Cores na química e sua relação com o modelo de Bohr

Final de ano, nada mais comum que passar a virada do ano vendo o show de fogos de artifício, seja ao vivo ou pela TV. Quem nunca fez isso?

Shows de fogos de artifício são muito bonitos, no entanto, o barulho nas redondezas do espetáculo é gigantesco. E isso, é devido à grande quantidade de pólvora existente em um fogo de artifício.

Um fogo de artifício é composto basicamente por pólvora (mistura de enxofre, carvão e salitre 'nitrato de potássio') e por um sal de um elemento determinado (o que irá determinar a cor da luz produzida na explosão).

A pólvora foi bastante utilizada nos últimos séculos, principalmente, no século XX, durante a 1ª e 2ª Guerra Mundial. Geralmente, a descoberta da pólvora é atribuída aos chineses, que aparentemente a fizeram por volta do ano 1000 d.C. ou seja, por volta do século XI. Foi também os chineses que inventaram os fogos de artifício. Não como eles são encontrados hoje, mas de uma forma primária.

Na Europa, como é de conhecimento de muitos, ocorreram diversas guerras, dentro e patrocinadas por seus países. Isso ajudou no desenvolvimento de técnicas de trabalho com a pólvora e até a sua melhoria. Neste continente, a pólvora chegou por volta do século XIII ou XIV, mas só no século XVIII, durante a Revolução Francesa que a sua produção foi melhorada. Antoine Laurent Lavoisier, durante esta revolução, foi nomeado como o responsável pela munição, ou seja, pela pólvora. Até então, o salitre utilizado na produção de pólvora era obtido de forma primitiva e em pequenas quantidades. Lavoisier foi quem descobriu uma maneira de sintetizar o salitre em grandes quantidades, o que possibilitou um aumento sensível na produção e utilização da pólvora.

A pólvora, em um fogo de artifício, possui, além do nitrato de potássio (KNO₃), perclorato de potássio (KClO₄) ou clorato de potássio (KClO₃). Estes compostos são denominados oxidantes e são altamente explosivos. A presença desses sais (KClO₄ e KClO₃) é uma forma de aumentar a explosão e a claridade proporcionada pelo fogo de artifício. Geralmente é utilizado sais de potássio, mas não de sódio, isso é devido ao fato dos sais de sódio absorverem água da atmosfera com maior facilidade do que os sais de potássio. Esse fato é o que impossibilita a utilização de sais de sódio em fogos de artifícios, uma vez que ao serem estocados, caso fossem feitos com sais de sódio, ocorreria a absorção de água, o que atrapalharia no momento da explosão do fogo. Além da intensa luz amarela que é obtida com os sais de sódio, que ofuscaria as outras cores.

A Química das cores dos fogos de artifício

As cores produzidas em um show de fogos de artifício são produzidas a partir de dois fenômenos, a incandescência e a luminescência.

A incandescência é a luz produzida pelo aquecimento de substâncias. Quando se aquece um metal, por exemplo, ele passa a emitir radiação infravermelha, que vai se modificando até se tornar radiação visível na cor branca. Isso irá depender de qual temperatura é atingida. Um exemplo de incandescência são as lâmpadas incandescentes, onde existe um filamento de tungstênio que é aquecido e passa a produzir luz, a partir da incandescência. Este fenômeno é, também, visto nos fogos de artifício, nos quais são utilizados metais como o alumínio e magnésio, que ao queimarem produzem alta claridade.

A luminescência é a luz produzida a partir emissão de energia, na forma de luz, por um elétron excitado, que volta para o nível de energia menos energético de um átomo.

Este fenômeno, a luminescência, pode ser explicado da seguinte forma: 1) Um átomo, de um elemento químico qualquer, possui elétrons em níveis de energia. Ao receber energia, estes elétrons são excitados, ou seja, são promovidos a níveis de energia mais elevados. A quantidade de energia absorvida por um elétron é quantizada, ou melhor, é sempre em quantidades precisas, não podendo ser acumulada. 2) O elétron excitado tem a tendência de voltar para o nível menos energético, pois é mais estável. Quando ocorre esta passagem, do nível mais energético para o menos, ocorre também a liberação da energia absorvida, só que agora, na forma de um fóton, ou seja, na forma de luz.

A luminescência é uma característica de cada elemento químico. Ou seja, átomos de sódio quando aquecido, emitem luz amarela, pela luminescência. Já os átomos de estrôncio e lítio produzem luz vermelha. Os de bário produzem luz verde e assim por diante.

Os fogos de artifício utilizam deste fenômeno e desta variedade, uma vez que há fogos das mais diversas cores. No entanto, nos fogos de artifício são utilizados sais destes elementos químicos, pois o elemento puro, é muitas vezes, reativo. Na tabela a seguir, há uma relação entre as cores e os sais dos elementos químicos utilizados para a sua produção.

Sais de sódio, tais como: NaNO3, Na3AlF6 e NaCl

Sais de cobre, tais como: CuCl e Cu3As2O3Cu(C2H3O2)2

Sais de cálcio, tais como: CaCl2, CaSO4 e CaCO3

Sais de estrôncio e lítio, tais como: SrCO3 e Li2CO3

Sais de bário, tais como: Ba(NO3)2 e BaCl+

Mistura de sais de estrôncio e cobre

Alumínio e magnésio, metálicos ou sais

Referência Bibliográfica
1-KOTZ, J., C., TREICHEL, P., Química e Reações Químicas, 3ª edição, volume 2; Rio de Janeiro, Editora LTC, 1998.
2-Tosi, L. Química Nova. 1989,12(1), 33-56.

Explicações químicas para justificar o gosto ruim do café requentado.

http://www.ucs.br/ccet/defq/naeq/material_didatico/textos_interativos_30.htm

Verifique seus conhecimentos sobre propriedades coligativas.

http://educar.sc.usp.br/quimapoio/propried.html

Modelos

http://http://nautilus.fis.uc.pt/cec/molecularium/
Modelos que explicam: pressão de vapor, equilíbrio, ligações.

tabela periódica

http://http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/tabelaperiodica/tabelaperiodica1.htm

Site de química da USP. Equações e balanceamento

http://http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/index.html
Consulte o site para obter informações sobre reações químicas, equações, balanceamento de equações e tipos de reações

Relação entre consumo de álcool e acidentes de trânsito

Álcool e trânsito
Obtenção e uso do álcool
No Brasil, a maior parte do álcool destina-se à produção de bebidas e de combustível para abastecimento de veículos. Tanto o combustível como as bebidas são constituídas pela mesma substância: o álcool etílico (C2H6O). Entretanto, o álcool usado como combustível é adulterado para evitar o seu consumo como bebida. A adulteração (chamada de desnaturação) consiste em adicionar pequenas quantidades de produtos venenosos como, por exemplo: piridina, benzeno, óleos de xisto, e, mais comumente, metanol. O metanol é muito tóxico, podendo causar cegueira e até morte. Recentemente, no Brasil, várias pessoas foram internadas em estado grave e outras morreram em decorrência da ingestão de metanol.
O álcool etílico, densidade 0,8g/cm3, pode ser obtido a partir da cana-de-açúcar, da beterraba e do amido, entre outros. A maior parte do álcool produzido no Brasil é obtida a partir da fermentação da garapa da cana. Os microorganismos responsáveis pela fermentação liberam enzimas que favorecem a transformação do açúcar em álcool. Em seguida, o álcool é separado das demais impurezas por destilação. O álcool obtido possui uma concentração 96º GL, ou seja, uma mistura que possui 96% em volume de álcool e 4% em volume de água.
A maior parte da produção mundial de álcool é destinada a produção de bebidas. As bebidas alcoólicas são classificadas em duas categorias: as fermentadas e as destiladas. As bebidas fermentadas, como o vinho e a cerveja, têm teor alcoólico mais baixo, enquanto que as bebidas destiladas como a cachaça, o conhaque e o whisky possuem o teor alcoólico mais elevado.


O álcool e o trânsito
A ingestão de bebidas alcoólicas é uma das responsáveis pela elevada taxa de acidentes no trânsito. Ao contrário do que se imagina, as bebidas alcoólicas agem como depressoras e não como estimulantes do sistema nervoso central. O regulamento do código nacional de trânsito estabelece que é proibido a todo condutor de veículo dirigir em estado de embriaguez alcoólica e determina que este estado se evidencia a partir da concentração de 0,6 g / L de álcool no sangue. Isto significa que, para cada 1L de sangue do indivíduo, vai haver 0,6 g de álcool. Entretanto, mesmo abaixo deste limite tolerado pela lei, o álcool provoca o retardamento dos reflexos.



VERDADES E MENTIRAS SOBRE A BEBIDA
"Vou tomar café forte." - Apesar de estimulante, o café de nada altera o estado de embriaguez."Vou tomar banho frio." - Água fria apenas dá a sensação de "acordar" no instante da ducha. Os efeitos do álcool, porém, permanecem inalterados."Vou tomar vento." - Os efeitos do álcool não se dissipam com um "ventinho". Só o passar do tempo elimina o álcool do organismo."Vou comer antes de beber." - Os efeitos do álcool variam de pessoa para pessoa, mas uma coisa é certa: o álcool sempre produzirá alterações em sua percepção, ainda que você esteja muito bem alimentado."Vou tomar um remédio." - A ciência não conseguiu produzir qualquer droga que elimine os efeitos do álcool. Nenhum comprimido, nenhuma receita milagrosa."Vou beber porque conheço o meu limite" - Ninguém está tão acostumado a beber a ponto de ficar livre dos efeitos do álcool. É difícil saber exatamente a hora de parar. Até porque a primeira função a ser comprometida pela bebida é a capacidade crítica."Vou beber esse tipo de bebida porque é mais fraca." - Não existem bebidas fracas. O que determina o estado de alcoolemia é a quantidade de álcool ingerido. Ingerir 340ml de uísque ou cachaça não faz muita diferença. O certo é que, quem bebe, diminui os reflexos e não pode de maneira alguma, dirigir.

O ÚNICO REMÉDIO É O TEMPO
As medidas citadas anteriormente apenas produzem bêbados despertos, mas tão bêbados quanto antes.

O ÁLCOOL PRODUZ EFEITOS DE MANEIRAS DIFERENTES
É comum ouvir dizer que é a ingestão do álcool em doses determinadas não altera os efeitos psicológicos. Essa afirmação todavia é falsa, pois as vezes o indivíduo ingere uma pequena dose cujo efeito é idêntico a ingestão de uma grande dosagem alcoólica.Logo, em quantidades determinadas, o indivíduo é afetado de formas diferentes em diversas oportunidades.Independente de algumas pessoas se tornarem mais irritadas ou alegres, em geral, quando bebem ninguém pode prever com precisão seus comportamentos.
O QUE DIZ A LEI:Art. 165. Dirigir sob a influência de álcool, em nível superior a seis decigramas por litro de sangue, ou de qualquer substância entorpecente ou que determine dependência física ou psíquica.
I - infração de natureza gravíssima, punida com multa de valor correspondente a R$ 957,69 e suspensão do direito de dirigir; perde sete pontos na carteira;
II - Medida administrativa - retenção do veículo até a apresentação de condutor habilitado e recolhimento do documento de habilitação.
(Lei 9.503 22/01/98 Art. 165)
O Código Penal também se aplica no caso de lesão corporal ou morte que pode ser classificada como dolosa com pena de até 20 anos de reclusão.



Uma tragédia brasileira
82% dos motoristas brasileiros admitem já ter dirigido depois de ingerir três doses, ou mais, de bebida alcoólica, segundo pesquisa da Secretaria Nacional Antidrogas
88% dos mortos em acidentes de trânsito no Rio de Janeiro apresentam álcool no sangue, mostra estudo da UFRJ
196 pessoas morreram nas rodovias federais no feriado de Natal de 2007, o maior número dos últimos vinte anos
Pesquisa do Ipea mostra que o país perde, a cada ano, 22 bilhões de reais com acidentes nas rodovias

Denis Papin, o inventor da panela de pressão

Muitas vezes, só se consegue cozinhar sob pressão.
A história da panela de pressão começa pelo alto, lá nas montanhas. Os alpinistas quando estavam a grandes altitudes, precisavam cozinhar alguma coisa para comer, quando nunca conseguiam. Isso porque a altas altitudes a pressão atmosférica é muito menor. E, como a pressão é menor, a água entra em ebulição à temperatura muito mais alta do que ao nível do mar, que é de 100° C. Como atingir altas temperaturas lá nas montanhas é muito difícil em função dos ventos e da própria temperatura ambiente (e mesmo quando conseguia, era preciso deixar as comidas horas no fogo para cozinhar), pensou-se numa solução simples: Transformar a pressão no interior da panela idêntica a pressão ao nível do mar.
Feita a experiência e comprovados os resultados, o que se fez a seguir foi aumentar a pressão no interior da panela.
Assim, seriam necessárias menores temperaturas e menores tempos de cozimento dos alimentos. Além do que, muitos deles ficavam muito mais saborosos e macios, com carnes mais duras, por exemplo.
Foi este principio utilizado pelo francês Denis Papin em 1679. Seu “digestor” ou marmita de Papin consistia numa panela de ferro fundido com uma tampa que vedava hermeticamente e uma válvula de segurança que foi precursora das panelas de pressão.
Inclusive, até 1905, ou seja, mais de dois séculos, as panelas de pressão continuavam sendo de ferro fundido. Neste ano, a Presto Company, dos Estados Unidos, produziu o primeiro modelo de alumínio, que foi seguida depois pela panela de aço inoxidável.

Principio de funcionamento da panela de pressão
Na panela de pressão o alimento é colocado com certa quantidade de água. O calor da chama do fogão faz a água ferver. Como a panela é totalmente fechada (a tampa é vedada com guarnição de borracha), o vapor da água não pode dispersar-se e assim a pressão interna da panela aumenta, tornando-se maior que a pressão atmosférica. O aumento da pressão faz a água entrar em ebulição, a uma temperatura acima de 100ºC; o vapor formado levanta o pino da válvula central e sai da panela. Nesse momento a pressão do vapor se estabiliza e a temperatura do interior da panela não aumenta mais. Embora as moléculas do vapor formado se choquem entre sie contra a parede da panela e da tampa, a realização do trabalho ocorre somente apenas no pino da válvula, pois ele é a única peça que pode DESLOCAR-SE.

Por que o sal diminui a temperatura de congelamento da água?

Por que o sal diminui o ponto de congelamento e aumenta o ponto de ebulição da água?
Por que dissolver sal na água diminui o ponto de congelamento e aumenta o ponto de ebulição?
Quando o sal (NaCl) se dissolve na água, seus íons de sódio (Na+) e de cloro (Cl-) saem dos cristais de sal e misturam-se separadamente nas moléculas de água. Esses íons afetam as moléculas de água e suas temperaturas de congelamento e ebulição de maneiras diferentes:1. Ponto de congelamento mais baixoAs moléculas de águas formam cristais enquanto congelam. Íons de Na+ e Cl- do sal ficam no caminho das moléculas de água, dificultando sua reorganização em cristais. Isso significa que a água salgada continua em estado líquido por mais tempo quando a temperatura diminui. 2. Ponto de ebulição mais altoA resposta à pergunta por que bolhas se formam quando a água é fervida? explica como, conforme a temperatura da água aumenta, suas moléculas se movimentam mais rápido, se colidem com mais freqüência e liberam mais moléculas de gás de vapor de água. Quando a temperatura chega ao ponto de ebulição – aproximadamente 100°C (212°F) – a pressão da liberação dessas moléculas (a pressão do vapor) se torna maior do que a pressão atmosférica e o vapor da água começa a escapar na forma de bolhas.Na água salgada, os íons Na+ e Cl- ocupam parte do espaço entre as moléculas de água. Conforme a temperatura aumenta, apesar de as moléculas de água de mexerem mais rapidamente, eles estão em menor número, então há menos colisões e a pressão do vapor é mais baixa em comparação com água pura na mesma temperatura. É preciso mais energia (temperatura) para a pressão do vapor de água salgada chegar até a pressão atmosférica e ultrapassá-la e começar a ferver. Para aumentar o ponto de ebulição de um litro de água em 1°C (1,8°F) precisamos de aproximadamente 58 gramas de sal. Isso é muito mais do que a quantidade normalmente acrescentada a legumes que vamos cozinhar no vapor, o que é feito principalmente pelo gosto.

Por que a cerveja congela na mão do garçom?

Por que a cerveja congela na mão do garçom?
Simplificadamente, é porque a mão do garçom transmite calor para a sua cerveja! A mão, bem mais quente que a garrafa e o seu líquido, transfere calor para o interior da garrafa, o que provoca uma pequena expansão do líquido. Essa pequena expansão acaba provocando um "empurra-empurra" no interior da garrafa, o que estimula da formação de cristais.
Soma-se a isso o fato de que o calor da mão também aquece o gás que está lá dentro e que vai tentar escapar da garrafa. Como o gás não consegue, ele provoca um aumento de pressão no interior da garrafa (gargalo), que geralmente resulta naquele desperdício.
É importante ter sempre em mente que a água é uma substância que se expande quando congela e tem sua temperatura de congelamento diminuída quando a pressão aumenta. Isso ajuda a entender porque o derrame, o desperdício, ocorre geralmente quando abrimos a garrafa - nesse momento a pressão diminui, a temperatura de congelamento aumenta.
A cerveja é uma solução aquosa. Entre outras substâncias presentes nesta solução temos água e álcool. A água é o solvente, está em maior concentração. Nessa mistura temos também o gás carbônico. A mistura dessas substâncias é que explica porque a cerveja não congela em temperatura bem abaixo da de congelamento da água.