Descomplicando o Vestibular: Cinética Química - Parte III

Teoria Das Colisões

Esta teoria nos fornece uma visão microscópica de uma reação química, de modo que podemos explicar como certos fatores (temperatura, concentração de reagentes e etc.) agem sobre a velocidade de uma reação. Essa teoria diz que “Para ocorrer uma reação química é necessário haver colisões corretas entre os reagentes.”

Desta forma concluímos que, numa reação química é necessário um padrão de colisão entre as moléculas e que nem toda colisão entre essas moléculas de reagentes originará um produto. Então de que forma teríamos uma colisão apropriada?

As colisões aconteceriam com maior frequência de acordo com dois fatores que a alteram; Energia de Ativação(Ea) e geometria (orientação) da colisão.

Segue ao lado alguns exemplos de como uma colisão seria apropriada ou não.

Quando duas moléculas de Reagentes estão a caminho de serem produtos, forma-se uma espécie química chamada de complexo ativado. Complexo porque as ligações químicas estão sendo rompidas para a formação de novas. E ativado, porque existe Energia suficiente para que a reação ocorra.

Neste momento, sempre temos que lembrar que, quando falamos de Energia de ativação temos que lembrar que, quanto menor  for essa energia, menor é a Energia que as moléculas devem possuir para sua energia ser maior ou igual à Ea, isso implica em que; Quanto maior a Ea, menor será a sua velocidade (em determinadas condições), pois menor será a quantidade de moléculas com energia igual ou maior que Ea.

A partir desta análise chegamos a uma conclusão final de grande importância:

“Todos fatores que aumentam o número de colisões efetivas aumentam a velocidade de uma reação química.”

Assim, para concluir nosso estudo sobre cinética Química, chegamos ao ponto de Fatores que afetam a velocidade de uma reação química.

Resumindo:

*Temperatura:  Maior Temperatura & Maior Ec(Energia cinética) média das moléculas --> Maior número de moléculas com Energia > Ea & Maior número de colisões efetivas --> Maior velocidade da reação.  

*Superfície de Contato: Maior superfície de contato --> Maior número de colisões (inclusive efetivas) --> Maior velocidade de reação.

*Concentração dos Reagentes: Maior concentração de reagentes --> Maior número de colisões (inclusive efetivas) --> Maior velocidade de reação.

*Natureza dos reagentes:  Ligações mais fortes & Maior energia de ligação(Ea) --> Menor número de colisões --> Menor Velocidade de reação.

*Pressão: Aumento da pressão em sistema com gás --> Aumento da concentração de reagente gasoso --> Aumento da velocidade de reação.

*Catalisadores: é um substância que aumenta a velocidade de uma reação química sem sofrer modificações(não é consumido durante a reação).

Exercícios de Fixação:

(Vunesp) Explique os seguintes fatores experimentais:

a) Limalha de ferro dissolve-se mais rapidamente em ácido clorídrico se a mistura for submetida à agitação.

resposta: De acordo com o que foi dito na parte tórica acima, a velocidade de uma reação química está diretamente relacionada com os choques efetivos entre as moléculas do reagente. Com uma agitação mecânica aumentamos o número de choques efetivos que favorecem a reação química.

Além disso, observa-se que trata-se de um sistema heterogêneo( sólido e líquido), desta forma, com o decorrer da reação, os produtos seriam, possivelmente, depositados e poderiam ocupar a superfície metálica, o que culminaria numa maior lentidão da reação. Porém, com a agitação mecânica, teríamos a retirada desses acúmulos  da superfície metálica.

b) A hidrólise alcalina de acetato de etila é mais rápida a 90ºC do que à temperatura ambiente.

resposta: Como visto anteriormente, se alterarmos a temperatura acabamos por mudar a cinética das moléculas. Neste caso, como aumentamos a temperatura da hidrólise alcalina a submetendo a uma temperatura de 90ºC, acabamos por mudar sua cinética química, aumentando o grau de agitação de suas moléculas. Como há uma maior agitação, teremos maior número de choques efetivos causando uma hidrólise alcalina do acetato de etila mais veloz do que quando submetida à temperatura ambiente (27ºC).

resposta: B

justificativa: Nesse exercício devemos levar duas coisas em consideração; 

*primeiro - trabalhamos com superfície de contato distintas, uma é maior(pó) e a outra é menor(raspas); 

*Segundo - "Adicionam-se quantidades iguais de ácido em duas amostras de mesma massa de Zinco.". Ou seja, trabalharemos com a mesma concentração de reagentes nas duas amostras, a única coisa que muda é a superfície de contato.

Desta forma percebemos que, a quantidade de produto no final será a mesma (isso já nos ajuda muito! Anulando as quatro alternativas erradas do exercício.), e que a única diferença é que a velocidade de reação será diferente; A amostra com maior superfície de contato reagirá mais rápido por favorecer mais número de colisões efetivas. Neste caso a amostra(A) terá uma inclinação de sua curva no gráfico menor que a amostra(B), por ser mais rápida.

Exame de sangue poderá prever taxa de envelhecimento, diz estudo

  Cientistas britânicos do King's College acreditam que um simples exame de sangue poderá prever o grau de envelhecimento de uma pessoa no futuro. Os pesquisadores descobriram que as "impressões digitais" químicas no sangue, conhecidas como metabólitos, deixadas como resultado de mudanças moleculares ainda antes do nascimento ou durante a infância, podem fornecer pistas sobre o estado geral de saúde no longo prazo e também sobre a taxa de envelhecimento.

  Um metabólito em particular, chamado de C-glyTrp, está associado com a função pulmonar, densidade mineral nos ossos, índice de colesterol e pressão sanguínea. O papel deste metabólito no envelhecimento é uma descoberta completamente nova. Ao comparar os pesos no nascimento de gêmeos idênticos que participaram da pesquisa, os pesquisadores descobriram que este metabólito também estava associado a um peso mais baixo em recém-nascidos.

  Segundo os pesquisadores, os níveis deste novo metabólito, que podem ser determinados ainda na gravidez e afetados pela nutrição durante o desenvolvimento da criança, podem refletir um envelhecimento acelerado.

 De acordo com os cientistas, no futuro será possível identificar estes marcadores de envelhecimento com um simples exame de sangue, o que poderá fornecer mais informações sobre a expectativa de vida e abrir caminho para o desenvolvimento de tratamentos de doenças relacionadas a esta época da vida de uma pessoa.

  O estudo foi publicado na revista especializada International Journal of Epidemiology.

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Algas marinhas viram biocombustível para 'salvar o planeta'

  Pesquisadores ligados à Associação Escocesa para a Ciência Marinha (Sams, na sigla em inglês) trabalham em um projeto para transformar algas marinhas em uma importante fonte de biocombustíveis. A iniciativa faz parte de um esforço mundial para substituir os combustíveis fósseis por fontes mais limpas, sem elevar o preço dos alimentos – como ocorre com biocombustíveis tradicionais, como a cana-de-açúcar. 

  Além disso, as algas crescem muito mais rápido do que as plantas terrestres, transformando a energia numa proporção até cinco vezes mais eficiente. O governo do Reino Unido já estima um cultivo futuro que poderia suprir a demanda por petróleo, já que as algas podem ser usadas na produção do etanol, componente que pode ser misturado à gasolina e ao metano – principal componente do gás natural que aquece as casas dos britânicos.

   A perspectiva de um biocombustível realmente sustentável no futuro está impulsionando investimentos em todo o mundo. Na Europa, milhões de euros foram investidos em nove projetos-piloto de cultivo ao longo da costa atlântica. Além dos estudos na Escócia, pesquisas também são feitas pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos, pela gigante do petróleo Statoil, pelo governo do Chile, entre outros. 

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Abacaxi contra lombrigas e carrapatos

Resíduo da fabricação do suco da fruta poderia reduzir infestação do gado por parasitas, fazendo o produtor gastar menos com vermífugos comerciais, aos quais os vermes parecem cada vez mais resistentes. 

Descartado pela indústria de suco de frutas, o resíduo de abacaxi pode vir a ser útil na medicina veterinária, mais especificamente como vermífugo. É o que aponta uma tese de doutorado defendida em junho na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Unesp em Jaboticabal. Ovelhas tratadas com o produto, via oral, tiveram redução significativa da infestação por um tipo de lombriga que dá prejuízo aos produtores. “Este estudo é um passo importante na direção de um método alternativo de controle de parasitas,de baixo custo e que não contamina o animal nem o ambiente”, explica Gervásio Henrique Bechara, professor que orientou a pesquisa. A demanda por um novo vermífugo de uso veterinário, explica ele, vem do fato de que esse tipo de parasita está cada vez mais resistente aos medicamentos disponíveis. Como consequência, é necessário aumentar a quantidade dessas drogas para obter os mesmos efeitos, além de investir no desenvolvimento de novos produtos, o que sempre é um processo dispendioso. 

A autora da tese, a veterinária Luciana Ferreira Domingues, já havia trabalhado com a casca de abacaxi e conhecia bem a indústria da polpa da fruta. No contato com os fabricantes para obter material para o estudo, acabou constatando que boa parte dos resíduos já é fornecida a produtores rurais e usada para complementar a dieta de bovinos, ovinos e caprinos. “Para as indústrias, isso é lixo que precisa ser descartado, e fornecê-lo aos produtores é uma maneira de dar um destino sus- tentável para seu resíduo”, afirma ela.

Os primeiros testes foram feitos em laboratório. Da casca da fruta Luciana extraiu os principais componentes e aplicou esse extrato, dissolvido em água, em ovos e larvas do nematoide Haemonchus contortus, um minúsculo parente da lombriga que ataca principalmente carneiros e ovelhas e atazana a vida dos produtores brasileiros. O produto conseguiu evitar que os ovos eclodissem e que as larvas se desenvolvessem, com uma eficácia de 50%. Testando separadamente a bromelina, uma enzima bem conhecida do abacaxi, obteve resultados semelhantes. “Há praticamente um consenso entre os especialistas de que certas enzimas sejam capazes de atacar a cutícula que reveste esses parasitas, matando-os”, explica ela.

Com bons resultados nos testes de laboratório, a etapa seguinte foi verificar se o resíduo do suco de abacaxi tinha alguma eficácia quando administrado diretamente nos animais. Isso foi possível graças a uma parceria com a Embrapa, que cedeu o espaço e 36 ovelhas para o experimento. Os animais foram divididos em seis grupos: um foi tratado com o extrato da casca do abacaxi, outro com resíduos da indústria incorporados à alimentação, um terceiro com bromelina pura, e um quarto recebeu vermífugos convencionais. Os dois grupos restantes não foram tratados. Contando os ovos do nematoide nas fezes das ovelhas, a pesquisadora conseguiu medir o efeito da intervenção em cada grupo.

Na comparação com os animais não tratados, o grande vitorioso foi o resíduo industrial, com 42% de redução da quantidade de parasitas depois de 28 dias de tratamento. O vermífugo indus- trial eliminou 89% da infecção após o mesmo período. À primeira vista, o resultado sugere que o abacaxi não é uma arma tão confiável, mas não é bem assim, explica a veterinária. Incorporado à alimentação dos animais, o resíduo da fruta poderia reduzir a quantidade de vermífugo necessária para o tratamento, cortando custos para o criador. “Não estamos necessariamente procurando um substituto para os vermífugos, mas sim substâncias que possam ser utilizadas para reduzir seu uso”, diz Luciana. “Isso evitaria o aumento da resistência dos parasitas aos vermífugos comerciais, o que tende a prolongar sua vida útil.”

Ensinas Indefesas

O que a pesquisadora não esperava é que a bromelina, isoladamente, fosse tão pouco eficaz – reduziu a infecção em meros 3%. Mas isso não joga por terra a tese segundo a qual esta enzima é a responsável pelos efeitos antiparasitários do extrato da fruta, segundo a pesquisadora. “O H. contortus se aloja no abomaso, que é o quarto estômago dos ruminantes. Até chegar lá, a bromelina passa por uma série de processos químicos, especialmente no rúmen, o primeiro estômago, e sofre desnaturação, ou seja, sua atividade é perdida antes que tenha chance de atuar sobre os parasitas”, explica. Misturada aos resíduos ou ao extrato da fruta, a bromelina tem mais chance de chegar intacta ao local do que pura, situação que a deixa mais “indefesa.”

Além dos parasitas internos, o resíduo de abacaxi poderia ajudar também a controlar um tipo de parasita externo, pelo menos é o que apontam os resultados de laboratório. A pesquisadora testou a eficácia do extrato da fruta contra o carrapato bovino Rhipicephalus microplus. “O objetivo era verificar se o efeito do produto sobre a cutícula dos nematódeos também se aplicava aos carrapatos”, diz Luciana. Para isso, ela usou fêmeas de carrapatos, que levaram um “banho” de extrato da fruta. A ideia era verificar a inibição de postura de ovos e sua consequente eclosão. A eficácia do extrato nessa tarefa foi de 55% e a da bromelina, 59%.

Já os testes com as larvas do bicho decepcionaram a pesquisadora. A eficácia do extrato e da bromelina foi zero. “Mesmo não obtendo resultados tão bons quanto no caso dos nematódeos, é cedo para descartar o abacaxi como possível método de tratamento. Além disso, é o primeiro relato do seu efeito sobre os carrapatos”, pondera a recém-doutora. Os resultados da tese foram publicados nas revistas Experimental Parasitology e Veterinary Parasitology.

Fonte:  UNESP Ciência 

Uso de LED acelera a fermentação na produção de cerveja

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP) descobriram que o uso de luzes de LED pode acelerar a fase de fermentação na produção de cerveja, reduzindo o tempo gasto nesse processo de 15% a 20%, sem alterar a qualidade da bebida.

“A partir de algumas observações em outros tipos de experimentos e na literatura, sabíamos que a luz em determinadas circunstâncias pode acelerar o metabolismo celular. Mas nós não encontramos nada referente ao processo de produção de cerveja. Então decidimos aplicar a mesma técnica, a mesma ideia, na fabricação de cerveja”, explica o empresário e pesquisador Éverton Estracanholli.

A aceleração da fermentação acontece quando fontes de LEDs, diodos emissores de luz fabricados com material semicondutor na forma de dispositivos semelhantes a lanternas, são mergulhadas nas dornas em que as levedurasSaccharomyces cerevisiaese nutrem dos carboidratos do malte de cevada para produzir álcool, gás carbônico e consequentemente cerveja. A novidade já está em uso na microcervejaria Kirchen na cidade de São Carlos.

 O funcionamento desse processo inovador de produção é apresentado no vídeo “Microcervejaria usa luz para acelerar fermentação”. Assista ao vídeo em: Revista FAPESP

Curiosidades: DNA dá vida a materiais inertes

Um colóide é uma substância espalhada uniformemente dentro de uma outra substância. Exemplos incluem o leite, o isopor, sprays, tintas, espuma de barbear, gel e até mesmo poeira, lama e neblina. Uma das propriedades mais interessantes dos colóides é a sua capacidade de automontagem, a capacidade para se agregarem espontaneamente em estruturas bem definidas, impulsionadas por nada além de interações locais entre as próprias partículas que formam o colóide.

A automontagem tem atraído grande interesse na indústria, já que ela abre a possibilidade de toda uma série de novas tecnologias. Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, juntamente com colegas do Reino Unido e da França, descobriram uma técnica para controlar e dirigir a automontagem de dois colóides diferentes.

Com a automontagem, as partículas de um colóide podem formar espontaneamente um arranjo estrutural estável como resultado do formato e da direção dessas partículas conforme elas interagem com o meio de dispersão. Embora nenhuma força externa seja necessária, a automontagem geralmente ocorre em resposta a uma alteração em um fator ambiental como temperatura ou incidência de luz, por exemplo.

Nos colóides biológicos, como DNA, proteínas e outras macromoléculas, a automontagem é geralmente o primeiro passo para a auto-organização, que está na base de muitas estruturas celulares. Tirando proveito da seletividade do emparelhamento das bases do DNA, os cientistas descobriram ser possível alcançar um nível de controle sem precedentes da morfologia dos colóides. De tal maneira, guiados pelo emparelhamento das bases do DNA, os colóides montam-se de forma programada e autônoma, sem qualquer intervenção a não ser o aumento da temperatura da solução.

Os pesquisadores concluíram que esta abordagem não se restringe a objetos em escala nano, como outros métodos de automontagem explorados até agora, podendo ser aplicada a toda a gama de dimensões coloidais. Eles prevêem que esta técnica poderá ter inúmeras aplicações, como por exemplo, criar tintas que reagem à luz ou curativos inteligentes que respondem a alterações de temperatura ou do pH do corpo, podendo então liberar um antibiótico ou antipirético.

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Um maracujá mais nutritivo

Uma nova variedade de maracujá silvestre, chamada BRS Pérola do Cerrado, foi lançada pela Embrapa Cerrados, unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária com sede em Planaltina (DF), no final de maio. Foram necessários 20 anos de melhoramento genético para se chegar ao cultivar. Nesse período, a produtividade do Pérola foi triplicada e seu tamanho aumentado. Durante o processo de seleção, propriedades nutricionais diferenciadas, como a presença de antioxidantes, foram privilegiadas no cultivar. “Embora seja da família dos maracujás, o novo fruto apresenta coloração, sabor e aroma bem distintos”, diz a pesquisadora Ana Maria Costa, que coordena a rede de desenvolvimento tecnológico para uso funcional do fruto silvestre.

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