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A Química e a vida

A febre do “limão alcalinizante”

By | A Química e a vida | One Comment

É no programa matutino, naquele portal recheado de notícias, no blog fitness, no site que indica cura para tudo com “produtos naturais sem química” etc. A febre do “limão alcalinizante” invadiu os meios de comunicação! A receita é simples: tomar pela manhã, em jejum, quatro limões espremidos em água morna. O resultado: sangue mais alcalino, o que fortaleceria sobremaneira nosso sistema imunológico, além de nos deixar mais dispostos! Depois, ao longo do dia, o consumo desses ditos alimentos alcalinos (ah, e de água mineral alcalina!), tais como legumes e verduras, reforçaria essa ação de elevação do pH do sangue e, de quebra, ainda auxiliaria na perda de peso!

Mas, espere um pouco… Como diriam nossos avós, “quando o milagre é demais o santo desconfia”. Então, vamos por partes: (1) o limão tem capacidade alcalinizante?; (2) é possível alcalinizar o sangue pela dieta?; (3) por que alguns dizem que é importante manter o sangue alcalino?

O limão tem capacidade alcalinizante?

Como é de conhecimento geral, o limão contém, dentre outros componentes, quantidades apreciáveis de ácido cítrico (H3C6H5O7) que, em água, ioniza-se liberando os íons H+(aq), responsáveis pela acidez do meio:

H3C6H5O7(aq) ⇄ 3 H+(aq) + C6H5O73–(aq)

O sumo do limão costuma ter um valor de pH próximo de 2,0 (a 25 °C) – o que é significativamente ácido! Observe a ilustração a seguir com os valores médios de pH para alguns materiais a 25°C:

Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, vol 2, 1ª edição.
Editora Moderna: 2015, p. 287.

Então, sendo o limão uma fruta ácida, de que modo ele seria capaz de alcalinizar o sangue? Que mágica seria essa? Ao que tudo indica, no mínimo desde 1884, quando o químico sueco Svant Arrhenius (1859-1927) lançou sua teoria conceituando ácidos e bases, pode-se facilmente notar que a hipótese do “limão alcalinizante” aparentemente é apenas mais um mito de outros tantos que circulam pela internet. Uma extensa pesquisa nos mostrou que praticamente não há explicações para essa teoria; simplesmente é afirmado que, apesar de ter caráter ácido, no organismo o limão age como alcalinizante e ponto final. Acompanhe:

Água com gotas de limão

Em muitos cardápios da dieta alcalina você verá a famosa água com gotas de limão. Mas não se assuste: ao contrário do que parece, o limão se torna básico no organismo. O gosto não tem a ver com a acidez do alimento. O limão, por exemplo, é maravilhoso para reduzir o pH sanguíneo, mas é ácido. Tomar água com gotas de limão e começar o dia com pH mais alcalino já prepara o corpo pra aproveitar bem os nutrientes que for comer durante o diadiz a nutricionista […]

Fonte: http://gnt.globo.com/bem-estar/materias/dieta-alcalina-conheca-a-alimentacao-que-equilibra-a-acidez-do-organismo.htm

Então o limão se torna básico no organismo? Por quê? Após muita procura, encontramos aquelas que seriam duas possíveis “explicações”:

[…] O limão ajuda no combate a esses problemas por vários motivos, sendo que um deles é o fato de que ele causa um deslocamento no equilíbrio químico do ácido clorídrico no estômago com seus íons em meio aquoso. Esse equilíbrio é mostrado a seguir:

HCl(aq) ⇄ H+(aq) +Cl(aq)

Segundo o princípio de Le Chatelier, quando causamos alguma perturbação em um sistema em equilíbrio, ele é deslocado no sentido de diminuir os efeitos dessa perturbação. Assim, quando ingerimos o limão, ele aumenta a quantidade de íons H+(aq) no estômago e o equilíbrio é deslocado no sentido de consumir os íons H+(aq) , que são os que caracterizam a acidez (quanto mais íons hidrogênio, mais ácido o meio). Portanto, o equilíbrio se desloca no sentido inverso de produção do ácido clorídrico. Esse deslocamento é extremamente rápido, diminuindo assim a acidez do estômago.

Fonte: https://www.quimicalimentar.com.br/como-aliviar-a-acidez-do-estomago-azia-com-limao

Sobre os autores

Luís Fernando Pereira

Luís Fernando Pereira

Professor e autor

Químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Emiliano Chemello

Emiliano Chemello

Professor e autor

Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Patrícia Proti

Patrícia Proti

Professora e autora

Bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

São tantos os erros na hipótese acima que fica até difícil saber por onde começar. Assim, vamos direto ao erro mais grosseiro: é dito que a adição de mais íons H+(aq) advindos do ácido cítrico do limão deslocaria o equilíbrio do ácido clorídrico estomacal de modo a consumir esses mesmo íons o que, consequentemente, diminuiria a concentração de H+(aq) e da acidez! Epa! Como é? Para diminuir a concentração dos íons H+(aq) deve-se adicionar mais íons H+(aq)? Então, para perder dinheiro, nada melhor do que ganhar dinheiro, certo? Errado!

Quando se adiciona uma espécie química comum a um determinado equilíbrio (efeito do íon comum, no caso, o íon H+(aq)), é fato que o equilíbrio é deslocado no sentido de consumi-la. Mas não a ponto de, ao final, se ter menos dessa espécie química do que se tinha antes! Nesse deslocamento, consome-se apenas uma fração do que foi adicionado; assim, a concentração da espécie química adicionadaaumenta! Enfim, é comum que ao se adicionar um ácido a uma solução, ela fique, é claro, mais ácida. Isso sem entrar no mérito de que, para que o raciocínio exposto no excerto acima citado fizesse algum sentido, o ácido clorídrico teria que ser um ácido fraco, o que está longe de ser verdade. E se a ideia é alcalinizar, por que não ingerir substâncias realmente alcalinas, como bicarbonato de sódio?

Aliás, outra explicação que encontramos é a de que a ingestão do sumo do limão induziria a produção de sais (bi)carbonatados no organismo, gerando alcalinidade. É fato que os ânions carbonato e bicarbonato sofrem, realmente, hidrólise básica:

CO32­(aq) + H2O (l) ⇄ HCO3(aq) + OH(aq)

HCO3­(aq) + H2O (l) ⇄ H2CO3(aq) + OH(aq)

Mas como exatamente a ingestão de limão levaria à produção desses sais? Por mais que tenhamos procurado, não encontramos essa resposta. As poucas justificativas encontradas não faziam sentido sob o ponto de vista do conhecimento químico moderno, assim como renomados especialistas em bioquímica consultados também não souberam explicar de que modo isso poderia ocorrer.

Emagrecer e deixar o corpo livre de toxinas são as promessas que vêm conquistando a turma adepta da dieta do pH. A ideia por trás do método é ajustar a alimentação para deixar o pH do sangue mais alcalino[…]

Fonte: http://www.minhavida.com.br/alimentacao/galerias/15586-dieta-alcalina-conheca-os-pros-e-contras-desse-metodo-para-emagrecer

É possível alcalinizar o sangue pela dieta?

Opa, perigo à vista! O funcionamento harmônico do organismo humano depende de uma faixa bem específica de pH! Leia o texto abaixo que trata sobre isso (nele, o que vínhamos simplificadamente chamando de H+(aq) aparece como H3O+(aq), resultado da interação entre moléculas de H2O e íons H+).

O equilíbrio do pH do sangue

A química do sangue é uma ciência muito rica e complexa. O sangue é o rio da vida, entregando combustível e gás oxigênio para os músculos, removendo “lixo químico” e mantendo constante a temperatura do corpo. O pH do sangue é 7,40, levemente alcalino. […] enzimas percorrem todo o nosso corpo, mas funcionam apenas numa estreita faixa de pH. Desvios de apenas 0,2 na escala de pH, para cima ou para baixo, podem causar coma ou até serem fatais. Se o pH cai abaixo de 7,20, resulta uma condição conhecida como acidose. Se o pH se eleva acima de 7,60, tem-se a condição oposta: a alcalose. Qualquer uma das duas afeta seriamente a química do corpo humano.

Talvez uma das habilidades mais notáveis do sangue seja a de manter praticamente constante o pH apesar de ácidos e bases, de um modo ou de outro, surgirem na corrente sanguínea. O pH do sangue se mantém constante pela ação de dois sistemas-tampão. […] o mais importante deles é o tampão “ácido carbônico-bicarbonato”. Esse sistema é representado pela equação:.

H2CO3(aq) + H2O(l) ⇄ HCO3(aq) + H3O+(aq)

Ácido carbônico                        bicarbonato

 

O ácido carbônico (H2CO3) reage com qualquer quantidade extra de íon OH(aq) que entra no sangue, e o íon HCO3(aq) reage com qualquer H3O+(aq) acrescentado. Por exemplo, o ato de exercitar-se produz quantidade extra de H3O+(aq) vinda do ácido lático formado nos músculos. O íon H3O+ reage com o HCO3 para formar ácido carbônico. Este é transportado pelos pulmões onde se decompõe em gás carbônico (CO2) e H2O, que são exalados na expiração. […]

Se surgir algum OH extra no sangue, ele reage com H2CO3 e mais bicarbonato é formado, sendo eventualmente excretado pela ação dos rins. Por vezes, quando uma pessoa fica nervosa, ela respira de modo ofegante, o que é chamado de hiperventilação. Isso causa a expiração de grandes quantidades de gás carbônico e o pH do sangue sobe acima de 7,4. Se a pessoa desmaia, a frequência respiratória cai e o pH rapidamente volta aos níveis adequados. […]

Problemas de saúde como diabetes e doenças relacionadas ao mau funcionamento dos rins podem perturbar a ação tampão do sangue. No entanto, geralmente ele funciona excepcionalmente bem de modo a permitir um funcionamento adequado do nosso organismo.

Fonte: Traduzido de MALONE, Leo J.; DOLTER, Theodore O.
Basics Concepts of Chemistry. 8 ed.
John Wiley And Sons Inc. 2010. p. 425.

Em suma, é fato e é inegável: não é possível alterar o pH sanguíneo por meio da alimentação, algo extensamente relatado no artigo “The Effect of Acid Ash and Alkaline Ash Foodstuffs on the Acid-Base Equilibrium of Man” (http://jn.nutrition.org/content/7/1/51.full.pdf). Segundo esse estudo “se nem mesmo a ingestão direta de concentrações elevadas de ácido (sim, de ácidos!) é capaz de reduzir o pH sanguíneo, é praticamente inconcebível achar que apenas uma alimentação tradicional poderia modificar esse parâmetro de forma significativa”.

Moral da história: a questão não é mais se o limão é capaz de alcalinizar o nosso sangue – o que por si só, conforme explanado, é bastante discutível -, mas, se isso de fato ocorresse, o resultado poderia ser a morte!

Mas por que alguns dizem que é importante manter o sangue alcalino?

Aqui provavelmente ocorreu um engano histórico que se perpetuou. O estudo de células cancerosas mostrou que essas se adaptam bem ao meio ácido, ao contrário das saudáveis. Há indícios de que deve ter sido feita uma conexão frágil, e que não se sustenta, entre “acidez do organismo” e doenças.

No entanto, uma coisa é a célula doente sobreviver em meio ácido; outra, muito diferente, é o meio ácido gerar uma célula doente! De qualquer modo, não há evidências de que uma dieta ácida (alto teor de proteínas) facilite o crescimento de tumores (veja Examining the relationship between diet-induced acidoses and cancer[7]), mesmo porque são as próprias células cancerosas que produzem o meio ácido, e não o contrário!

Desse modo, sob o ponto de vista da dieta alcalina, alcalinizar o sangue supostamente seria algo saudável. No entanto, como já vimos anteriormente, alcalinizar o sangue pode ser fatal! A hipótese da tal dieta simplesmente não se sustenta.

Então, a dieta alcalina é uma enganação?

Depois de tudo que foi dito, você vai achar estranho, mas a dieta alcalina não é uma enganação! As pessoas que a seguem relatam, com frequência, perda real e saudável de peso, aumento da disposição e da boa saúde!

Mas isso não é difícil de explicar: os alimentos que a compõem são basicamente frutas e hortaliças, isto é, trata-se claramente de uma dieta muito saudável. Isso sem falar que sempre é recomendado que essa dieta seja feita acompanhada por frequente atividade física… Ah, então a pessoa passa a ter uma vida saudável e crê que o segredo está no limão? Hum, entranho, não?

O engano principal, na nossa interpretação, está em relacionar a dieta com a questão da alcalinidade, principalmente no que tange a questão central do limão – à qual é dada muita importância -, uma fruta bastante ácida.

Importante que se diga que a Medicina hindu venera o limão, fruta por ela considerada como um alimento fantástico. Pode até ser verdade, mas nossa preocupação, como professores, químicos e cientistas, reside nas pessoas que abandonam tratamentos contra doenças graves – até mesmo o câncer! – focalizando toda a sua esperança no limão e na dieta alcalina! Não faça isso! Nunca abandone um tratamento médico baseado em fatos inconsistentes como esse. Leia mais aqui.

Assim, concluímos que se a pessoa é saudável e faz uso dessa dieta, ela tem, sim, a ganhar. Uma pessoa que se alimenta mal, abusa de fast-food e passa a seguir a dieta, claramente tem muito a ganhar! Mas uma pessoa muito doente que passa a fazer uso da dieta, EM SUBSTITUIÇÃO aos remédios e ao tratamento médico, tem muito, muito a perder. Inclusive a própria vida.

Perguntas

1-) Segundo o texto, pode-se afirmar que:

a) caso nos alimentemos segundo os princípios da dieta alcalina, estaremos livres de doenças graças a uma significativa elevação do pH sanguíneo.
b) dependendo do contexto envolvido, um alimento ácido como o limão, pode, sim, se tornar básico.
c) a medicina tradicional pode ser substituída por tratamentos alternativos com total segurança em toda e qualquer situação.
d) por mais que se varie a dieta, ainda que algumas sejam claramente mais saudáveis do que outras, não se consegue alterar o pH do sangue, visto que a manutenção deste próximo a 7,4 é essencial para a própria manutenção da vida.
e) A dieta alcalina é perigosa e não deve ser seguida, pois inclui alimentos tóxicos em sua composição.

2-) Leia novamente o excerto “Água com gotas de limão”. Por que o uso da conjunção “mas” nesse contexto não faz sentido? Reescreva a frase corrigindo o erro. Qual o outro erro conceitual presente na mesma frase?

3-) O que você entendeu por sistema-tampão?

4-) A concentração de bicarbonato é cerca de dez vezes a concentração de ácido carbônico no sangue. Assim, pode-se dizer que o corpo está naturalmente mais preparado para combater a queda ou a elevação do pH sanguíneo? Explique.

Respostas

1-) Alternativa D.

2-) O limão tem caráter ácido, e por ter caráter ácido reduz o pH das soluções menos ácidas às quais é adicionado. Corrigindo: “o limão, por exemplo, é maravilhoso para reduzir o pH sanguíneo, pois é ácido. No entanto, como vimos, o pH do sangue não pode ser alterado pela dieta, evidenciando outro erro na mesma frase.

3-) Um sistema-tampão é um sistema autorregulador de pH; ele contém as espécies químicas capazes de consumir tanto os íons causadores de acidez quanto os causadores de alcalinidade, amenizando variações bruscas de pH.

4-) Os íons bicarbonato reagem com os íons H3O+(aq) – veja equilíbrio apresentado no texto – que são causadores de acidez; portanto, nosso organismo é naturalmente mais preparado para combater a queda do pH do sangue.

PNLD 2018 | Química Ciscato – Pereira – Chemello  – Proti

A nova coleção valoriza a contextualização, a interdisciplinaridade e a experimentação como formas de conscientizar o aluno sobre a presença da Química no dia a dia. Por isso, os conteúdos tradicionais da disciplina são apresentados por meio de temas bastante significativos para a vida em sociedade, dando ao professor segurança e recursos para um ensino conectado com as expectativas dos alunos e as habilidades para o século XXI.

Confira abaixo mais sobre a coleção inscrita no PNLD 2018:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Examining the relationshiop between diet-induced acidoses and cancer : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22853725

The Alkaline Diet: Is There Evidence That an Alkaline pH Diet Benefits Health?https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3195546/

Bischoff WD, et al. The effect of acid ash and alkaline ash foodstuffs on the acid-base equilibrium of man. J Nutr.

Tobey JA. The question of acid and alkali forming Foods. Am J Public Health Nations Health.

Upton PK, L’Estrange JL. Effects of chronic hydrochloric and lactic acid administrations on food intake, blood acid-base balance and bone composition of the rat. Q J Exp Physiol Cogn Med Sci.

Pizzorno J, et al. Diet-induced acidosis: is it real and clinically relevant? Br J Nutr. 2010.

Césio-137: 30 anos da maior tragédia radioativa do Brasil

By | A Química e a vida | One Comment

Em setembro de 1987, os amigos Wagner e Roberto entraram em um prédio abandonado da Santa Casa de Misericórdia em Goiânia (GO). Ali encontraram um equipamento e o levaram de lá cogitando vendê-lo como sucata, já que era pesado e, assim, possivelmente, feito de chumbo. Os dois não sabiam, entretanto, que o aparelho em questão era utilizado em tratamentos de radioterapia, e que possuía em seu interior um composto de césio-137, elemento radioativo, motivo pelo qual havia a importante presença protetora do chumbo.

Com muito esforço, os dois finalmente abriram a cápsula de chumbo onde encontraram um pó branco. Após cinco dias em poder da cápsula, Wagner e Roberto começaram a sentir sintomas tais como enjoo, diarreia, fraqueza, mas não os associaram ao tal pó branco que parecia inocente, semelhante ao sal de cozinha. Decidiram, então, vender a peça para Devair, dono de um ferro velho da cidade. Os empregados de Devair conseguiram desmontar completamente a cápsula de chumbo e guardaram-na em uma prateleira. Já à noite, Devair ficou fascinado pela luz intensa e azulada que provinha da peça. Não passou por sua cabeça, obviamente, que aquele brilho era o prenúncio do maior acidente radioativo em área urbana que o mundo iria presenciar.

Um ano antes, o mundo havia ficado perplexo com o grave acidente na usina nuclear de Chernobyl, localizada na Ucrânia (na época, parte da antiga União Soviética), que transformou Pripyat em uma cidade fantasma até os dias atuais (veja fotos a seguir). No Brasil, no entanto, este acidente parecia uma realidade muito distante até que, um ano depois, o acidente de Goiânia provou o contrário.

Pripyat, cidade próxima à central de Chernobyl, que teve de ser abandonada devido aos perigos da
contaminação radioativa. / Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, vol 2, 1ª edição. Editora Moderna, 2015, p. 468.

O pó encontrado dentro da cápsula de chumbo era o cloreto de césio, um sal de fórmula CsCl, em que o isótopo de césio utilizado era altamente radioativo. A sua propriedade de brilhar no escuro chamou a atenção de Devair, que o levou para casa e mostrou a sua família, parentes e amigos. Estes, por sua vez, ao tocarem no pó, involuntariamente espalharam césio radioativo, um vilão invisível, silencioso, mas extremamente perigoso. Devido à alta solubilidade do cloreto de césio em água, o composto radioativo disseminou-se rapidamente nas redondezas da casa de Devair. Com o tempo, as pessoas começaram a adoecer. Desconfiada, a esposa de Devair levou tal cápsula à Vigilância Sanitária da cidade. O médico que a recebeu suspeitou de uma possível atividade radioativa do material e chamou o físico Valter Mendes, que trouxe consigo um contador Geiger, um aparelho medidor de radioatividade. Com a indicação do elevado índice de radioatividade na cápsula, o físico alertou as autoridades, que se articularam rapidamente em uma operação para avaliar a magnitude da contaminação.

As vítimas foram encaminhadas ao estádio olímpico de Goiânia, enquanto um clima de pânico se espalhava pela cidade. Funcionários com roupas de proteção avaliavam se as pessoas estavam contaminadas com material radioativo. Mais de 112 mil pessoas passaram por esta verificação. Nos dias seguintes, as áreas relacionadas com a moradia de Devair foram isoladas, objetos foram confiscados e animais sacrificados. Conforme o tempo passava, outras vítimas sentiam sintomas mais intensos e eram internadas em hospitais. Nas semanas e meses seguintes, instaurou-se no Brasil um ambiente de pânico, medo, preconceito e desinformação. Goianos não conseguiram desembarcar em outros estados. Produtos da cidade não eram vendidos em outros estados: tudo por causa do medo de estarem contaminados. Até os enterros das vítimas, que tiveram seus caixões blindados e cobertos com concreto, sofreram retaliação dos moradores das localidades próximas.

Os objetos pessoais, as ruínas das casas, relíquias de família, animais domésticos, tudo o que constituía o patrimônio das pessoas foi transformado em lixo radioativo e enterrado em um depósito de rejeitos radioativos no Parque Estadual Telma Ortegal – Abadia de Goiás (GO).

Reportagem sobre o acidente em Goiânia com o césio-137.
Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, vol 2, 1ª edição.
Editora Moderna, 2015, p. 445.
Local em Abadia de Goiás onde estão armazenados materiais
contaminados pelo césio-137. Os tambores e caixas estão dentro
de um terreno murado e coberto com terra./
Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, vol 2, 1ª edição.
Editora Moderna, 2015, p. 471.

É difícil mensurar o número de vítimas, pois, muitas vezes, elas desenvolvem problemas de saúde somente após algum tempo. Logo depois da contaminação, quatro pessoas morreram. A Associação de Vítimas do Césio-137 estima que cerca de 1.600 pessoas tenham sido atingidas pela radiação e que mais de 100 já morreram em decorrência do acidente (Carvalho, 2012). Mas afinal, o que é o Césio-137 e por que ele é tão perigoso? O Césio-137 (137Cs) é um isótopo do elemento Césio que possui comportamento radioativo, isto é, seu núcleo não é estável e, em busca de estabilidade, emite radiação.

Acompanhe o esquema a seguir:

Fonte: <http://www.quimica.net/emiliano/artigos/2010agosto-cesio137.pdf>.
Acesso em abr. 2017.

Após emitir radiação por um tempo determinado, todo o césio transforma-se no elemento bário (número atômico 56). Para se ter uma ideia do tempo que isto demora para acontecer, usa-se um parâmetro chamado meia-vida, que indica quanto tempo determinada quantidade de um elemento radioativo tem sua atividade radioativa diminuída pela metade. No caso do 137Cs, este tempo é de aproximadamente trinta anos, coincidentemente o mesmo tempo que se passou desde o acidente até os dias de hoje. Acompanhe o esquema a seguir que representa os sucessivos decaimentos radioativos do 137Cs.

Representação esquemática de sucessivos decaimentos radioativos do isótopo Cs-137 em função do tempo.
Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, vol 2, 1ª edição. Editora Moderna, 2015, p. 439.

Isto significa que não há mais perigo nos rejeitos radioativos gerados a partir do acidente? De forma alguma! Estima-se que para que não haja mais perigo radioativo decorrente do elemento césio, é preciso que se passe cerca de 300 anos, isto é, um período de dez meias-vidas desse elemento (Vieira, 2013).

Na transição entre Césio e Bário, ocorre emissão tipo β (beta) e γ (gama). As partículas β (que podem ser contidas por uma placa metálica, plástica ou de madeira) têm um poder de penetração bem menor do que a radiação γ (que só pode ser barrada por grossas paredes de concreto ou chumbo). Como a radiação γ tem alto poder de penetração, esta é potencialmente mais perigosa que as demais emissões.

Representação esquemática do poder de penetração na matéria das partículas alfa e beta e da radiação gama.
Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, vol 2, 1ª edição. Editora Moderna, 2015, p. 431.

Mas como um material tão potencialmente perigoso poderia ser usado em um aparelho destinado ao tratamento de câncer? Quando utilizados adequadamente, os isótopos de elementos radioativos podem ser muito úteis e até salvar vidas. O 137Cs juntamente com o 60Co são muito utilizados na Medicina, principalmente como fonte moderada de raios gamas, usados para a inativação de tumores em seres humanos, aplicado somente nas regiões de interesse. A tabela a seguir relaciona alguns radioisótopos, seus respectivos usos na Medicina e em outras áreas e seus respectivos tempos de meia-vida.

Fonte: MCMURRY, F. Chemistry. 4. ed. Nova Jersey: Prentice Hall, 2004. p. 955.

A radiação γ, devido ao seu alto poder de penetração, interage com os componentes de nosso corpo, produzindo excitação e ionização das suas moléculas. Seria como se, neste texto, a radiação conseguisse arrancar algumas letras e palavras. Dependendo da quantidade e de quais letras ou palavras fossem retiradas, o sentido do texto seria afetado. O mesmo ocorre com nosso corpo: o tempo de exposição e a região afetada determinam a gravidade do caso. Nossas células carregam consigo o DNA, o qual tem o código genético da pessoa. Se esse código é afetado pela radiação, a pessoa pode até não desenvolver nenhuma patologia, mas os filhos desta podem ter, por exemplo, problemas físicos de má formação devido a mutações geradas pela radiação.

Perguntas

1-) O texto cita um período aproximado para que o ambiente contaminado pelo 137Cs seja considerado seguro. Após esse intervalo de tempo, qual será a porcentagem de radiação residual nesse ambiente?

2-) Outra aplicação do 137Cs é no processo de irradiação de alimentos, em que estes são submetidos, já embalados ou não, a uma quantidade controlada de radiação por um tempo predeterminado, visando impedir, principalmente, a multiplicação de bactérias e fungos que causam a deterioração do alimento. Este é um procedimento considerado seguro porque:

a) os alimentos irradiados tornam-se emissores apenas de partículas alfa, que por terem baixo poder de penetração, não são tão perigosas.
b) o nível de radiação nos alimentos irradiados é baixíssima, porque não há formação de isótopos radioativos.
c) os alimentos irradiados ficam impregnados com o elemento bário, resultante da emissão de radiação do 137Cs, o qual é estável e não emite radiação.
d) após a irradiação, os alimentos são condicionados em compartimentos de chumbo e são consumidos somente após um período de dez meias-vidas do 137Cs.

3-) Segundo as informações do texto, qual é a característica do material radioativo encontrado na cápsula de chumbo que permitiu que ele se espalhasse com facilidade pelo ambiente?

Respostas

1-) Após o período de 300 anos, terão se passado dez meias-vidas do 137Cs. Assim, se inicialmente a radiação era de 100%, ao final de dez meias-vidas, teremos:

100% —30 anos — 50% —30 anos — 25% —30 anos — 12,5% —30 anos — 6,25% —30 anos — 3,125% —30 anos — 1,56% —30 anos — 0,78% —30 anos — 0,39% —30 anos — 0,195% —30 anos — 0,0975%

2-) Alternativa (b). O que define um átomo como radioativo é a instabilidade de seu núcleo. A irradiação não é capaz de interagir com os núcleos dos átomos, e, portanto, não é capaz de torná-los instáveis.

3-) Segundo o texto, a propriedade do cloreto de césio que fez com que se disseminasse nas redondezas do local onde a cápsula foi aberta foi sua alta solubilidade em água, sendo disseminado por diferentes locais pela água da chuva, por exemplo.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CHEMELLO, E. Césio 137: a tragédia radioativa do Brasil Química Virtual, Agosto de 2010. Disponível em <http://www.quimica.net/emiliano/artigos/2010agosto-cesio137.pdf>. Acesso em abr. 2017.

CARVALHO, V. Maior acidente radiológico do mundo completa 25 anos nesta semana. G1 GO, Setembro de 2012. Disponível em <http://g1.globo.com/goias/noticia/2012/09/maior-acidente-radiologico-do-mundo-completa-25-anos-nesta-semana.html>. Acesso em abr. 2017.

VIEIRA, S. A. Césio-137, um drama recontado. Estudos Avançados. Vol.27, nº 77, São Paulo, 2013. Disponível em <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-40142013000100017>. Acesso em abr. 2017.

Devemos nos preocupar com o arsênio presente no arroz?

By | A Química e a vida | One Comment

Como já dizia o médico alquimista Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493-1541), mais conhecido como Paracelso: “Todas as substâncias são venenos; não há nenhuma que não seja um veneno. A dose correta distingue o veneno do remédio”. Classificamos frequentemente algumas substâncias como perigosas ou venenosas quando sua dose letal média (dose capaz de matar 50% de um grupo de indivíduos – DL50) é muito baixa. Por exemplo, a estricnina, utilizada em pesticidas para matar ratos, possui um valor de DL50 de aproximadamente 2 mg/kg de massa corporal, um valor significativamente pequeno quando comparado ao do cloreto de sódio, principal componente do sal de cozinha, que é de 4.000 mg/kg de massa corporal (KLAASSEN e WATKINS, 2012). Veja na tabela a seguir os valores de DL50 de outros compostos.

É importante ressaltar, contudo, que alguns compostos com baixa toxicidade aguda podem ter efeitos cancerígenos ou teratogênicos* em doses menores que a DL50. Portanto, este é apenas um parâmetro que não descreve adequadamente todo espectro de toxicidade ou perigo associado a uma substância.

Teratogênicos: espécies que causam anomalias e malformações ligadas a uma perturbação do desenvolvimento embrionário ou fetal.

Arsênio: perigo para o consumo de arroz?

Todos os dias consumimos diariamente átomos de boa parte dos elementos naturais da tabela periódica – dos abundantes hidrogênio e oxigênio presentes na água que bebemos, até elementos menos abundantes, como ouro, manganês, entre muitos outros, presentes em baixíssimas concentrações nos alimentos. Neste contexto de ingestão de elementos químicos por meio da alimentação, consideremos o arroz, um alimento que chega à mesa de mais de 50% da população mun­dial, sendo uma das maiores culturas, após o milho e o trigo. Na Ásia, o arroz e seus subprodutos são responsáveis por até 70% do consumo calórico de mais de 2 bilhões de pessoas (CONAB, 2015). Em 2012, a média anual per capta de consumo dos brasileiros foi de 40,2 kg de arroz, valor um pouco abaixo da média mundial (57,2 kg) e menos que a metade da média dos países da Ásia (84,9 kg) (OECD, 2015). O Brasil é o maior produtor mundial não asiático, com 8,2 milhões de toneladas produzidas em 2014 – o maior produtor mundial é a China, com 141,5 milhões de toneladas (FAO, 2016).

A maneira tradicional de se cozinhar o arroz é adicioná-lo em uma panela juntamente com os temperos desejados, adicionar água (geralmente duas xícaras de água para uma de arroz) e aguardar que boa parte da água vaporize com o aquecimento. Durante esse processo, a água quente irá cozinhar o arroz e, ao final, sobrará praticamente só o alimento cozido e temperado na panela.

Além de ser cozido na água, parte do cultivo do arroz ocorre em solo inundado (cultivo irrigado), sendo que esta planta possui mecanismos que favorecem a absorção de arsênio (As) pelas suas raízes, principalmente na forma dos cátions As3+ e As5+, as formas mais tóxicas deste elemento. Considerado por muitos autores como um semimetal do grupo 15 da tabela periódica, o arsênio é um elemento muito tóxico ao ser humano e para a grande maioria dos seres vivos. Ele atua como substituto instável do fósforo numa ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, impedindo o funcionamento normal do organismo e causando danos à saúde (DANI, 2014). A exposição ao arsênio vem sendo associada a muitas desordens cardiovasculares, dentre elas hipertensão e arritmias, além de câncer de pele, pulmão, bexiga e rim (SOUZA et al, 2015). Como o arroz é amplamente consumido em todo mundo e possui essa capacidade de acumular arsênio, a regulação e a fiscalização do teor de arsênio neste alimento são muito importantes.

Há basicamente três tipos de arroz disponíveis no Brasil. O arroz integral, ao contrário do arroz polido ou branco, não passa pelo processo de polimento que retira a parte que recobre o grão, conhecida como farelo. Além destes dois, há também o arroz parboilizado (do inglês “partial boiled”), que é parcialmente cozido, e que pode ser comercializado na versão integral ou branco. Veja abaixo uma ilustração das principais partes de um grão de arroz.

Principais partes de um grão de arroz.

Como o arsênio pode se tornar perigoso?

O Comitê Conjunto de Especialistas sobre Aditivos em Alimentos da Organização Mundial da Saúde/Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (JECFA/FAO/WHO) recomenda através do Codex Alimentarius que o limite máximo de arsênio no arroz para adultos seja de 0,3 mg/kg de massa corporal (arsênio total ou inorgânico), valor também adotado pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA (SILVA, 2014). Já para crianças, este limite é menor: a agência de controle dos alimentos dos Estados Unidos, Food and Drug Administration (FDA), propôs em 2016 um limite de 100 partes por bilhão (ppb) de arsênio inorgânico em cereal infantil de arroz. Essa ação foi motivada por pesquisas que relacionam o consumo da substância a desempenhos ruins em alguns testes de desenvolvimento infantil. (FDA, 2016).

O teor de arsênio no arroz é dependente da concentração de arsênio no solo e na água de irrigação, de fatores genéticos das plantas, além de aspectos ambientais (alguns fertilizantes e pesticidas podem contaminar a água e o solo). Em diversas pesquisas realizadas com diferentes tipos de arroz vendidos no Brasil (polido, parboilizado e integral) e com produtos derivados de arroz sem glúten, a maior parte das amostras analisadas apresentou concentrações de arsênio inferiores ao limite máximo estabelecido – porém algumas amostras ultrapassaram um pouco o valor de arsênio total máximo. Vale ressaltar que, nestas pesquisas, o arroz do tipo integral foi o que apresentou maior concentração de arsênio (PIVETTI, 2013; SILVA, 2014; CERVEIRA, 2015; PINHEIRO, 2016). Estes resultados devem-se ao fato do farelo ter de 10 a 20 vezes mais arsênio que o endosperma (maior parte do grão) (SOUZA, 2015).

arsênio

No Brasil, 72% da produção de arroz ocorre no Rio Grande do Sul. O Instituto Rio Grandense de Arroz (IRGA) afirma que o produto originado no estado contém arsênio com concentração inferior ao limite máximo estabelecido pelos órgãos reguladores (TIPA, 2017). Além disso, o instituto ressalta que as notícias sobre os perigos do arroz que surgiram nos últimos tempos são de casos em que a produção é realizada em solos vulcânicos, contaminados naturalmente com arsênio, o que não é o caso do solo brasileiro. Em Bangladesh, um país da Ásia Meridional, tanto a água quanto o solo estão muito contaminados com arsênio. Estima-se que 43 mil pessoas morrem todos os anos neste país devido a contaminação da água por arsênio (HRV, 2016).

Como não consta nas embalagens de arroz e derivados a concentração de arsênio, talvez você deva estar se perguntando: há algo que o consumidor possa fazer para diminuir o eventual elevado teor de arsênio no arroz? Andrew Meharg, cientista de plantas e solos na Universidade Queen’s em Belfast, no Reino Unido, fez-se a mesma pergunta; ele ponderou se seria possível, por exemplo, cozinhar o arroz de outro jeito para reduzir os riscos à saúde. (SOHN, 2015). O método de preparo padrão, que consiste em cozinhar o arroz com água, facilita a fixação do arsênio no alimento. Porém, Meharg e sua equipe descobriram que os teores de arsênio diminuem consideravelmente quando o arroz é deixado de molho em água por horas antes do consumo, e também quando cozido em uma quantidade excessiva de água (algo parecido com o cozimento de massa, em que a água de cozimento é descartada), chegando a uma redução de até 57% no teor de arsênio usando uma proporção de 12 partes de água para uma de arroz (SOHN, 2015). Então, para não correr o risco de envenenamento por arsênio, a solução é parecida com a letra da música “Feijoada Completa” de Chico Buarque: “… e vamos botar água”… no arroz!

Perguntas

1-) A partir das informações fornecidas no texto, calcule quantas vezes o teor de arsênio presente no cereal infantil de arroz deve ser menor que teor máximo permitido aos produtos destinados a adultos.

2-) A sustância tóxica tetrodotoxina é encontrada nas vísceras (especialmente gônadas, fígado e baço) e na pele do Baiacu, uma espécie de peixe típica do Japão. O nível da toxina é sazonal, e as maiores concentrações são encontradas nas fêmeas no pico da época reprodutiva. Em razão disso, o baiacu é considerado um dos peixes mais perigosos do mundo – no Japão, os cozinheiros precisam ter uma licença especial para prepará-lo – saber retirar as partes que contém a toxina pode determinar se o cliente terá uma refeição saudável ou uma sentença de morte.

Suponha que uma amostra de 100 g baiacu esteja contaminada com 10 mg de tetradotoxina. Calcule qual a massa mínima de peixe que deve ser consumida para atingir o valor de DL50 desta substância por um consumidor com massa corpórea de 70 kg.

3-) Explique qual a relação entre as posições dos elementos fósforo e arsênio na tabela periódica e a toxicidade do arsênio.

Respostas

1-)

Teor de arsênio no arroz e derivados destinado ao público infantil = 100 ppb

100 mg arsênio—————- 109 mg arroz

X ———————— 106 mg (1 kg) arroz

X = 0,1 mg/kg

Como para adultos o limite é de 0,3 mg/kg, o teor de arsênio será 3 vezes menor.

2-)

Resolução

DL50 tetradotoxina: 0,1 mg/kg

0,1 mg tetradotoxina ————– 1 kg massa corporal

X —————————————- 70 kg

X = 7 mg

100 g baiacu ——————– 10 mg

Y ———————————– 7 mg

Y = 70 g

3-) O fósforo e o arsênio estão localizados no grupo 15 da tabela periódica e, em razão disso, possuem o mesmo número de elétrons na camada de valência, o que faz com eles façam o mesmo número de ligações químicas com outros átomos. Assim, o arsênio, conforme o texto destaca, pode ser um substituto instável do fósforo em uma ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, impedindo o funcionamento normal do organismo e causando danos à saúde.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CERVEIRA, C. Especiação química de arsênio inorgânico em arroz por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2015.

DANI, S. U. A mineração dos ossos. Revista Ciência Hoje, nº 321, vol 54, dezembro 2014.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. IBGE; Aquisição alimentar domiciliar per capita anual, por Grandes Regiões, segundo os produtos, período 2008-2009, 2013.

PIVETTI, F. Estudo detecta nível expressivo de arsênio em arroz. Agência USP de Notícias, Maio 2013. Disponível em: http://www.usp.br/agen/?p=136979 – acesso em 14/03/2017.

SILVA, J. Especiação química do arsênio por HPLC/ICP/MS em alimentos sem glúten derivados do arroz. Dissertação de Mestrado. Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde, 2014. Disponível em: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/8831.

TIPA, N. Pesquisas desmentem relação do arroz com incidência de câncer. IRGA – Instituto Rio Grandense de Arroz. Publicado em 23/02/2017. Disponível em: http://www.irga.rs.gov.br/conteudo/6876/pesquisas-desmentem-relacao-do-arroz-com-incidencia-de-cancer – acesso em 19/03/2017.

Human Rights Watch. Bangladesh: 20 Milion Drink Arsenic-Laced Water. – HRV, April 6, 2016. Disponível em: https://www.hrw.org/news/2016/04/06/bangladesh-20-million-drink-arsenic-laced-water – acesso em 19/03/2017.

KLAASSEN, C. D., WATKINS, J. B. Fundamentos em toxicologia de Casarett e Doull. 2ª Edição – Porto Alegre: McGrawHill, 2012.

NETO, A. A. O. A cultura do arroz. Companhia Nacional de Abastecimento – Brasília: Conab, 2015, p. 14.

OECD (2015), Table A.6.2.  Rice projections: Consumption, per capita, in OECD-FAO Agricultural Outlook 2015, OECD Publishing, Paris.

PINHEIRO, F. C. Determinação de arsênio total e inorgânico em sucos de frutas e arroz por ICP-MS. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de São Carlos, 2016.

SOHN, E. Como preparar um arroz não tóxico. Scientific American, Julho de 2015. Disponível em: http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/como_preparar_um_arroz_nao_toxico.html – acesso em 14/03/2017. .

FDA proposes limit for inorganic arsenic in infant rice cereal. Abril 2016. Disponível em: https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm493740.htm – acesso em 14/03/2017.

Data de validade: quando podemos confiar?

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É quase meio-dia e o garoto João Luís chega da escola faminto! Como está quase na hora do almoço, ele decide apenas tomar um iogurte. Só tem um problema: o único iogurte da geladeira aponta vencimento em poucas horas! E agora? Faltam poucas horas, mas está dentro do prazo de validade – então não tem problema ingeri-lo. Será? Será que um alimento só começa a estragar no minuto seguinte ao vencimento da data de validade? Para complicar, João Luís sabe que seu pai, semana passada, esqueceu a sacola de iogurtes no carro por um dia antes de levá-los à geladeira. E agora, João Luís?

Alimentos, claro, não duram para sempre, mesmo quando armazenados na geladeira e/ou isolados do gás oxigênio presente no ar. Eventualmente, todo alimento estraga. Afinal, com o tempo as moléculas responsáveis pelos sabores, cheiros, texturas e cores eventualmente irão se decompor, ou reagir com outras ali presentes, alterando a composição do alimento e suas características, o que poderá até mesmo torná-lo impróprio para o consumo.

Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, Vol. 1 – Química. 1ª Edição. Editora Moderna, 2015, p. 16.

FIQUE DE OLHO!

As bactérias que vivem naturalmente no leite o estragarão em poucas horas se ele for aberto e armazenado à temperatura ambiente. Ao colocar o leite na geladeira, as bactérias que existem não são eliminadas, mas sua taxa de reprodução é reduzida.

Mas como saber se um alimento estragou? Alguns dão sinais claros, como o pão mofado que fica verde e o cheiro do leite azedo. O cheiro, João Luís, preste atenção!

Inevitáveis alterações na composição química dos alimentos

Você já deve ter percebido como um suco de laranja tem seu sabor alterado se levar algum tempo entre o preparo e seu consumo, não? Isso ocorre, ao menos em parte, porque a vitamina C reage rapidamente com o gás oxigênio do ar (sempre ele!). A vitamina C (ácido ascórbico) oxida-se a ácido deidroascórbico que, em solução aquosa, sofre hidrólise, transformando-se em ácido 2,3-dicetogulônico; este, por sua vez, pode sofrer reações – oxidações e decomposições – que produzem materiais com outros sabores, não necessariamente prejudiciais à saúde, mas certamente sem o valor nutricional original do suco! Acompanhe a representação simplificada da transformação da vitamina C em ácido 2,3-dicetogulônico

Outra reação frequentemente responsável pela deterioração de alimentos é a oxidação de ácidos graxos presentes em alimentos gordurosos, como a maionese e a margarina. Expostos à luz e à ação do gás oxigênio (ele de novo!), dão origem a substâncias de odor e sabor desagradáveis por meio de reações que envolvem espécies reativas de oxigênio, isto é, compostos que contêm átomos do elemento oxigênio capazes de remover elétrons das moléculas vizinhas de modo bastante eficaz.

Quando um ácido graxo insaturado, como o oleico (1), por exemplo, reage com uma espécie reativa de oxigênio como o OH▪, forma-se um radical de ácido oleico (2). Este, por sua vez, reage com o gás oxigênio, formando um novo radical do tipo peróxido (3). Por fim, o radical peróxido reage com a molécula original do ácido graxo formando as substâncias responsáveis pelos cheiros e sabores rançosos. A essas espécies que possuem um elétron desemparelhado, dá-se o nome de radicais livres. São altamente reativas, justamente por causa do elétron não emparelhado.

(1)

(2)

(3)

O radical peróxido ainda pode formar outros radicais que, uma vez decompostos, liberam substâncias voláteis como hidrocarbonetos, alcoóis, cetonas e aldeídos. Os aldeídos voláteis são especialmente importantes nessa questão, sendo o hexanal, inclusive, frequentemente monitorado como indicador do grau de oxidação do alimento. Dependendo do teor de hexanal encontrado, o consumo do alimento não é aconselhável.

Além dos aromas rançosos, essa deterioração oxidativa pode causar branqueamento do alimento por conta de reações de pigmentos, como os carotenoides, com os radicais livres. Pode haver também perda na qualidade nutricional, resultado da reação dos radicais livres com vitaminas, especialmente a vitamina E, que tem seu teor significativamente diminuído nesse processo.

Por sua vez, as frutas, como a maçã, a banana e a pêra, assim como alguns legumes e tubérculos como a batata, escurecem quando descascadas e expostas ao ar. Isso ocorre, pois nesses vegetais há moléculas pertencentes à classe dos fenóis, e também as enzimas necessárias para sua oxidação — as fenóis oxidases. No tecido intacto do alimento, fenóis e enzimas não interagem, mas quando o alimento é cortado, amassado ou triturado, os fenóis e as enzimas que estavam compartimentados entram em contato e são expostos à ação do gás oxigênio (mais uma vez!) do ar. Estes três componentes – alimento, enzima e gás oxigênio – possibilitam as reações que causam o escurecimento. Veja a equação que representa uma dessas reações:

Fonte: CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, Vol. 3 – Química Orgânica. 1ª Edição.
Editora Moderna, 2015, p. 313.

A orto-benzoquinona então participa de reações que acabam por formar pigmentos escuros insolúveis de melanina, a mesma substância responsável pelo bronzeamento de nossa pele. Resultado: alimento escurecido.

De volta à data de validade

Como pudemos estudar – e vimos poucos exemplos! – a gama de reações que levam a alterações nos componentes dos alimentos é enorme! Assim, como saber quais alterações indicam formação de produtos prejudiciais à saúde? Aí é que está: nem sempre é possível!

A recomendação é: quando se notam alterações na cor, na textura, no sabor e/ou no aroma de um alimento, ele não deve ser consumido, pois, apesar da incerteza, há boas chances de que ele esteja deteriorado. Essas modificações indicam que ali ocorreram e ainda estão ocorrendo transformações químicas!

A ação indesejável de alguns microrganismos patogênicos (que podem causar doenças) produz materiais que alteram as características originais do alimento, podendo conferir-lhe um aspecto desagradável (mas, cuidado: nem sempre um alimento deteriorado tem aparência ruim…), forte indicativo de que não deve ser consumido. Embora a aparência e o odor sejam os critérios mais utilizados para avaliar se o alimento está adequado ao consumo, devem ser observadas também algumas características das embalagens. Elas não devem, por exemplo, estar estufadas, uma vez que certos microrganismos patogênicos produzem gases que se expandem, aumentando a pressão interna da embalagem.

E a data de validade? Bem, a data de validade só pode ser levada em consideração se, obviamente, o alimento tiver sido conservado de modo adequado, conforme instruções que costumam vir nas embalagens.

Se você quiser saber se um alimento realmente já expirou sua vida útil, aja como um cientista! Faça observações: a cor está alterada? O aroma é o esperado? Alguma pequena dúvida quanto ao sabor? Verifique a embalagem! Qualquer dúvida, por menor que seja, não se arrisque!

Enfim, João Luís abriu o frasco, cheirou o iogurte e sentiu um aroma um pouco azedo. O que ele fez? Descartou o iogurte, decidiu segurar a fome e esperar pelo almoço. Parabéns, João Luís, você é um garoto esperto!

Perguntas

1-) Com relação ao que foi exposto no texto, pode-se afirmar corretamente que:

a) o esquecimento do pai do João Luís, que deixou a sacola de iogurtes por um dia no carro antes de levá-los à geladeira, não deve ter tido influência no fato do iogurte ter estragado antes da data de validade.
b) um alimento está sempre exposto a possíveis transformações químicas, desde o primeiro momento. Bem conservado, porém, ele poderá até mesmo ter uma vida útil maior do que aquela indicada pela data de validade.
c) um copo de suco de laranja não deve ser consumido meia hora depois de ter sido extraído da fruta, pois já não mais estará propício ao consumo. Até mesmo seu sabor já estará alterado, o que funciona como um aviso sobre sua certa deterioração e consumo impróprio.
d) alterações nas embalagens do produto não são indicativos da qualidade do alimento ali guardado. Apenas as características do próprio alimento podem dizer alguma coisa sobre sua condição de consumo.
e) a data de validade que consta da embalagem, por si só, é um indicativo seguro para saber se determinado alimento está ou não próprio ao consumo.

2-) De que modo embalagens a vácuo atuam no sentido de preservar os alimentos?

3-) A vitamina C é muito usada como aditivo na conservação dos alimentos. Em função de tudo que foi exposto no texto, explique de que modo ela age sobre o alimento prevenindo sua deterioração, ao menos por algum tempo.

Respostas

1-) Alternativa B. A data de validade é apenas um indicativo de uma data até a qual, com frequência, o consumo do alimento é seguro. No entanto, se mal conservado, o alimento poderá estragar antes mesmo de “vencer”, sendo o oposto também verdadeiro.

2-) A embalagem a vácuo diminui sensivelmente o contato do alimento com o gás oxigênio do ar que, conforme se pode perceber pelo texto, é um agente bastante ativo na ação de deterioração dos alimentos.

3-) A vitamina C reage rapidamente com o gás oxigênio do ar de modo a diminuir a ação desse último sobre o alimento, o que aumenta sua vida útil.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Os autores

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

  • Revista Chemmaters – American Association of Chemistry teachers. “Expiration dates: what do they mean?” – October/November, 2016. p. 13.

Hidrogênio metálico?!

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Muito se fala sobre os feitos e a vida do famoso general francês Napoleão Bonaparte. Parte dessas histórias tem um fundo de verdade, outras, porém, não passam de mitos. Aqui mesmo, neste espaço, já contamos sobre como a vida dele pode ter sido encurtada pela tinta usada em um papel de parede (“Napoleão: morto por um papel de parede?“). Outra dessas histórias conta que a derrota do exército de Napoleão, iniciada pelo embate com soldados russos em 1812, teria se completado com o esfacelamento dos botões de estanho das fardas dos soldados franceses por conta do frio. Esta história tem tudo para ser um grande mito, pois embora o estanho realmente sofra uma transição alotrópica, deixando de ser um sólido brilhante prateado, maleável e moderadamente dúctil (estanho branco), para se tornar um sólido cinza escuro não metálico na forma de pó (estanho cinza), isso ocorre abaixo de 13,2°C (à pressão de 1 atm). Ora, no inverno europeu, temperaturas bem inferiores a essa são comuns por todo o continente, inclusive em Paris de onde saiu o exército de Napoleão, que certamente teria notado algo de estranho nos botões de seus uniformes logo de cara, não?

Mesmo sendo um provável mito, essa história ilustra a existência de substâncias como o estanho, por exemplo, que podem apresentar características metálicas ou não metálicas dependendo das condições de pressão e temperatura em que se encontram. Isso sinaliza também que, teoricamente, mesmo uma substância tipicamente não metálica como o gás hidrogênio, pode adquirir propriedades metálicas se submetida às condições apropriadas.

E é exatamente isso que uma dupla de físicos da Universidade de Harvard (EUA) alega ter conseguido. Isaac Silvera e Ranga Dias resfriaram uma pequena amostra de gás hidrogênio a cerca de -270°C em uma célula, uma espécie de caixa, feita de diamante e a submeteram progressivamente a altas pressões, chegando à incrível pressão de 495 bilhões de Pascais, cerca de 5 milhões de atmosferas! Os pesquisadores relataram que próximo de 2 milhões de atmosferas a amostra já se apresentava em estado sólido, sendo ainda transparente; a 4 milhões de atmosferas ela então se tornou escura e opaca; a cerca de 5 milhões de atmosferas, ela começou a refletir 90% da luz incidida sobre ela, o que seria uma evidência de que o hidrogênio havia adquirido propriedades metálicas!

Fotos da transformação do hidrogênio comprimido com aumento de pressão desde a forma
molecular transparente, passando para a forma molecular negra até o hidrogênio atômico metálico.
Esquema da transformação em questão. Fonte: Harvard Magazine

Essa transformação já era prevista desde 1935 pelos físicos Hillard Huntington e Eugene Wigner, mas eles haviam estimado uma pressão significativamente menor do que as usadas por Silvera e Dias. Entretanto, assim como seus antecessores, os físicos de Harvard também acreditam que o hidrogênio, ao adquirir características metálicas, deve permanecer assim, mesmo após a pressão extrema ser retirada, assim como o diamante obtido ao se submeter grafite a altas pressões e altas temperaturas. Será? Ainda não se sabe. Mas por que isso é importante?

Com as propriedades típicas de um metal, o agora hidrogênio metálico poderia ser usado como um material supercondutor, já que praticamente não apresentaria resistência, afinal cada átomo de hidrogênio contém apenas um próton e um elétron. Outra aplicação possível baseada na supercondutibilidade seria na levitação magnética de trens de alta velocidade, o que revolucionaria completamente o setor de transportes. Ainda seria possível também utilizar o hidrogênio metálico como combustível para foguetes, razão pela qual a NASA financiou parte da pesquisa de Harvard. A energia teórica que poderia ser fornecida pelo hidrogênio metálico o coloca como o propelente de foguetes mais poderoso já conhecido, cerca de quatro vezes mais potente que o hidrogênio molecular (!), que é atualmente o mais eficiente dos combustíveis de foguete.

Todo esse espectro de utilização, no entanto, deve aguardar a caracterização mais precisa do material que, por enquanto, permanece dentro da prensa de diamante sob altíssima pressão no laboratório de Harvard. Além da caracterização, é preciso a confirmação fundamental de que o hidrogênio metálico permanecerá estável quando estiver submetido a condições ambientes de temperatura e pressão. Mas se isso acontecer, prepare-se: uma tremenda revolução energética se apresenta no horizonte!

Perguntas

1-) A transformação mencionada no texto é uma mudança alotrópica do hidrogênio, conduzida de forma extrema, com o auxílio de altas pressões e baixas temperaturas. Que outras transições alotrópicas são citadas no texto? E em que condições elas ocorrem?

2-) Nas fases condensadas, líquida e sólida, qual a principal força intermolecular no hidrogênio molecular? Qual a relação entre esse tipo de interação e a tendência do hidrogênio molecular de se apresentar na forma de gás em condições comuns de temperatura e pressão?

3-) O hidrogênio molecular vem sendo utilizado não só como propelente de foguetes, por meio de sua combustão, mas também em células de combustível a hidrogênio, por meio de sua oxidação controlada. Qual a principal vantagem em se utilizar o hidrogênio para geração de energia?

a) Sua oxidação controlada nas células de combustível converte a energia acumulada nas moléculas de água do sistema em energia química, sem emissão de gases poluentes.
b) Tanto a sua queima quanto a sua oxidação controlada gera apenas como produto a água, portanto, não causa danos ao meio ambiente.
c) Sua combustão produz vapor de água que pode ser reaproveitado na combustão do diesel em motores de caminhões e ônibus.
d) Tanto a sua queima quanto a sua oxidação consomem gás carbônico, diminuindo a concentração desse gás na atmosfera, o que minimiza o problema do aquecimento global.
e) Sua oxidação controlada nas células de combustível converte a energia elétrica oriunda dos combustíveis fósseis em energia química contida nos gases poluentes gerados no processo.

Respostas

1-) São citadas também no texto a transição alotrópica do estanho branco para o estanho cinza, que ocorre em temperatura abaixo de 13,2°C à pressão de 1 atm e a transformação do grafite em diamante, sob altas pressões e temperaturas.

2-) A principal força intermolecular do hidrogênio molecular nas formas condensadas é o dipolo instantâneo-dipolo induzido, já que o hidrogênio é formado por moléculas apolares. Como a intensidade desse tipo de interação depende do tamanho da nuvem eletrônica da molécula, ela é particularmente fraca para a molécula de hidrogênio que apresenta apenas dois elétrons. Assim, suas moléculas interagem fracamente umas com as outras em condições comuns de temperatura e pressão e a substância tende a se apresentar na forma gasosa.

3-) Alternativa B. Tanto na combustão quanto na oxidação controlada do hidrogênio, a reação em questão é: 2 H2 + O2  2 H2O. Portanto, o único produto formado é água, que não causa impactos ambientais.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FIORUCCI, A. R.; BENEDETTI FILHO, E.; OLIVEIRA, N. Os Alótropos do Estanho: Ocorrências do Estanho α e as Novas Soldas sem Chumbo Usadas em Eletrônicos. Química Nova na Escola, Vol. 34, N° 3, p. 124-130, agosto 2012. Disponível em <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc34_3/04-AQ-45-11.pdf>. Acesso em fev. 2017.

SHAW, J. A Breakthrough in High-Pressure Physics? Harvard Magazine, 26-01-2017. Disponível em <http://www.harvardmagazine.com/2017/01/metallic-hydrogen>. Acesso em fev. 2017.

CHANG, R., GOLDSBY, K. QuFAPESP na Mídia. O hidrogênio, um novo metal. 19-04-1996. Disponível em <http://www.bv.fapesp.br/namidia/noticia/20876/hidrogenio-metal/>. Acesso em fev. 2017.

BAIMA, C. Anúncio da fabricação de hidrogênio metálico atrai expectativa e ceticismo. Dupla de Harvard afirma ter tido sucesso na produção de material que pode revolucionar o mundo, O Globo, 28-01-2017. Disponível em <http://oglobo.globo.com/sociedade/ciencia/anuncio-da-fabricacao-de-hidrogenio-metalico-atrai-expectativa-ceticismo-20837432>. Acesso em fev. 2017.

Cigarro: a maior causa de morte evitável do mundo

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Uma pesquisa publicada no final de 2016 estima que as mortes relacionadas ao tabaco do cigarro deverão aumentar dos atuais 6 milhões para 8 milhões até 2030 (U.S. National Cancer Institute, 2016). Além disso, o tabagismo gera um custo anual à economia global de mais de 1 trilhão de dólares, pois diversos estudos científicos indicam que o consumo prolongado de derivados do tabaco tem relação direta com 50 doenças, como câncer, doenças cardiovasculares (infarto, angina) e respiratórias obstrutivas crônicas (enfisema e bronquite) (SOCIEDADE BRASILEIRA DE PNEUMOLOGIA E TISIOLOGIA et al, 2010).

Apesar do percentual de pessoas fumantes com 15 anos ou mais no mundo cair a cada ano (em 2000, eram 26,5%; projeções para 2020 indicam um percentual de 19,7 %), o número de fumantes no mundo em números absolutos aumenta a cada ano – em 2020 estima-se que serão pouco mais de um 1,1 bilhão de pessoas. No Brasil, dados de 2013 indicavam a existência de 24,6 milhões de fumantes com 15 anos ou mais.

Segundo especialistas em saúde, o tabagismo é a maior causa de morte evitável do mundo (SOCIEDADE BRASILEIRA DE PNEUMOLOGIA E TISIOLOGIA et al, 2010). Porém, provavelmente você já ouviu falar sobre as dificuldades de se deixar o vício. Mas por quê? O que há no cigarro ou em sua fumaça para ele ser tão prejudicial? Neste texto, serão dadas respostas a essas questões do ponto de vista da Química.

Aspectos cancerígenos e viciantes do cigarro

Em essência, o que queima no cigarro é a folha da espécie Nicotiana tabacum, conhecida popularmente por tabaco ou fumo. Neste processo de combustão são gerados cerca de 6.000 compostos (RODGMAN e PERFETTI, 2013). Neste texto iremos focar em dois tipos de substâncias: as cancerígenas e as viciantes. Entre as substâncias cancerígenas derivadas da fumaça do cigarro, destacam-se os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos – veja alguns exemplos ao lado.

cigarro-substâncias-cancerígenas
Figura 1: Fórmula estrutural de algumas substâncias
cancerígenas presentes na fumaça do cigarro
(DAMJANOV, 2012)

A ação exercida por estes hidrocarbonetos é ativada durante o seu metabolismo, que resulta na formação de compostos hidrossolúveis para facilitar a sua excreção. O mecanismo de eliminação envolve primeiramente a formação de epóxidos (éteres cíclicos), seguida da geração de compostos polihidroxilados (vários grupos hidroxila –OH), os quais são mais solúveis em água, viabilizando a sua eliminação pela urina. Um destes intermediários pode reagir com a base guanina do DNA dando origem a processos que podem resultar em câncer (CARUSO e ALABURDA, 2008).

Mesmo diante de números tão alarmantes, boa parte dos fumantes revela uma grande dificuldade em parar. Dentre as milhares de substâncias do cigarro, há uma que merece destaque neste aspecto: a nicotina.

cigarro-nicotina
Figura 2: Fórmula estrutural
da nicotina.

Quimicamente falando, a nicotina presente no tabaco é um alcaloide, ou seja, uma substância orgânica nitrogenada contendo um ou mais grupos amina, sendo geralmente obtida a partir de plantas. Trata-se de uma droga psicotrópica, ou seja, uma substância que age no sistema nervoso central causando alteração na função cerebral. A interação da nicotina com nosso organismo pode ser representada simplificadamente pelo esquema a seguir.

vício-cigarro
Figura 3: Mecanismo simplificado do vício em nicotina proveniente de cigarros
(SPENCE e BARNETT, 2013).

O desejo de fumar provocado pelo hábito, estresse ou por uma necessidade de aliviar os sintomas da abstinência estimulam o ato de fumar cigarro, acarretando um pico de concentração de nicotina no cérebro. Lá, os receptores colinérgicos nicotínicos (nAChRs) são ativados, resultando na liberação de dopamina e outros neurotransmissores, que por sua vez, causam sensação de prazer e bem-estar. A ativação destes receptores também resulta no desenvolvimento de novos circuitos neurais – fenômeno chamado de plasticidade neural que contribui para o estabelecimento do vício.

Após serem ativados pela nicotina, os nAChRs por fim se tornam dessensibilizados a ela, levando a uma tolerância à nicotina em curto prazo e a uma redução da satisfação pelo tabaco. No período entre os cigarros, ou após cessar o uso do tabaco, os níveis de nicotina do cérebro diminuem, o que leva a níveis reduzidos de dopamina e outros neurotransmissores e a sintomas de abstinência. Na ausência de nicotina, os nAChRs recuperam sua sensibilidade à nicotina e se tornam ativos em resposta a uma nova dose.

Quais alternativas para se livrar do vício do cigarro?

Deixar de fumar é uma experiência cuja dificuldade pode variar muito entre os fumantes. Este texto dará enfoque ao mecanismo de algumas substâncias para auxiliar no tratamento para parar de fumar. Basicamente há dois tipos de abordagem para o tratamento do tabagismo: (SILVA, 2010)

  1. TRN (tratamento de reposição de nicotina);
  2. Medicações sem nicotina.

O TRN é utilizado em pacientes com alta dependência de nicotina. Por meio de goma de mascar, spray nasal ou adesivo, administra-se ao fumante doses controladas de nicotina com uma redução progressiva até o final do tratamento. Trata-se de uma forma de reduzir o sofrimento durante a fase de abstinência do cigarro e pode ser aplicada isoladamente ou em conjunto com outras abordagens terapêuticas.

Entre as medicações não nicotínicas, vamos aqui dar ênfase a duas: a bupropiona e a vareniclina.

Figura 4: Estrutura da bupropiona
Figura 5: Estrutura da vareniclina

A bupropiona originalmente era um antidepressivo, mas descobriu-se que os pacientes fumantes que tomavam este remédio tinham seu desejo por cigarro diminuído. O mecanismo de ação da bupropiona parece estar ligado à ação inibidora da recaptação da dopamina, ou seja, a dopamina liberada fica entre os neurônios por mais tempo. Acredita-se que esta inibição poderia minimizaria os sintomas da abstinência de nicotina.

Já a vareniclina foi o primeiro medicamento desenvolvido especificamente contra o tabagismo. Esta substância tem ação dupla: bloqueia os receptores nAChRs, reduzindo a ação da nicotina sobre eles, e estimula a produção moderada de dopamina e outros neurotransmissores.

Questões sobre o texto

1-) Em 2013, o Brasil tinha cerca de 200 milhões de habitantes. Utilizando as informações do texto, calcule o percentual de fumantes com 15 anos ou mais referente à população total do Brasil em 2013.

2-) Entre as estruturas abaixo, indique aquela que, segundo o texto, possui as características estruturais típicas de um produto do metabolismo de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos que podem dar origem ao câncer. Justifique sua resposta.

(a)

est1

 

 

 

 

(b)

est2

 

 

 

 

(c)

est3

 

 

 

3-) Explique com suas palavras como é possível tratar o vício em cigarro utilizando justamente a substância que causa este vício.

Respostas

1-)

200 milhões habitantes ————— 100%

24,6 milhões habitantes ————– X

X = 12,3 %

2-) A estrutura (b) possui a função epóxi (éter cíclico – em vermelho) e os grupos hidroxila (em azul).

est_resp

3-) Apesar da nicotina ser a substância que causa o vício, sua administração de maneira controlada diminui o sofrimento no período de abstinência. As doses de nicotina são diminuídas progressivamente até que o paciente não seja mais dependente da substância.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CARUSO, Miriam Solange Fernandes  e  ALABURDA, Janete. Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos – benzo(a)pireno: uma revisão. Inst. Adolfo Lutz. 2008, vol.67, n.1

COUTEUR, P. L., BURRESON, J. Os botões de Napoleão: as 17 moléculas que mudaram a história. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., 2006.

SILVA, L. C. C. Tratamento do tabagismo. Revista da AMRIGS, Porto Alegre, 54 (2): 232-239, abr.-jun. 2010

SOCIEDADE BRASILEIRA DE PNEUMOLOGIA E TISIOLOGIA et al. Tabagismo: parte I. Rev. Assoc. Med. Bras. 2010, vol.56, n.2, pp.134-134.

DAMJANOV, I. Pathology for the Health Professions. Missouri: Elsevier, 2016.

RODGMAN, A., PERFETTI, T. A. The Chemical Componets of Tabacco and Tabacco Smoke. CRC Press, 2013.

SPENCE, J. D., BARNETT, H. J. M. Acidente Vascular Cerebral: Prevenção, tratamento e reabilitação. AMGH Editora, 2013.

Tobacco control can save billions of dollars and millions of lives. World Health Organization (WHO), 2017. Disponível em who.int/mediacentre/news/releases/2017/tobacco-control-lives/en

S. National Cancer Institute and World Health Organization. The Economics of Tobacco and Tobacco Control. National Cancer Institute Tobacco Control Monograph 21. NIH Publication No. 16-CA-8029A. Bethesda, MD: U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Cancer Institute; and Geneva, CH: World Health Organization; 2016. Disponível em: https://cancercontrol.cancer.gov/brp/tcrb/monographs/21/docs/m21_complete.pdf

Napoleão: morto por um papel de parede?

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Com este artigo, estreamos nossa coluna quinzenal A Química e a vida de 2017. Para este ano, apresentaremos uma série de textos sobre temas bastante pertinentes e interessantes, que mostrarão aos professores e alunos o quanto a Química permeia e sempre permeou nossas vidas. Neles, trataremos de aplicações dessa ciência e/ou de sua onipresença na história da Humanidade. A proposta é que o professor use esses artigos para trabalhar em sala de aula e que os alunos possam ser avaliados quanto à capacidade de leitura e interpretação com as questões que fecham os artigos. Esperamos, assim, colaborar para um estudo mais agradável e eficaz dessa ciência.

Obrigado por nos deixar entrar em sua aula, estimado colega.
Emiliano Chemello | Luís Fernando Pereira | Patrícia Proti

Napoleão: morto por um papel de parede?

Enfim, Napoleão Bonaparte havia sido derrotado. Corria o ano de 1815 quando, subjugado pelos ingleses, Napoleão foi exilado na nebulosa Ilha de Santa Helena, no meio do Oceano Atlântico, onde costumava passar boa parte dos dias dentro de casa, por conta de um clima bastante úmido. Menos mau, provavelmente pensara ele – melhor que voltar para a França, onde teria que enfrentar a ira da oposição. Napoleão, porém, ficou doente durante seu exílio. Inchado e acima do peso, apresentava tremores incomuns e, apesar de estar com apenas 50 anos, estranhamente havia perdido o controle das pernas. Sentia também intensas e frequentes cólicas abdominais. Desconfiado, achava que os ingleses o estavam envenenando e matando-o aos poucos.

Em 1821, aos 52 anos, morreu. A autópsia revelou uma úlcera perfurada no estômago canceroso do outrora imperador francês. Seria esse o problema causador de sua morte? Alguns acreditam que sim, mas havia outra suspeita… Afinal, vítimas de câncer estomacal normalmente emagrecem, e Napoleão havia ganhado bastante peso… Um século depois, os cientistas relacionaram os sintomas de Napoleão, meticulosamente registrados em um diário, a envenenamento por arsênio. Teriam os ingleses o envenenado de fato?

No corpo humano, o arsênio é cruel. Ele substitui o fósforo em moléculas essenciais ao funcionamento harmônico do organismo criando estruturas semelhantes, mas com arsênio no lugar do fósforo. Por exemplo, a molécula 1,3-difosfoglicerato, importantíssima no uso da glicose como fonte de energia, é convertida em 1-arseno-3-fosfoglicerato – uma estrutura muito parecida, porém, inútil do ponto de vista metabólico. Pode-ser dizer que “o organismo confunde o arsênio com o fósforo”, e esse é o início do fim. Quanto mais arsênio, mais a morte se aproxima.

Mas como comprovar esse envenenamento? Seria possível? Por incrível que possa parecer, graças à ciência, a resposta é sim! Graças mais especificamente ao Teste de Marsh. Como alguns fios de cabelo de Napoleão haviam sido guardados, um costume à época, o teste descrito abaixo, com os fios de cabelo no lugar do óxido de arsênio, pôde ser realizado.

Montagem experimental para o teste de Marsh. Ácido sulfúrico é adicionado a zinco metálico
e uma solução de óxido de arsênio (III). O hidrogênio produzido reage com As2O3, produzindo
arsina (AsH3). Por aquecimento, a arsina decompõe-se em arsênio elementar,
de aspecto metálico, e hidrogênio gasoso. (CHANG e GOLDSBY, 2013).

Havendo arsênio nos fios de cabelo de Napoleão, também ocorreria a formação de arsina e posteriormente surgiria um anel metálico como visto na ilustração acima. E foi exatamente o que aconteceu. O teor de arsênio encontrado era de aproximadamente 30 ppm – alto demais (valores de segurança não ultrapassam 3 ppm e o normal é que se encontre apenas 1 ppm)! Mas quem matou Napoleão? Teria sido uma das pessoas que o acompanharam no exílio? Na verdade, o maior suspeito era um papel de parede!

Nos anos de 1980, químicos ingleses retomaram o caso. Um deles, Dr. David Jones, sabia que muitos casos de envenenamento por arsênio do século XIX eram meros acasos. Nessa época, as tintas verdes continham um pigmento chamado “verde de Scheele” que tinha como ingrediente principal o arseniato de cobre (CuHAsO3), uma substância inofensiva, a menos que se forme mofo sobre ela (lembre-se do clima úmido da ilha). Ocorre que os fungos do mofo se alimentam do que estiver ao seu alcance: nesse caso, o material do papel de parede. Mas, em sua luta pela sobrevivência, podem produzir substâncias nocivas a outros seres vivos, como o gás trimetilarsênio ((CH3)3As), altamente tóxico!

Como saber se o papel de parede do quarto de Napoleão continha o tal pigmento venenoso? Muito difícil, não é? Pois bem, ao comentar o caso em um programa de rádio, o Dr. Jones alcançou um ouvinte que, de modo quase inacreditável, tinha um pedaço do tal papel de parede guardado em um álbum de família por um de seus ancestrais, como recordação de viagem à ilha de Santa Helena feita há mais de um século! E qual a sua cor? Verde! E mais: seu desenho coincidia com os dos retratos do quarto de Napoleão feitos à época! De fato, experimentos posteriores revelaram altíssimos índices de arsênio na composição do papel! Era o verde de Scheele! Impressionante, não?

Mistério resolvido, certo? Mais ou menos… O Dr. Jones e outros especialistas acreditam que Napoleão morreu mesmo de câncer no estômago, mas que essa doença pode muito bem ter se iniciado pela ação do arsênio, ou que, no mínimo, o arsênio intensificou seus efeitos, matando Napoleão Bonaparte de modo lento e sofrido. Morto por um papel de parede.

Perguntas

1-) Segundo as informações do texto acima e seus conhecimentos de Química fundamental, a única afirmação verdadeira é:

a) Não há dúvidas, Napoleão morreu única e exclusivamente pela ação do arsênio em seu organismo.
b) A ação tóxica do arsênio é advinda, basicamente, da sua forma metálica.
c) Parece evidente que o clima da ilha de Santa Helena foi um fator fundamental para a morte de Napoleão nos 6 anos em que ali morou.
d) No teste de Marsh, pode-se afirmar que o arsênio passa por um processo de oxidação na reação que leva à formação do anel metálico.

2-) Em uma das análises dos fios de cabelo de Napoleão feita em 1990, determinaram-se diferentes valores de concentração para o arsênio de 51 ppm, 3 ppm e 24 ppm, em um período de 6 meses de seu exílio em Santa Helena. Explique de que modo essas variações podem se relacionar aos dados do gráfico abaixo.

Gráfico: Dados sobre umidade e índices de pluviosidade médios na Ilha de Santa Helena durante um ano.
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3-) O perigo da ação do arsênio está na sua capacidade de mimetizar o fósforo. Explique essa capacidade em função das características atômicas desses elementos químicos. Além dos cabelos, em que outra parte do corpo humano o arsênio provavelmente deve se acumular? Explique.

Respostas

1-) Alternativa C. A umidade da Ilha de Santa Helena favoreceu a formação do mofo que levou à formação do composto trimetil arsênio, de alta toxicidade, que foi inalado por Napoleão durante praticamente toda sua estada no exílio, até sua morte.

2-) Fica nítido pela avaliação do gráfico que a umidade na Ilha de Santa Helena é alta durante quase todo o ano, menos no período de outubro a dezembro, provavelmente um período de menor atividade dos fungos (mofo) e, por consequência, menor produção de trimetil arsênio, levando a índices menores (3 ppm) de intoxicação por arsênio. O período em questão pode ser de julho a dezembro, sendo o mês de julho o mês mais úmido o que levaria ao maior teor de arsênio encontrado (51 ppm).

3-) O arsênio e o fósforo são elementos representativos pertencentes ao mesmo grupo da Tabela Periódica (grupo 15). Assim, como os dois apresentam 5 elétrons em suas camadas de valência, possuem propriedades químicas semelhantes. Assim, é esperado que o organismo “confunda” esses dois elementos. É sabido que o fósforo é um elemento fundamental na formação dos nossos ossos; assim, é de se esperar que o arsênio apareça na composição dos ossos de uma pessoa por ele envenenada ao longo de tanto tempo, o que, como tudo indica, teria ocorrido com Napoleão.

Escrito pelos autores Emiliano Chemello, Luís Fernando Pereira Patrícia Proti. Todos são autores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna, inscrita no PNLD 2018.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

Patrícia Proti é bacharel e licenciada em Química pelo IQ-USP. Bolsista FAPESP de Iniciação Científica e Doutorado Direto com projetos desenvolvidos no Laboratório de Química de Peptídeos do IQ-USP. Atualmente leciona na Escola Móbile e no Cursinho Intergraus.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Revista Chemmatters, American Chemical Society . Edições de dezembro de 1998 e dezembro de 2005.

EMSLEY, J. The elements of murder: a history of poison. Oxford University Press, 2005.

CHANG, R., GOLDSBY, K. Química. 11. Ed. – Porto Alegre: AMGH, 2013.

Devemos nos preocupar com os teores de sódio nas águas minerais?

By | A Química e a vida | 2 Comments

Com frequência são publicados artigos alertando para o teor de sódio nas águas minerais. Veja alguns exemplos:

HASEN, C. Saiba como escolher a água mineral mais saudável. Jornal Zero Hora, 27/12/2013.

CERON, L. P. A polêmica do sódio na água mineral. Revista TAE, 03/10/2014.

AL’HANATI, Y. Sódio na água atrapalha dieta. Gazeta do Povo, 27/04/2014.

Note que, segundo dados dos artigos, as diferenças entre os valores das concentrações de sódio ultrapassam 3000%! Mas será que essa enorme diferença é mesmo relevante no que diz respeito à nossa saúde? A seguir, sob esse interessante contexto, propomos uma atividade que tem como foco trabalhar o importante conceito da concentração do soluto em uma solução.

Construindo o conceito de “concentração” para o teor de sódio

A problematização pode ser iniciada com a leitura de uma das reportagens citadas. Nelas são informadas as concentrações de sódio em diferentes marcas de água mineral. Por uma questão de uniformização, praticamente todas as marcas indicam a concentração de sódio em mg/L. Esta informação pode ser utilizada para introduzir o conceito de concentração. Por exemplo, pode-se perguntar aos alunos:

“Em uma garrafa de 500 mL de água mineral consta que há 16 mg/L de sódio. É correto dizer que nesta garrafa há 16 mg de sódio? Justifique.”

Ao responder esta pergunta, o aluno poderá demonstrar se entendeu ou não o que de fato significa 16 mg/L: o valor da massa de sódio (soluto) presente em um certo volume de solução (água mineral). Espera-se que os alunos consigam perceber que, como 500 mL correspondem à metade de 1 L (1.000 mL), a massa de sódio presente na garrafa será também a metade, ou seja, 8 mg. Para reforçar as diversas relações possíveis, pode-se pedir para os alunos completarem a tabela ao lado que permitirá exercitar a visualização das proporções existentes entre massa de soluto (no caso, sódio) e volume de solução (no caso, água mineral) de uma água mineral com concentração de sódio igual a 16 mg/L. Os valores em rosa são as respostas desejadas.

Para finalizar esta etapa, peça aos alunos para completar a tabela abaixo com as concentrações de sódio presentes nas 5 amostras e indicar quais delas pertencem à mesma marca de água mineral. Novamente, os valores em rosa são as respostas desejadas.

volume sódio

Provavelmente os alunos terão dificuldades na conversão de unidades de medida de massa e volume. Você pode relembrá-los destas conversões utilizando os esquemas abaixo:

CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. QUÍMICA. Volume 1, Capítulo 1:
Introdução ao estudo da química, p. 36.

Após os cálculos, espera-se que os alunos cheguem à conclusão de que as amostras II e III são da mesma marca, pois os valores de concentração de sódio são iguais.

Analisando a magnitude da concentração de sódio nas diferentes águas minerais

Conforme se pode verificar nas reportagens citadas no início, há uma variação muito grande na concentração de sódio nas amostras de água mineral analisadas. Essas diferenças nas concentrações, contudo, serão relevantes no que diz respeito à quantidade de sódio que devemos ingerir diariamente, como inclusive muitas propagandas nos levam a pensar?

Para responder a esta pergunta, você pode conduzir os alunos a pesquisarem sobre:

1. A massa diária de sódio que a OMS (Organização Mundial da Saúde) recomenda consumir.

A OMS sugere uma ingestão diária máxima de 2 g de sódio (WHO, 2012).

3. O volume mínimo de água mineral da marca com maior concentração de sódio que uma pessoa, teoricamente, deveria consumir para atingir a massa de sódio diária recomendada pela OMS.

Um simples cálculo de proporção pode estimar o volume. Considerando a marca cuja concentração de sódio é de aproximadamente 100 mg/L, temos:
100 mg sódio ————— 1 L
Água mineral 2.000 mg ——————— X
X = 20 L
Obviamente, é praticamente impossível, e nem é recomendado, que esse volume seja consumido por uma pessoa em um dia.

4. Admitindo um consumo diário de 2 L de água, qual percentual da massa de sódio diária recomendada pela OMS uma pessoa conseguiria obter se optasse exclusivamente pela marca com maior concentração de sódio?

Considerando novamente a marca cuja concentração de sódio é de, aproximadamente, 100 mg/L, temos:

2.000 mg sódio ————- 100 %

200 mg sódio —————- X

X = 10 %.

Após os alunos analisarem os resultados, peça para que eles se posicionem sobre a seguinte pergunta.

É preciso se preocupar com as altas variações de concentração de sódio nas marcas de água mineral analisadas?

Espera-se, em um debate mediado pelo professor, que os alunos concluam que, apesar da grande variação, o teor de sódio neste tipo de produto é sempre muito baixo em relação ao consumo indicado por dia, e pode representar, considerando-se a ingestão de 2 L de água mineral por dia, na pior das hipóteses, apenas 10 % da massa de sódio diária recomenda pela OMS.

O que o excesso de sódio causa em nosso corpo? Como saber o teor de sódio em outros alimentos?

É de conhecimento geral que não se deve exagerar no consumo de sal de cozinha, pois ele prejudica nossa saúde. Mas por quê? Para despertar a curiosidade dos alunos, recomenda-se o vídeo abaixo, em que o Dr. Dráuzio Varela expõe alguns fatos importantes:

Em seguida, pode-se pedir para que os alunos identifiquem em suas casas o teor de sódio presente nos alimentos. Além disso, solicite que eles façam uma tabela com todos os alimentos consumidos por eles num dia, a quantidade consumida e o teor de sódio presente em cada um. Veja um exemplo de tabela.

TACO - sódio

Provavelmente alguns alimentos consumidos não terão rótulo, pois não são industrializados, como uma maçã. Para estes, recomenda-se consultar a tabela TACO – Tabela Brasileira de Composição de Alimentos. O professor pode ajudar nas conversões de quantidade, pois esta tabela fornece as informações nutricionais de 100 g do alimento. Destaque aos alunos que a variação de sódio nos alimentos pode ser muito grande. Chame a atenção para a informação VD% (valor diário), conforme ilustração a seguir:

Esta informação indica qual porcentagem do valor diário daquele componente você está obtendo ao consumir uma porção do alimento. Somando-se os valores obtidos pode-se estimar se a pessoa está ingerindo sódio suficiente, ou se até mesmo está ingerindo sódio em excesso (problema mais comum no Brasil). Dados de pesquisas (SARNO et al, 2013) mostram que a quantidade diária de sódio consumida em média pelos brasileiros entre no período 05/2008 e 05/2009 foi de 4,7 g em uma dieta de 2.000 kcal, valor quase duas vezes e meia maior que o recomendado pela OMS.

Note os ganhos de uma atividade como essa:

química-icon-1
Ganho informativo sobre um importante fator que interfere diretamente em nossa saúde: o consumo de sódio
química-icon-2
Consciência cidadã para que o aluno possa interferir no meio, deixando de ser presa fácil de propagandas enganosas no que se refere ao comércio de águas minerais e sais de cozinha que, supostamente, são milagrosos e curam todos os tipos de doenças
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Ganho na questão do empoderamento do aluno, que deixa a posição de passividade e passa a ser agente ativo na construção do conhecimento; conhecimento esse, aliás, de importância indubitavelmente relevante em sua vida
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A compreensão do conceito de concentração, tão importante e frequentemente transformado em mera aplicação de fórmulas que, para o aluno, não fazem o menor sentido e não levam a um aprendizado significativo, além de não gerar nenhum ganho real na formação de um cidadão pleno.

Trabalhos como esse fazem toda a diferença! Teste e comprove!

Escrito pelos autores Emiliano Chemello Luís Fernando Pereira. Ambos são coautores, juntamente com Alberto Ciscato, da coleção QUÍMICA, da Editora Moderna.

Emiliano Chemello é Licenciado em Química e Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais pela UCS. Professor de química no Ensino Médio e cursos Pré-Vestibulares.

Luís Fernando Pereira é químico industrial formado e licenciado pela USP. Leciona no Curso Intergraus desde 1995. É o químico consultor do programa Bem Estar, da Rede Globo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

SARNO, F. et al. Estimativa de consumo de sódio pela população brasileira, 2008-2009. Rev Saúde Pública 2013;47(3):571-8. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rsp/v47n3/0034-8910-rsp-47-03-0571.pdf

WHO. Guideline: Sodium intake for adults and children. Geneva, World Health Organization (WHO), 2012. Disponível em: http://www.who.int/nutrition/publications/guidelines/sodium_intake_printversion.pdf