FULERENOS: FORMA ALOTRÓPICA DO CARBONO

Até 1985, somente a grafite, o diamante e o carvão eram conhecidos como formas alotrópicas do carbono (alotropia é o fenômeno que ocorre quando um elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes). No entanto, em setembro deste mesmo ano, um grupo de cientistas liderados por H. W. Kroto e R. E. Smalley lançaram laser em grafite a mais de 104 °C e verificaram em espectrometria de massa que o produto continha uma série de moléculas com número de átomos de carbono de 44 a 90. A concentração de moléculas variava, mas a de 60 carbonos era a de maior destaque. Este experimento mostrou a descoberta da nova forma alotrópica do carbono. Graças a este experimento, em 1996 Kroto, Smalley e Curl ganharam o prêmio Nobel de química.Em 1990, Wofgang Kratschmer, Nonal Huffman e outros, descreveram a primeira síntese e o isolamento do C60.
Este novo grupo de compostos, os fulerenos, é um grupo de compostos aromáticos.A denominação fulereno é uma homenagem ao arquiteto R. Buckminster Fuller que construiu e popularizou as cúpulas geodésicas, que usam o mesmo princípio na aparência.
Os fulerenos são moléculas estruturadas na forma de “gaiolas”, ou seja, elas têm a forma fechada em si. Os fulerenos são constituídos por uma rede formada por pentágonos e hexágonos, fechando assim a "esfera". Cada carbono de um fulereno está hibridizado em sp² e forma ligações sigma (ligação simples) com três outros átomos de carbono, restando um elétron de cada carbono, que fica deslocalizado num sistema de orbitais moleculares que atribui à molécula o caráter aromático.
Os fulerenos possuem quantidades diferentes de átomos de carbono, podendo ser formados por 20, 60, 70, 100, 180, 240 e até 540 átomos de carbono. É comumente falado do C60 e também do C70, pois estes foram os primeiros a serem descobertos e também são os mais comuns, mas os outros também têm importância na classe dos fulerenos.
Os fulerenos como dito anteriormente, são estruturados na forma de "gaiolas", ou esferas ocas, que são formadas por anéis de 5 e 6 átomos de carbono, sendo estas estruturas bastante estáveis, sendo possível encontrá-las na natureza, como mais uma forma alotrópica do carbono.
Estes compostos possuem a capacidade de "aprisionar" átomos ou moléculas de gases em seus interiores. Um exemplo é o aprisionamento do hélio e do argônio no interior de um tipo de fulereno, que foi encontrado, sendo que os gases guardavam todas as características dos isótopos presentes.
Para uma molécula "entrar" dentro da estrutura dos fulerenos é necessário que ela possua uma determinada quantidade de energia, pois ela tem que romper a resistência provocada pelos elétrons livres da estrutura. Quando estas moléculas estão no interior da estrutura, elas não conseguem mais sair.
Quando ocorre a penetração de átomos de metais no interior dos fulerenos, ocorre então a formação de sais, os chamados, bucketos, que possuem faces metálicas.
Os fulerenos purificados têm uma grande atratividade no que se refere à cor. O C60, por exemplo, é um sólido com cor de mostarda e quando dissolvido em solução de hidrocarbonetos aromáticos, como o benzeno, a solução possui uma coloração magenta, avermelhada. Já o C70 possui uma coloração marrom avermelhada e em solução tem a cor vermelho vinho. O C76, C78 e C84 são amarelos.
Atualmente muitos compostos de fulerenos são conhecidos e estudados, tais como os bucketos citados acima e os fulerois, C60(OH)n (n=24-26), entre outros compostos.

Conceitos Fundamentais da Química

Matéria: tudo que ocupa lugar no espaço e possui massa. (madeira)
Corpo: porção definida da matéria. (tronco)
Objeto: corpo feito pelo homem com o intuito de se utilizá-lo para algum fim. (banco de madeira)

É possível perceber que a matéria pode existir em três estados físicos diferentes, o sólido, o líquido e o gasoso. É também possível verificar que alguns corpos podem mudar de estado físico, ou seja, deixar de ser sólido e passar para líquido e do líquido passar para o estado gasoso. Um exemplo disso é a água, que pode existir no estado sólido (como gelo), no estado líquido (como água), ou no estado gasoso (como vapor). Sendo assim, estas transformações recebem nomes, tais como:

- fusão para a passagem do sólido para o líquido;

- solidificação para a passagem do estado líquido para o sólido;

- vaporização para a passagem do estado líquido para o gasoso. No entanto, a vaporização pode ser subdividida em:

- ebulição, que é induzida, ou seja, quando se fornece energia a um líquido para ele se transformar no estado gasoso. Exemplo: ferver água em uma panela.

- evaporação, que é a passagem do estado líquido para o gasoso de forma espontânea, ou seja, quando você não induz esta transformação. Um exemplo é uma roupa secando no varal, ou uma poça d’água que evapora pela ação do Sol.

- calefação, que é a passagem do líquido para o gasoso de forma instantânea, ou seja, é uma passagem muito rápida. Um exemplo é quando jogamos gotas d’água em uma panela quente, o que ocorre naquele momento é a calefação.

- Condensação ou Liquefação para a passagem do estado gasoso para o líquido. Exemplo é a formação de gotículas na parte de fora de um copo com água gelada. Neste fenômeno o que se observa é que o ar (que contém vapor d’água) próximo da superfície do copo se resfria e o vapor d’água torna-se água líquida na superfície externa do copo. (As gotículas)

- Sublimação para a passagem direta do estado sólido para o gasoso e do gasoso para o sólido. Um exemplo de sublimação é a passagem da naftalina (que é sólida) para o estado gasoso, diretamente sem que passe pelo estado líquido. A naftalina é utilizada para espantar baratas e traças de gavetas e armários. Ela possui um odor característico.

A partir disso, pode-se desenvolver um esquema para facilitar o seu entendimento.

Estas transformações podem, também ser representadas graficamente. Nesta representação, aborda a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição, pois se parte de um sólido e induz ele a passar pelos três estados físicos da matéria, para tal, basta fornecer energia a ele.

Tanto na temperatura de fusão e na temperatura de ebulição, a temperatura permanece constante, ou seja, existem duas fases presentes e a temperatura é constante. Isso para substâncias puras.

Temperatura de fusão: temperatura constante na qual coexistem os estados sólido e líquido em equilíbrio. A temperatura será constante até que existam as duas fases.

Temperatura de ebulição: temperatura constante na qual coexistem os estados líquido e gasoso em equilíbrio. A temperatura será constante até que existam as duas fases.

Nos intervalos entre fusão e ebulição, a temperatura aumenta com o decorrer do tempo e o líquido vai aquecendo até que ele comece a ferver, aí teremos início a ebulição.

A partir deste gráfico também é possível verificar a temperatura de condensação e a temperatura de solidificação que são as mesmas que a temperatura de ebulição e temperatura de fusão, respectivamente.

Quando uma mistura sofre fusão e ebulição a uma temperatura constante, ou seja, a transformação inicia e termina a uma mesma temperatura, temos uma substância pura, ou substância.

Quando uma amostra sofre fusão e/ou ebulição e a temperatura varia no momento da fusão ou da ebulição, temos uma mistura. Esta mistura pode ser azeotrópica quando a variação é na temperatura de fusão, ou a mistura pode ser eutética quando a variação de temperatura é na temperatura de ebulição.

Misturas Azeotrópicas

São misturas que têm a temperatura de fusão variante, ou melhor.

Um exemplo de mistura azeotrópica é o álcool comercial, que ainda é vendido nos supermercados. Ele é uma mistura de 92,8% de álcool e 7,2% de água. (álcool Minalcool)

Misturas Eutéticas

São misturas que tem variação na temperatura de ebulição, ou melhor a ebulição ocorre em uma faixa de temperatura e não mais em uma temperatura constante.

Um exemplo de mistura eutética é a mistura de gelo e sal de cozinha, que sofre fusão à temperatura constante, mas a ebulição ocorre em uma faixa de temperatura.

OBS: Com isso pode-se perceber que temperatura de fusão e de ebulição servem para identificar se uma amostra é uma substância pura ou se ela é uma mistura.

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  Imagine duas bolinhas de tamanhos iguais, ou seja, de volumes iguais, mas sendo uma delas feita de isopor e a outra de ferro.
  Agora, imagine um balde cheio de água. Pronto, temos tudo que queremos para entender o termo densidade, para tal, imagine que a bolinha de ferro foi colocada no balde de água.
  O que aconteceu?
  A bolinha afundou, ou seja, foi para o fundo do balde. Agora, imagine que foi colocado a bolinha de isopor no mesmo balde.
  O que aconteceu?
  A bolinha flutuou, ou seja, o que se pode concluir disso?
  As bolinhas tinham o mesmo volume, mas o peso delas eram iguais? Com certeza não. A bolinha de ferro era mais pesada, mas o que é peso?
  
  Peso é a denominação para a força de atração que a Terra exerce sobre todo corpo que possui massa.
  
  Então, se um corpo é mais pesado ele possui, necessariamente mais massa do que o mais leve.

Assim temos: d = m / v,

onde m é a massa do corpo; v é o volume que ele ocupa e d é a sua densidade.

Ou seja, densidade é uma relação entre a massa de um corpo e o volume que ele ocupa.
Então quanto mais massa um corpo tiver, para um volume tal, a sua densidade maior será. Da mesma forma é possível verificar que para uma determinada massa, quanto maior for o volume que o corpo ocupar, menor será a sua densidade. Isso é observado pela relação matemática d = m/ v, onde m aumenta, então d também aumenta, pois são diretamente proporcionais. E quando v aumenta, d diminui, pois são inversamente proporcionais.
A partir disso pode-se concluir que a bolinha de ferro é mais densa que a bolinha de isopor, pois a de ferro tem mais massa em um volume determinado, do que a de isopor. Mas qual o motivo da bolinha de ferro ter afundado na água e a de isopor não? A resposta é que a bolinha de ferro é mais densa que a água, sendo assim ela afunda, mas a bolinha de isopor é menos densa que a água, logo, ela fica por cima. Desta forma podemos concluir que quando um corpo é mais denso que o outro, ele tende a ir para a região inferior.
Um outro exemplo é a mistura de água e óleo. Qual fica por cima, a água ou o óleo?
Qual, então é mais denso, a água, ou o óleo?

Misturas Homogêneas e Heterogêneas

Misturas homogêneas: apresenta aspecto visual uniforme em toda sua extensão e possui apenas uma fase.

Misturas heterogêneas: apresenta aspecto visual descontínuo, ou seja, possui mais de uma fase.

Fase: cada parte do sistema que apresenta aspecto visual homogêneo (uniforme).

O desenho (1) apresenta apenas uma fase e também uma substância, a água. Então o sistema é homogêneo.
O desenho (2) apresenta apenas uma fase, mas possui duas substâncias, a água e o sal. Este sistema é homogêneo. (só tem uma fase)
O desenho (3) é um sistema heterogêneo, pois possui duas fases visivelmente identificadas. Possui também duas substâncias, a água e o óleo.
O desenho (4) possui três fases, a água, o óleo e a areia e possui também três substâncias. O sistema é heterogêneo.
O desenho (5) possui apenas uma fase, mas possui várias substâncias, entre elas o O2, N2, CO2 (principais constituintes do ar atmosférico).
No desenho (6) existem duas fases, a água e o gelo, mas possui apenas uma substância, a água. O que ocorre é que a água se encontra em dois estados físicos, o sólido e o líquido.

As misturas podem ser líquidas, sólidas e gasosas.

Misturas líquidas :
Homogêneas: ex.: água potável.
Heterogêneas: ex.: água e óleo.

Misturas gasosas são sempre homogêneas. Ex.: ar (composto por O2, N2, CO2, etc).

Misturas sólidas podem ser :

Homogêneas: ex.: ligas metálicas: ouro de aliança 18 quilates, que é composto por 75% de ouro e 25% de cobre ou prata.

Heterogêneas: apresentam duas ou mais fases. O número de fases é igual ao número de componentes da mistura. Ex.: mistura de arroz, feijão e macarrão é um sistema de três fases e três componentes.

Consumir Coca-Cola e balas ao mesmo tempo

O consumo de Coca-Cola ou Coca-Cola Light associado a balas não traz qualquer dano à saúde. Líquidos como refrigerantes, cervejas e águas minerais gasosas em contato com sólidos como areia, sal, açúcar ou gelo liberam o gás da bebida mais rapidamente.

No caso dos vídeos que circulam na internet que mostram pessoas jogando balas da marca Mentos em garrafas de Coca-Cola ou Coca-Cola Light, a entrada da bala no meio líquido faz com que o gás se concentre ao redor dela. Esta concentração leva à expansão do gás, que sai pelo gargalo da garrafa rapidamente e em maior quantidade.

Com relação ao ser humano, ao ingerir uma bebida gasosa, esta entra em contato com a comida e o máximo que pode ocorrer é uma pequena expansão do gás dentro da boca, que se dissipa rapidamente, não ocorrendo nada com intensidade semelhante ao experimento que se observa na internet. Tanto é verdade que, com o lançamento da campanha mundial Viva o Lado Coca-Cola da Vida, o site global da empresa passou a convidar os visitantes a participarem da evolução da marca, enfrentando de “desafios” globais. Nesta linha, vídeos que mostram o fenômeno que associa a bala à bebida tornaram-se mais elaborados e passaram a ser incluídos no site da campanha, que aceita participações e conteúdo criados pelos consumidores.

NOVIDADES Nº 01 de 2008

Cientistas criam espermatozóide a partir de célula feminina
O GLOBO OnLine-Plantão Publicada em 31/01/2008

BBC

Cientistas britânicos afirmam ter criado espermatozóides a partir de células-tronco da medula óssea feminina - abrindo caminho para o fim da necessidade do pai na reprodução.

A experiência vem sendo desenvolvida por especialistas da Universidade de New Castle que, em abril do ano passado, anunciaram ter conseguido transformar células-tronco da medula óssea de homens adultos em espermatozóides imaturos.

Em entrevista à última edição da revista New Scientist, Karim Nayernia, um dos pesquisadores envolvidos no estudo, disse que agora os cientistas repetiram a experiência com células-tronco da medula óssea de mulheres, podendo "abrir caminho para a criação do espermatozóide feminino".

No trabalho, ainda não publicado, Nayernia disse à New Scientist estar esperando a "permissão ética" da universidade para dar continuidade ao trabalho, que consistiria em submeter os espermatozóides primitivos à meiose, um processo que permitiria a maturação do espermatozóide, tornando-o apto para a fertilização.

"Em princípio, eu acredito que isso seja cientificamente possível", disse Nayernia.

O estudo, afirma a revista, poderia possibilitar que um dia, casais de lésbicas poderão ter filhos sem a necessidade de um homem, já que o espermatozóide de uma mulher poderia fertilizar o óvulo da outra.

Brasil

A New Scientist ainda relata uma experiência que está sendo realizada por cientistas brasileiros no Instituto Butantan, em São Paulo.

Segundo a revista, os especialistas estariam desenvolvendo óvulos e espermatozóides a partir de uma cultura de células-tronco embrionárias de ratos machos.

A revista cita o trabalho publicado pelos brasileiros na revista especializada Cloning and Stem Cells (Clonagem e células-tronco, em tradução literal), em que os pesquisadores disseram ainda não ter provado que os óvulos masculinos poderão ser fertilizados e procriar.

"Estamos agora começando experimentos com céulas-tronco embrionárias humanas e, se bem-sucedidos, o próximo passo será ver se óvulos masculinos poderão ser feitos a partir de outras células", disse a coordenadora da pesquisa, Irina Kerkis.

Essas outras células, que se comportariam de maneira semelhante às embrionárias, poderiam ser encontradas na pele humana, afirma a revista.

Isso abriria a possibilidade para que casais gays masculinos também tenham filhos com 100% de seu material genético.
Nesse caso, um dos homens doaria células de sua pele, que seriam transformadas em um óvulo a ser fecundado pelo espermatozóide do parceiro.

Uma vez fertilizado, o óvulo seria implantado no útero de uma mulher.

"Eu acredito que isso seja possível, mas não sei como as pessoas encarariam isso de forma ética", disse Kerkis.
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