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A Química e a vida

Reconhecimento das funções orgânicas: abordagem tradicional e com mapas conceituais

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O reconhecimento de funções orgânicas é uma habilidade básica para o estudo da química orgânica. Neste artigo, mostraremos como um estudo frequentemente baseado em simples memorização pode ser dinamizado a partir do uso de mapas conceituais.

É fato que acreditamos que a apresentação formal das funções orgânicas no início dos estudos da química orgânica, exigindo pura memorização descontextualizada não se faz necessária. Essa foi a linha que seguimos em nossa coleção aprovada no PNLD 2018, em que as funções foram sendo apresentadas aos poucos, conforme surgiam dentro de um contexto pré-elaborado baseado em eixos temáticos. No entanto, a pedido de colegas professores, apresentamos aqui esta atividade, mas de modo mais dinâmico (mapas conceituais), pois uma memorização pura e simples no início da abordagem da Química Orgânica não é, em nossa opinião, nem essencial, nem efetiva.

Abordagem tradicional

A abordagem tradicional focada em memorização e frequentemente utilizada em salas de aula consiste em iniciar os estudos da química orgânica memorizando os grupos funcionais, associando-os a uma ou mais funções orgânicas. Os grupos funcionais são constituídos por um ou mais átomos que conferem à molécula da substância as características que a fazem pertencer a determinada função orgânica. A seguir tem-se uma relação dos principais grupos funcionais da química orgânica.

Cada grupo funcional pode estar associado a uma ou mais funções orgânicas, conforme mostra a tabela abaixo.

Perceba que um grupo funcional pode estar associado a mais de uma função orgânica. Por exemplo, o grupo hidroxila (-OH) pode estar associado às funções álcool, fenol ou enol, dependendo do grupo orgânico associado.

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.

Uso de mapas conceituais

O uso de mapas conceituais, conforme explicitado no artigo “Mapas conceituais no ensino-aprendizagem de Química”, é uma poderosa ferramenta pedagógica. A seguir, sugerimos alguns mapas que podem ser utilizados na abordagem do conteúdo “reconhecimento das funções orgânicas”. Eles foram construídos com o programa CmapTools, um software gratuito e especializado na produção de mapas conceituais.

Entendemos que o uso de mapas conceituais permite o estabelecimento de associações entre os conceitos de grupo funcional e função química. Além disso, permite uma maior organização das informações, o que tende a resultar em aprendizagem significativa.

Pensando na sala de aula, uma possível proposta de trabalho seria permitir que os alunos construíssem seus próprios mapas conceituais sobre as funções orgânicas. Assim, o professor poderá verificar mais facilmente se o aluno está estabelecendo as relações corretas entre grupo funcional e função química. O uso do software referido nesta atividade ajuda na padronização e produção colaborativa dos mapas conceituais.

Perguntas

1) (FAMERP SP/2016) Considere a liotironina, um hormônio produzido pela glândula tireoide, também conhecido como T3.

Dentre as funções orgânicas presentes na molécula de liotironina, encontra-se a função:

a) éster.
b) amida.
c) fenol.
d) aldeído.
e) cetona.

2) (UFSCAR SP/2016) Uma das formas de se obter tinta para pintura corporal utilizada por indígenas brasileiros é por meio do fruto verde do jenipapo. A substância responsável pela cor azul intensa dessa tinta é a genipina, cuja estrutura está representada a seguir:

A estrutura assinalada mostra que a genipina possui, entre outras, a função orgânica:

a) aldeído.
b) álcool.
c) cetona.
d) ácido carboxílico.
e) éter.

3) (UNESP SP/2015) O espectro solar que atinge a superfície terrestre é formado predominantemente por radiações ultravioletas (UV) (100 – 400 nm), radiações visíveis (400 – 800 nm) e radiações infravermelhas (acima de 800 nm). A faixa da radiação UV se divide em três regiões: UVA (320 a 400 nm), UVB (280 a 320 nm) e UVC (100 a 280 nm). Ao interagir com a pele humana, a radiação UV pode provocar reações fotoquímicas, que estimulam a produção de melanina, cuja manifestação é visível sob a forma de bronzeamento da pele, ou podem levar à produção de simples inflamações até graves queimaduras.

Um filtro solar eficiente deve reduzir o acúmulo de lesões induzidas pela radiação UV por meio da absorção das radiações solares, prevenindo assim uma possível queimadura. São apresentados a seguir as fórmulas estruturais, os nomes e os espectros de absorção de três filtros solares orgânicos.

Os filtros solares orgânicos absorvem apenas parte da radiação eletromagnética; dessa forma, deve-se fazer a combinação entre diferentes filtros a fim de se obter um bom protetor solar. Na formulação de um protetor solar, um fabricante necessita escolher um dentre os três filtros orgânicos apresentados cujo máximo de absorção ocorra na região do UVA. A molécula do filtro solar escolhido apresenta as funções orgânicas:

a) amina e ácido carboxílico.
b) cetona e éter.
c) amina e éster.
d) amida e éter.
e) cetona e álcool.

4) (UNIFOR CE/2015) Uma questão que vem sendo amplamente estudada e discutida no campo do abastecimento de água são as cianobactérias e as cianotoxinas. Cianotoxinas são toxinas produzidas por algumas espécies de cianobactérias em água doce ou salgada e podem ter efeitos hepatotóxicos (microcistina), neurotóxicos (anatoxina-a, e saxitoxina), citotóxicos (cilindrospermopsina) e dermatóxicos (lingbiatoxina). Abaixo apresenta-se a estrutura molecular de uma microcistina.

Assinale a alternativa que identifica os grupos funcionais presentes na molécula de microcistina.

a) Cetona, Éter, Amina e Éster.
b) Álcool, Éter, Amina e Cetona.
c) Tiol, Ácido Carboxílico, Éster e Amida.
d) Álcool, Ácido Carboxílico, Amina e Cetona.
e) Álcool, Ácido Carboxílico, Amina e Amida.

5) (EsPCEX/2015) O composto denominado comercialmente por Aspartame é comumente utilizado como adoçante artificial, na sua versão enantiomérica denominada S,S-aspartamo. A nomenclatura oficial do Aspartame especificada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) é ácido 3-amino-4-[(1-benzil-2-metóxi-2-oxoetil)amino]-4-oxobutanóico e sua estrutura química de função mista pode ser vista abaixo.


A fórmula molecular e as funções orgânicas que podem ser reconhecidas na estrutura do Aspartame são:

a) C14H16N2O4; álcool; ácido carboxílico; amida; éter.
b) C12H18N3O5; amina; álcool; cetona; éster.
c) C14H18N2O5; amina; ácido carboxílico; amida; éster.
d) C13H18N2O4; amida; ácido carboxílico; aldeído; éter.
e) C14H16N3O5; nitrocomposto; aldeído; amida; cetona.

6) (IME RJ/2015) A eritromicina é uma substância antibacteriana do grupo dos macrolídeos muito utilizada no tratamento de diversas infecções. Dada a estrutura da eritromicina abaixo, assinale a alternativa que corresponde às funções orgânicas presentes.

a) Álcool, nitrila, amida, ácido carboxílico.
b) Álcool, cetona, éter, aldeído, amina.
c) Amina, éter, éster, ácido carboxílico, álcool.
d) Éter, éster, cetona, amina, álcool.
e) Aldeído, éster, cetona, amida, éter.

7) (ENEM/2015) Uma forma de organização de um sistema biológico é a presença de sinais diversos utilizados pelos indivíduos para se comunicarem. No caso das abelhas da espécie Apis mellifera, os sinais utilizados podem ser feromônios. Para saírem e voltarem de suas colmeias, usam um feromônio que indica a trilha percorrida por elas (Composto A). Quando pressentem o perigo, expelem um feromônio de alarme (Composto B), que serve de sinal para um combate coletivo. O que diferencia cada um desses sinais utilizados pelas abelhas são as estruturas e funções orgânicas dos feromônios.

As funções orgânicas que caracterizam os feromônios de trilha e de alarme são, respectivamente,

a) álcool e éster.
b) aldeído e cetona.
c) éter e hidrocarboneto.
d) enol e ácido carboxílico.
e) ácido carboxílico e amida.

8) (PUC RJ/2014) A histamina é uma substância que pode ser encontrada no organismo humano, proveniente da descarboxilação da histidina, conforme representado a seguir.

Nas estruturas de histidina e histamina, estão presentes as funções orgânicas:

a) amida e amina.
b) aldeído e amina.
c) aldeído e amida.
d) ácido carboxílico e amina.
e) ácido carboxílico e amida.

9) (UFRGS RS/2014) Recentemente, cientistas sintetizaram um híbrido curcumin-talidomida. A estrutura desse híbrido está mostrada abaixo, em que a parte à esquerda da ligação em negrito vem do curcumin, e a parte à direita vem da talidomida. Essa combinação permitiu obter um composto muito mais eficaz contra células cancerosas que o curcumin ou a talidomida sozinhos, ou que uma mistura dos dois.

As funções orgânicas presentes na estrutura desse híbrido são:

a) hidroxila fenólica, éter e cetona.
b) amina, éster e hidroxila fenólica.
c) amida, éster e cetona.
d) amida, hidroxila fenólica e éster.
e) ácido carboxílico, amina e cetona.

10) (UNIUBE MG/2014) Antibiótico é o nome genérico dado a uma substância que tem a capacidade de interagir com microrganismos que causam infecções no organismo. Os antibióticos interferem com os microrganismos, matando-os ou inibindo seu metabolismo e/ou sua reprodução, permitindo ao sistema imunológico combatê-los com maior eficácia.

As tetraciclinas são um grupo de antibióticos usados no tratamento das infecções bacterianas. A terramicina, posteriormente denominada oxitetraciclina, é um antibiótico pertencente à classe das tetraciclinas, produzido pelo fungo Streptomyces rimosus, muito utilizado contra infecções. A fórmula estrutural desse composto está representada a seguir:

As principais funções orgânicas presentes no antibiótico terramicina e a fórmula molecular desse composto são:

a) Aldeído, álcool, amina, amida e éster; C22H24N2O8.
b) Cetona, álcool, amina, amida e éter; C22H28N2O8.
c) Aldeído, álcool, amina, amida e éter; C22H20N2O8.
d) Cetona, álcool, amina, amida e éster; C22H24N2O8.
e) Cetona, álcool, fenol, amina e amida; C22H24N2O8.

Respostas

1) Alternativa C.

2) Alternativa B.

3) Alternativa B.

4) Alternativa E.

5) Alternativa C.

6) Alternativa D.

7) Alternativa A.

8) Alternativa D.

9) Alternativa A.

10) Alternativa E.

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:

FLÚOR: VILÃO OU AMIGO DA SAÚDE BUCAL?

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Digite “flúor faz mal” no Google e veja quantas páginas sustentando a hipótese de que a adição de flúor no tratamento da água faz parte de uma conspiração governamental que tem como objetivo envenenar a população!

Sim, quantidades excessivas de flúor levam à fluorose (foto). Como diz o ditado, “a diferença entre o veneno e o remédio é a dose”. No entanto, uma vez obedecidos os valores de concentração de flúor na água definidos por lei, os cientistas acreditam que ele não só seja seguro, como essencial para que tenhamos dentes saudáveis. Ou não?

A fluorose é visível no esmalte dos dentes sob a forma de manchas brancas e, em casos mais severos, manchas castanhas; a perda do dente pode ocorrer em casos críticos.

Os antifluoracionistas – como são chamados aqueles que são contra o uso do flúor –, porém, crêem que o flúor no organismo, mesmo quando os padrões estabelecidos de segurança são cumpridos, possa causar doenças que vão de osteoporose a problemas neurológicos; segundo eles, o flúor seria – mesmo em mínimos e controlados teores – uma neurotoxina responsável por diminuir nosso quociente intelectual (QI). E mais: que a ação benéfica do flúor sobre o esmalte dos dentes simplesmente não existe. Então será que não há, de fato, comprovação científica de que o flúor age colaborando para uma boa saúde bucal?

A ação do flúor em números

Lá pelos idos da década de 1930, percebeu-se que a população de municípios abastecidos com água naturalmente fluoretada apresentava índices de cárie abaixo da média mundial. Assim, para combater as cáries, muitos países passaram a adicionar compostos de flúor na água destinada ao consumo pela população – processo denominado fluoretação.

Em 1945, o município de Grand Rapids, nos Estados Unidos, tornou-se pioneiro em fluoretação da água destinada à população, com redução comprovada de 50% de incidência de cáries! No Brasil, o processo de fluoretação iniciou-se em 1953, tornando-se obrigatório em 1974.

A Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB) de 2000, realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), verificou que 45% do total de municípios brasileiros já adicionavam flúor à água de abastecimento público. Após oito anos, foi feita outra pesquisa e novos dados foram divulgados, conforme mostra a tabela a seguir.

Fonte: BRASIL. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.
Pesquisa Nacional de Saneamento Básico: 2008.
Rio de Janeiro: IBGE, 2010. p. 104. Disponível em:
<http://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv45351.pdf>.

Existe um índice denominado CPO-D, que atua como indicador de saúde oral, sendo utilizado pelos estudiosos para calcular a média do número total de dentes permanentes cariados, perdidos por cárie e obturados (restaurados) em determinado grupo de indivíduos. Veja o gráfico abaixo que indica os valores de CPO-D em crianças de 12 anos nos anos de 2003 e 2012:

Fonte: BRASIL. Ministério da Saúde. Pesquisa Nacional de Saúde Bucal.
Brasília: Ministério da Saúde, 2010. p. 9. Disponível em:
<http://dab.saude.gov.br/cnsb/sbbrasil/arquivos/apresentacao_abbrasil_2010.pdf>

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.

Note que cruzando as informações da tabela com as do gráfico acima, pode-se perceber que quanto maior a porcentagem de municípios que se utilizam de água fluoretada, menor o índice relacionado de CPO-D na região! Isso fica nítido nas regiões Sul e Sudeste. Mera coincidência? Percebe-se também que, com exceção da região Norte, houve um decréscimo nos índices CPO-D de cada região nos últimos anos – época em que também houve aumento do percentual de municípios (de 45% a 60%) que passaram a contar com água fluoretada!

Assim como nessa pequena amostra, há muitos outros estudos que apontam para essa relação entre água fluoretada e dentes saudáveis! É assim que se faz ciência: confirmando e reconfirmando hipóteses, até que se prove o contrário.

É importante que se diga, porém, que há realmente outras variáveis envolvidas nos índices de CPO-D. Altos índices também podem indicar: (a) condições socioeconômicas desfavoráveis; (b) dificuldade de acesso aos serviços odontológicos; (c) falta de conscientização e maus hábitos, como alto consumo de açúcares; (d) limitado acesso ao flúor, seja pela água, ou pelos cremes dentais. Então as conclusões apresentadas serão mesmo mera coincidência, ou haverá alguma comprovação científica da ação química positiva do flúor na saúde bucal?

Hidroxiapatita x fluorapatita

Para entender melhor como a cárie se forma, deve-se conhecer a constituição química do dente. Assim como nos ossos, a parte mais dura é resultado da combinação de um mineral com proteínas e água – trata-se do esmalte dos dentes, o material mais duro do corpo humano, feito quase que inteiramente de hidroxiapatita: Ca5(PO4)3OH. A mesma hidroxiapatita está presente na dentina, camada localizada logo abaixo do esmalte, mas bem mais mole, apresentando 70% desse mineral – o esmalte tem cerca de 96%!

A saliva tem um pH médio de 6,6  e conta com um sistema autorregulador de pH, chamado sistema tampão, que age no sentido de reverter rapidamente as variações de acidez que podem eventualmente ocorrer. Isso é importante, pois pequenas quantidades de hidroxiapatita se dissolvem na saliva (desmineralização), fenômeno que é intensificado quando o pH bucal fica algum tempo abaixo de 5,5 – considerado o valor crítico -, o que acaba por enfraquecer os dentes. Observe como varia, na média, o pH bucal ao longo do dia:

Fonte: MARSH, P. D.; MARTIN, M. V. Oral microbiology. Tradução dos autores.
5. ed. London: Elsevier, 2009. p. 12.

Pois bem, muitos estudos indicam que o flúor aumenta a resistência do esmalte dos dentes a essa acidez bucal detectada após as refeições – daí sua importância! Para entender como isso ocorre, observe a representação para o equilíbrio químico de dissolução da hidroxiapatita sólida na saliva pelo processo de desmineralização.

A acidez gerada pelo consumo de carboidratos fermentáveis nas refeições resulta na reação dos íons OH­(aq) com íons H+(aq), deslocando o equilíbrio no sentido da desmineralização. É aí que entra o flúor. Durante muito tempo, acreditou-se que os íons fluoreto (F) substituíam os íons OH na estrutura da hidroxiapatita formando a fluorapatita, o que aumentaria a resistência dos dentes à acidez. A maioria dos livros didáticos, inclusive, reproduz essa informação que, hoje se sabe, não é totalmente verdadeira.

Segundo estudos publicados pelo Ministério da Saúde no “Guia de recomendações para o uso de fluoretos no Brasil” o que realmente ocorre está descrito a seguir. Veja que interessante!

Como age o flúor?

A cárie dentária é decorrente do acúmulo de bactérias sobre os dentes e da exposição frequente aos açúcares fermentáveis. Assim, toda vez que açúcar é ingerido, as bactérias presentes na placa (biofilme) dental produzem ácidos que desmineralizam (dissolvem) a estrutura mineral dos dentes durante o tempo que o pH fica baixo (<6,7 para dentina e <5,5 para esmalte). Após certo tempo de exposição ao açúcar, o pH se eleva a valores acima dos críticos para o esmalte-dentina e a saliva tende a repor os minerais dissolvidos, por meio de um fenômeno denominado remineralização.

Como os minerais da estrutura do esmalte-dentina são dissolvidos por ácidos e o mineral fluorapatita é menos solúvel do que a hidroxiapatita, acreditava-se no passado que, uma vez incorporada à estrutura dentária, a fluorapatita tornaria o dente menos solúvel aos ácidos produzidos no biofilme (placa) dental. No entanto, a concentração […] encontrada no esmalte formado quando da exposição ao flúor não chega a ter 10% de fluorapatita, valor que não diminui significantemente a solubilidade do dente aos ácidos de origem bacteriana. Assim, o flúor incorporado sistemicamente no mineral dental tem um efeito muito limitado no controle da cárie.

Contudo, sendo a fluorapatita um mineral menos solúvel, ela tem maior tendência de se precipitar no esmalte e dentina do que a hidroxiapatita durante os fenômenos de desmineralização e remineralização. Dessa forma, mesmo que a queda de pH gerada no biofilme dental pela exposição aos carboidratos favoreça a dissolução da hidroxiapatita, havendo íon flúor presente no meio ambiente bucal […], a fluorapatita ainda terá a tendência de se precipitar. Consequentemente, numa certa faixa de pH, haverá dissolução de hidroxiapatita e, concomitante, precipitação de fluorapatita, contrabalanceando a perda mineral líquida da estrutura dental e, consequentemente, retardando o desenvolvimento de lesões de cárie.

Assim, 5,5 deve ser considerado o pH crítico para o esmalte de um indivíduo ou população não exposta diariamente a nenhuma das formas de fluoretos. Quando exposto ao flúor, o pH crítico cai para 4,5 e, assim, entre esse valor e 5,5, ao mesmo tempo em que o dente perde minerais […], uma certa quantidade dos íons cálcios e fosfatos dissolvidos retornam ao dente na forma de fluorapatita. O resultado líquido desse fenômeno físico-químico da simples presença de flúor no meio é uma redução da desmineralização do esmalte-dentina.

Adicionalmente, quando o pH do biofilme retorna à neutralidade, o flúor presente no meio ativa a capacidade remineralizante da saliva e o esmalte-dentina tem uma maior reparação dos minerais perdidos que teriam na ausência de flúor, ou seja, há uma potencialização do efeito remineralizador da saliva. […]

Todos os métodos preventivos baseados na utilização de flúor promovem aumento de sua concentração na cavidade bucal para interferir no processo de desmineralização e remineralização, independentemente da forma de utilização […]. Assim, quando ingerimos água fluoretada ou comemos alimentos preparados com água fluoretada, além do aumento transitório da concentração de flúor salivar, o flúor ingerido é absorvido e, do sangue, retorna à cavidade bucal pela secreção salivar. Desse modo, indivíduos que bebem regularmente água fluoretada terão uma concentração de flúor na saliva ligeiramente elevada em relação àqueles que não ingerem, o que confere eficácia a esse meio de utilização de flúor. […]

Na ausência de água fluoretada, recomenda-se o uso regular de dentifrício fluoretado em conjunto com uma forma de uso tópico (bochecho, gel ou verniz). A opção pelo uso do método tópico adicional deve levar em consideração aspectos operacionais e de custos, já que a eficácia desses métodos é semelhante. De maneira geral, a eficiência (custo– benefício) do gel fluoretado é maior que a dos bochechos e verniz, apresentando eficácia e efetividade semelhantes. Considerando ainda os efeitos inconvenientes da exposição a teores inadequados de flúor, […] seus efeitos adversos e à fluorose dentária.

Fonte: Guia de recomendação para o uso de fluoretos no Brasil. Ministério da Saúde. Brasília: 2009. p. 11, 12,13 e 36. (http://cfo.org.br/wp-content/uploads/2010/02/livro_guia_fluoretos.pdf)

É fato que a ciência é mutável e um olhar crítico sempre se faz necessário! Neste artigo, porém, foram expostas conclusões que se mostraram verdadeiras em repetidos estudos, feitos ao longo de muitas décadas por vários profissionais gabaritados. Eles confirmam que o uso do flúor – é importante que se frise: em dosagens que obedecem aos valores estipulados por lei –, ao que tudo indica, seja bastante seguro. Até prova em contrário, eu vou continuar tomando minha água fluoretada e usando cremes dentais com flúor. E você?!

Perguntas

1-) Avalie as informações abaixo segundo as informações contidas no texto:

I. O pH crítico para a desmineralização tanto da dentina quanto do esmalte é o mesmo, visto que ambos são constituídos de hidroxiapatita.
II. A ação do flúor é basicamente mudar integralmente a constituição química do esmalte dos dentes de hidroxiapatita para fluorapatita, material menos solúvel em meio ácido.
III. A presença do flúor no meio bucal é importante, pois a fluorapatita é menos solúvel que a hidroxiapatita. Em pH = 5,5, enquanto a segundo se dissolve, a primeira mineraliza fluorapatita sólida, diminuindo a erosão do esmalte.
IV. Outra ação benéfica do flúor é que, mesmo quando o pH bucal volta aos seus valores originais, mais próximos da neutralidade, como a fluorapatita é menos solúvel tem-se uma potencialização da ação remineralizadora que refaz o esmalte dentário.
V. A fluorose é em todos os casos uma doença meramente estética.

São verdadeiras somente as afirmações:
a) I e II.                     b) I, III e V.             c) II e III.                  d) III e IV.                e) III e IV e V.

2-) Os antifluoracionistas alegam que há comprovação de que a ação do flúor na saúde bucal é nula, o que poderia ser evidenciado por dados como os trazidos pelo gráfico a seguir:

Fonte: UNIVERSIDADE DE MALMÖ. Country oral health profiles: WHO regions.

Essa alegação, contudo, não é necessariamente verdadeira. Que hipótese pode ser levantada para explicar a variação nos índices CPO-D em países como Itália e Japão, que não adicionam compostos com flúor à água, conforme observado no gráfico?

3-) É comum que os dentistas recomendem bochechos com solução de hidrogenocarbonato de sódio, principalmente para as pessoas que têm altos índices de cáries. O que se pode inferir sobre o caráter ácido-básico desse sal? Explique.

Respostas

1-) Alternativa D.

I. Falsa. O Esmalte tem maio teor de hidroxiapatita, sendo mais resistente ao ataque ácido.
II. Falsa. O flúor substitui apenas uma pequena fração de íons OH, transformando somente uma parte da hidroxiapatita em fluorapatita.
III. Verdadeira.
IV. Verdadeira.
V. Falsa. A fluorose pode até ocasionar perda do dente afetado.

2-) O gráfico mostra, desde os anos de 1970 até 2010, uma queda no índice de cáries tanto em países que utilizam água fluoretada como naqueles que não fazem uso desse serviço, o que pode indicar que quando a população é consciente da necessidade da preservação da boa saúde bucal e tem acesso aos materiais necessários para tal (são países de primeiro mundo), – como as próprias pastas de dentes fluoretadas! – a importância da fluoretação da água aparentemente se torna menor.

3-) Se a acidez prejudica o esmalte dos dentes, pode-se inferir que o bicarbonato de sódio aja no sentido de diminuí-la, isto é, deva ter caráter básico.

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

A Química e a conservação dos dentes: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a01.pdf

Condições de saúde bucal da população brasileira – http://cfo.org.br/wp-content/uploads/2009/10/04_0347_M.pdf

70 anos de fluoretação da água de abastecimento público requer debate – http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?pid=S0009-67252015000200004&script=sci_arttext

Marsh, P.D; Martin, M.V. Oral Microbiology. 5 ed. London: Elsevier Limited, 2009. p. 12 –http://www.m5zn.com/newuploads/2012/12/22/pdf/m5zn_777cba05b27aae3.pdf

Condições dentárias entre adultos brasileiros de 1986 a 2010 – http://www.scielo.br/pdf/rsp/v47s3/0034-8910-rsp-47-supl3-00069.pdf

Guia de recomendação para o uso de fluoretos no Brasil. Ministério da Saúde. Brasília: 2009. p. 11, 12,13 e 36. (http://cfo.org.br/wp-content/uploads/2010/02/livro_guia_fluoretos.pdf)

A LUZ DA QUÍMICA

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Imagine uma cidade iluminada com luz natural proveniente de árvores ou de cogumelos brilhantes. Embora essa imagem contenha muito de ficção científica, químicos pelo mundo todo, inclusive no Brasil, dedicam-se a estudar fenômenos relacionados a esse cenário fantástico e fascinante. São os fenômenos de luminescência – que pode ser definida como emissão de radiação eletromagnética por espécies químicas excitadas (em estado de maior energia) quando passam para um estado de menor energia, mais estável. Dependendo de como as espécies químicas excitadas são geradas, a luminescência pode ser subdividida em quimioluminescência, bioluminescência, termoluminescência, eletroluminescência e fotoluminescência (fluorescência e fosforescência). Neste texto, serão destacadas as que vem sendo mais estudadas e aplicadas no cotidiano: a quimioluminescência e, em especial, a bioluminescência.

Para entender melhor o que são as espécies químicas excitadas citadas anteriormente, é preciso recordar o modelo atômico de Bohr, segundo o qual três postulados são assumidos:

química-icon-1
Os elétrons percorrem órbitas circulares ao redor do núcleo em que se encontram prótons e nêutrons; há uma quantidade limitada de órbitas permitidas, que se chamam camadas eletrônicas ou níveis de energia. Quanto mais afastada do núcleo estiver a camada ou o nível, maior será a energia do elétron localizado nela
química-icon-2
Durante a translação nessas órbitas permitidas, os elétrons não perdem ou ganham energia espontaneamente e se mantêm em uma órbita estável, condição conhecida como estado estacionário.
química-icon-3
Quando um elétron recebe energia suficiente do meio externo, ele se desloca para uma camada mais distante do núcleo, que é mais energética que a original (característica da espécie química excitada!). Quando o elétron perde essa energia, retorna para sua camada original, dissipando a energia anteriormente absorvida na forma de energia térmica e/ou luminosa. Acompanhe o esquema abaixo:
Fonte:CISCATO, PEREIRA e CHEMELLO. Química, Vol. 1. 1ª Edição.
Editora Moderna, 2015, p. 87.

O fenômeno da luminescência é, portanto, uma forma de dissipação de energia e está presente no cotidiano em situações mais comuns do que você imagina, tanto em fenômenos naturais como artificiais. Você certamente já ouviu falar ou mesmo já viu (e usou) aquelas pulseiras luminosas distribuídas em festas e comemorações, certo? Também já deve ter visto ou ao menos deve saber da existência de um inseto chamado vaga-lume, não é? Pois a luz emitida pelas pulseiras luminosas resulta de um processo de quimioluminescência, enquanto aquela emitida por insetos como os vaga-lumes é um exemplo de bioluminescência.

quimioluminescência

(A) Fenômeno de quimioluminescência presente em pulseiras luminosas.

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.

(B) Fenômeno de bioluminescência presente em vaga-lumes.

Dentro da pulseira luminosa, há duas soluções aquosas contidas em recipientes separados por um material bastante fino. Quando se dobra a pulseira para colocá-la no pulso, esse material é rompido e as duas soluções entram em contato. Em geral, uma das soluções contém oxalato difenílico (ou um derivado) e um corante, e a outra é uma solução de peróxido de hidrogênio. A reação que ocorre entre o oxalato e o peróxido de hidrogênio gera dois produtos, sendo um deles instável, que se decompõe formando gás carbônico e liberando energia. Essa energia é absorvida por alguns elétrons das moléculas do corante, formando uma espécie química excitada. A luz é emitida quando esses elétrons retornam para uma órbita de menor energia. Acompanhe as equações:

fórmula-luz

A cor da luz emitida depende do tipo de molécula que compõe o corante. Na quimioluminescência, portanto, a excitação das moléculas de uma substância é feita por meio de uma reação química.

Na bioluminescência, a excitação também se dá por meio de uma reação química, mas ela ocorre entre uma substância produzida dentro de um organismo vivo, como o do vaga-lume, e o oxigênio molecular. No caso desse inseto, a substância chama-se luciferina, que na presença da enzima luciferase e oxigênio molecular gera um produto em um estado eletronicamente excitado, a oxiluciferina*. Esta espécie química excitada, por sua vez, volta ao estado de menor energia, a oxiluciferina, emitindo luz visível. Observe o esquema a seguir:

luz-vagalume

No Brasil, os fenômenos bioluminescentes vêm sendo intensamente estudados pelo pesquisador Etelvino Bechara, do Instituto de Química da USP (IQ-USP), e por outros cientistas por ele formados ou que são seus colaboradores. Este é o caso do pesquisador Cassius Stevani, também do IQ-USP, que recentemente reportou que determinada espécie de cogumelos apresenta um processo de bioluminescência cíclica. O processo de geração de luz é bem parecido com o do vaga-lume mencionado anteriormente, mas com a luciferina fúngica, que difere estruturalmente da luciferina do vaga-lume. A descoberta relevante feita por Stevani e seus colaboradores é que a substância hispidina, presente nesses fungos, é precursora da luciferina fúngica. Observe o esquema abaixo:

Além de verificar esse fato, Stevani e seus colegas perceberam que a oxiluciferina resultante sofre ação de outra enzima, gerando o ácido cafeico, previamente conhecido como um precursor da hispidina. Isto é, trata-se de um processo cíclico!

Você pode estar se perguntando: “qual seria uma aplicação para essa descoberta?” Ocorre que árvores e outras plantas também produzem ácido cafeico, e em geral, apresentam a enzima envolvida na transformação desse ácido em hispidina. Se, por manipulação genética, essas plantas também produzissem enzimas do tipo luciferase, elas poderiam brilhar! Mais do que impressionar alguém com flores luminescentes, esse tipo de aplicação poderia ser usada como um marcador luminoso de processos bioquímicos de plantas e, eventualmente, até em outros organismos como o do ser humano. Algo similar já ocorreu antes com proteínas fluorescentes produzidas por águas-vivas, descobertas e estudadas por Osamu Shimomura, Roger Tsien e Martin Chalfie, que por esse feito ganharam nada mais, nada menos que o prêmio Nobel de Química em 2008.

Perguntas

1-) A enzima luciferase é citada diversas vezes no texto. Qual o papel de uma enzima em um processo bioquímico como os mencionados no texto? Como esse tipo de substância atua nos processos?

2-) Dentre as substâncias apresentadas no texto, identifique aquela cujas moléculas apresentam a função ácido carboxílico. Escreva a estrutura do composto formado na esterificação do grupo carboxila dessa substância com etanol.

3-) Segundo as informações do texto, qual a relevância do trabalho de Stevani e colaboradores para a compreensão dos processos bioluminescentes de fungos?

a) Stevani e colaboradores conseguiram cristalizar a enzima luciferase e provar que ela está envolvida tanto no processo bioluminescente de vaga-lumes quanto de fungos.
b) Ao investigar a substância hispidina, Stevani e colaboradores concluíram que ela tem o mesmo papel desempenhado pela substância luciferina.
c) Com base em seus estudos sobre o papel da hispidina e do ácido cafeico no processo bioluminescente de fungos, Stevani e colaboradores concluíram que tal processo é cíclico.
d) Descobrir que a enzima luciferase é continuamente reciclada no processo a partir do ácido cafeico permitiu a Stevani e colaboradores afirmar que o processo bioluminescente nos fungos é cíclico.
e) Stevani e colaboradores concluíram que o processo bioluminescente nos fungos é cíclico ao constatar que mesmo com substrato diferente do processo que ocorre em vaga-lumes, a emissão de luz ocorre da mesma maneira.

Respostas

1-) Enzimas são catalisadores biológicos, substâncias que aumentam a rapidez de uma reação, sem ser efetivamente consumido nela. Quimicamente, as enzimas são proteínas que permitem que a reação ocorra por um mecanismo diferente do que ocorreria em sua ausência. Como esse novo mecanismo tem uma energia de ativação menor do que a do mecanismo original, a rapidez da reação aumenta.

2-) A substância é a luciferina do vaga-lume:

A estrutura do produto de sua esterificação com etanol é:

3-) Alternativa C. Stevani e colaboradores conseguiram estabelecer o ciclo envolvido na bioluminescência de fungos: hispidina – luciferina – oxiluciferina – ácido cafeico – hispidina etc.

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 aprovada no PNLD 2018:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CARVALHO, R. P. Purificação, caracterização e estudo mecanístico com luciferina fúngica. Tese de doutorado apresentada ao Instituto de Química da Universidade de São Paulo, 2016.

SILVA, G. S. Oficina temática: uma proposta metodológica para o ensino do modelo atômico de Bohr. Ciência & Educação, Bauru, v. 20, n. 2, p. 481-495, 2014. Disponível em <http://www.scielo.br/pdf/ciedu/v20n2/1516-7313-ciedu-20-02-0481.pdf>. Acesso em jul. 2017.

XIMENES, V. F. Estudos de novos sistemas quimiluminescentes aplicados na determinação de atividade enzimática. Tese de doutorado apresentada ao Instituto de Química da Universidade de São Paulo, 2000.

SANTOS, R. M. S. et al. Quimioluminescência e Bioluminescência Química Nova, 16(3), p. 200-209, 1992. Disponível em <http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol16No3_200_v16_n3_(6).pdf>. Acesso em jul. 2017.

LABORATÓRIOS ABERTOS JÚNIOR 2015. Ed.: Departamento de Engenharia Química E Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal. Compostos que emitem luz. Disponível em <http://quimica.ist.utl.pt/~quimica.daemon/LabAbertos/pdfs/2015/LivroJunior.pdf>. Acesso em fev. 2017.

GUIMARÃES, M. Iluminação natural – Processo químico da bioluminescência de fungos é reciclável e flexível. Pesquisa Fapesp, 26-04-2017. Disponível em <http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/04/26/iluminacao-natural/>. Acesso em jul. 2017.

THE CHEMISTRY OF GLOW STICKS. Disponível em <http://www.compoundchem.com/2014/10/14/glowsticks/>. Acesso em jul. 2017.

Hidratos de metano: alternativa energética ou catástrofe ambiental?

By | A Química e a vida | One Comment

A China anunciou, em maio de 2017, a extração de grandes quantidades de metano (16 mil metros cúbicos de gás por dia) a partir de um material conhecido como “gelo combustível”, considerado por muitos uma solução para o abastecimento futuro de energia no mundo – mas, ao mesmo tempo, um perigoso vilão para o aquecimento global. Apesar de descobertos no norte da Rússia, em 1960, os hidratos de metano só começaram a ser objeto de pesquisa na década de 1970. O grande problema é que, até então, para extrair o gás metano deste material gastava-se muita energia, o que tornava o processo inviável economicamente; quase 50 anos depois, porém, a China obteve êxito e a extração passou a ser lucrativa (BBC Brasil, 2017). Mas, o que exatamente são os hidratos de metano? Como são formados? Por que podem ser uma solução energética e, ao mesmo tempo, responsáveis pela intensificação do aquecimento global?

Existe uma grande quantidade de metano preso no fundo dos oceanos, sobretudo nas extremidades dos continentes, sob a forma de clatratos de metano, mais conhecidos como hidratos de metano. Estimativas apontam para valores de reservas mundiais de gás metano, estocados nos hidratos de metano, que variam de 2,8 × 1015 a 8 × 1018 m³. Para se ter uma ideia, as reservas de gás natural convencional (obtido geralmente junto ao petróleo) são estimadas em aproximadamente 4,4 × 1014 m³ (COLLETT et al, 2009).

O metano foi produzido ao longo de milhares de anos por bactérias que promoveram a decomposição anaeróbia de matéria orgânica nos sedimentos. Os hidratos se formam sob condições de alta pressão e baixa temperatura, como as que existem nas águas frias e profundas dos oceanos. Caso a pressão seja suficientemente alta (acima de 50 atm) e a água estiver fria o bastante (abaixo de 4°C), o metano produzido pelas bactérias simplesmente não borbulhará para a superfície (CAREY, 2011). Veja no diagrama de fases abaixo as combinações de pressão e temperatura em que é possível obter um hidrato de metano estável.

Diagrama de fases simplificado de um hidrato de metano. A forma estável permite que o metano fique retido no material. Já a forma instável permite que o metano escape.

Fonte: MASLIN, 2010.

Diagrama de fases simplificado de um hidrato de metano.
A forma estável permite que o metano fique retido no material.
Já a forma instável permite que o metano escape.

Os hidratos de metano têm aspecto visual muito semelhante ao do gelo de água pura mas, ao aproximá-los de uma fonte de ignição, como um palito de fósforo aceso, eles se incendeiam! (veja imagem a seguir). As moléculas individuais de metano ficam aprisionadas dentro de agrupamentos de 6 a 18 moléculas de água (veja ilustração a seguir), formando um material sólido que permanece no fundo do oceano. O volume de gás liberado em condições normais de temperatura e pressão, isto é, em temperatura de 0°C e pressão de 1 bar, é cerca de 165 vezes maior que o volume ocupado pelos hidratos (KOTZ, TREICHEL e TOWNSEND, 2010).

Os hidratos de metano têm aspecto visual muito semelhante ao do gelo de água pura mas, ao aproximá-los de uma fonte de ignição, como um palito de fósforo aceso, eles se incendeiam! (veja imagem a seguir). As moléculas individuais de metano ficam aprisionadas dentro de agrupamentos de 6 a 18 moléculas de água (veja ilustração a seguir), formando um material sólido que permanece no fundo do oceano. O volume de gás liberado em condições normais de temperatura e pressão, isto é, em temperatura de 0°C e pressão de 1 bar, é cerca de 165 vezes maior que o volume ocupado pelos hidratos (KOTZ, TREICHEL e TOWNSEND, 2010).


Foto de uma amostra de
hidrato de metano queimando.

 

 

 

Fonte: https://soundwaves.usgs.gov/2012/06
Acesso em 02/06/2017.


Representação esquemática
dos hidratos de metano.
A molécula de metano está
“presa” em uma “gaiola” de
água no estado sólido, cujas
moléculas (esferas azuis)
são mantidas unidas por
ligações de hidrogênio
(traços em preto).
Fonte: CHANG, 2010.

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.

Cientistas teorizam que a liberação de metano a partir desses hidratos poderia ter sido responsável pelo importante evento de aquecimento global ocorrido há 55 milhões de anos, e que durou 40 mil anos, elevando a temperatura da Terra em aproximadamente 5°C. Um pequeno aquecimento dos oceanos teria estimulado esse processo nos hidratos, liberando o metano para a atmosfera. Como o metano é um gás causador de efeito estufa, o evento teria elevado a temperatura da Terra, fazendo com que mais metano fosse liberado dos oceanos para a atmosfera. Por fim, teria se alcançado um estado de equilíbrio novo e mais quente. (CAREY, 2011; MASLIN, 2010).

Extrair o metano presente nos hidratos constitui um tremendo desafio de engenharia. Acredita-se que eles atuam como um tipo de “cimento” para manter juntos os sedimentos dos oceanos. A manipulação desses depósitos pode causar deslizamentos subaquáticos, levando à liberação de metano na atmosfera. Tais eventos semelhantes podem trazer sérias consequências para o meio ambiente, pois, como já mencionado, o metano é um potente gás com efeito de estufa, muitas vezes mais danoso que o dióxido de carbono (CHANG, 2010; RUPPEL, 2011).

Atualmente, a concentração de metano na atmosfera é aproximadamente 200 vezes menor do que a do dióxido de carbono, mas este teor aumentou cerca de 150% desde os tempos pré-industriais, enquanto a concentração de dióxido de carbono aumentou apenas 40 % nesse período (RUPPEL, 2011). As previsões do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change – Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas) indicam que no ano 2100 a temperatura global média do nosso planeta poderá aumentar entre 1,1 °C e 6 °C. Contudo, em latitudes mais elevadas, o aumento da temperatura média poderia chegar a 12 °C, o que segundo algumas publicações poderia impactar a estabilidade dos hidratos de metano (MASLIN, 2010). Além disso, é importante destacar que a relação cíclica entre a temperatura dos oceanos e a instabilidade dos hidratos é perigosa: quanto maior a temperatura os oceanos, mais metano é liberado na atmosfera, aumentando a intensidade do efeito estufa, o que eleva a temperatura dos oceanos, fazendo com que mais metano seja liberado…. Onde isso irá parar? Será a sua exploração segura? Devemos continuar a fazer uso dos combustíveis fósseis? Essas são apenas algumas perguntas para as quais só o tempo trará as respostas. Isso se não for tarde demais…

Perguntas

1-) O potencial de aquecimento global (GWP, do inglês Global Warming Potentials) é um indicador que permite avaliar o impacto da substância no aquecimento global. Ele corresponde à razão entre o impacto climático causado pela emissão de determinada massa de um gás de efeito estufa e o impacto causado pela emissão da mesma massa de CO2, que por convenção tem um GWP igual a 1. Considere a tabela a seguir com o GWP de alguns gases.

SUBSTÂNCIAGWP
(no período de 100 anos)
Dióxido de carbono (CO2)1
Metano (CH4)21
Óxido nitroso (N2O)310
Hexafluoreto de enxofre (SF6)

23.900

Fonte: DAWSON e SPANNAGLE, 2009.

Utilizando os dados informados, explique o motivo de preocupação por parte dos cientistas e especialistas a respeito da liberação do metano “preso” nos hidratos de metano.

2-) A partir das informações sobre as reservas de metano, assinale a alternativa que contém a razão entre as reservas mais pessimistas associadas aos hidratos de metano e as reservas de gás natural convencional.

a) 6,4
b) 2,3
c) 1,2
d) 0,8
e) 0,16

3-) A partir da leitura do diagrama de fases, indique a partir de qual profundidade obtém-se hidratos de metano estáveis a uma temperatura de 286 K.

a)100
b) 250
c) 500
d) 1000
e) 1500

Respostas

1-) Conforme informações da tabela fornecida, o GWP do metano é 21 vezes maior que o do dióxido de carbono. Assim, espera-se que, considerando-se massa iguais de ambos os compostos, o efeito danoso ao meio ambiente do metano seja vinte e uma vezes maior que o do dióxido de carbono. Pela razão do elevado GWP, a liberação de metano dos hidratos na atmosfera contribuiria muito para a intensificação do aquecimento global.

2-) Alternativa A

A previsão pessimista para as reservas de hidratos de metano é de 2,8 × 1015 m³; já as reservas de gás natural convencional são estimadas em 4,4 × 1014 m³. Assim, tem-se:

3-) Alternativa D

T°C = TK – 273

T°C = 286 – 273 = 13 °C. Pela leitura do diagrama, a partir da profundidade de 1000 metros atinge-se a área correspondente aos hidratos de metano estáveis.

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

BBC Brasil Online. Gelo combustível, a promissora fonte de energia que a China extraiu do fundo do mar. 28 maio 2017. Disponível em: http://www.bbc.com/portuguese/geral-40029080 – acesso em 03/06/2017.

CAREY, F. A. Química Orgânica. 7ª Edição – Porto Alegre: AMGH Editora, 2011, p. 93

CHANG, R. Chemistry. 10 th. McGrawHill, 2010, p. 1038.

Collett, T. S., A. H. Johnson, C. C. Knapp, and R. Boswell, 2009, Natural Gas Hydrates: A Review, in T. Collett, A. Johnson, C. Knapp, and R. Boswell, eds., Natural gas hydrates—Energy resource potential and associated geologic hazards: AAPG Memoir 89, p. 146 – 219. Disponível em: http://gashydrates.info/AAPG_summary_paper/AAPGMem89Ch1.PDF – acesso em 03/06/2017.

DAWSON, B., SPANNAGLE, M. The Complete Guide to Climate Change. Nova York: Routledge, 2009, p. 194.

KOTZ, J. C, TREICHEL, P. M., TOWNSEND, J. R. Chemistry & Chemical Reactovity. Seventh Edition. Brooks/Cole, 2010.

MASLIN, M. Gas hydrates: past and future geohazard? Trans. R. Soc. A (2010) 368, 2369–2393. Disponível em: http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/368/1919/2369

RUPPEL, C. D. Methane Hydrates and Contemporary Climate Change. Nature Education Knowledge. 3(10):29, 2011. Disponível em: https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/methane-hydrates-and-contemporary-climate-change-24314790 – acesso em 03/06/2017.

A febre do “limão alcalinizante”

By | A Química e a vida | 2 Comments

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

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Patrícia Proti

Patrícia Proti

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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.