mais pesados. Com o passar dos anos ela irá inflar e perder suas camadas externas até restar apenas o núcleo (mais ou menos do tamanho da Terra), neste estágio ela é conhecida como Anã Branca. Com o tempo ela irá resfriar e morrer silenciosamente.

Estrelas em escala.

Já nas estrelas Supermassivas, com massa 40, 80 ou até 100 vezes maior que o nosso Sol, a temperatura e pressão geradas pelo núcleo é tão grande que a fusão termonuclear prossegue, criando elementos cada vez mais pesados como Neônio, Magnésio, Silício, Enxofre. Se fosse possível cortar uma estrela ao meio, ela teria a aparência de uma cebola, com o hidrogênio na camada mais externa e camada após camada de elementos mais pesados. O ponto crítico chega quando o núcleo se torna composto por Ferro, pois este elemento ao ser fundido absorve energia ao invés de liberá-la, tornando o centro da estrela altamente instável e causando o colapso dela. Este expele o resto da estrela em uma explosão colossal, conhecida como Super-Nova.

Supernova, semeando o Universo

 Todos os elementos que formavam as "camadas" da estrela são lançados no Universo, com o passar de milhões de anos esses "restos" se acumulam novamente e formam cometas, luas, asteroides, planetas e até mesmo você!

Sempre que olhar para o céu noturno estrelado lembre-se: uma estrela teve que morrer para que você nascesse!