Tabela periodica em japones

Mais um vídeo da tabela periódica. Desta vez, em japonês.



Segue alguns post relacionados.

They Might Be Giants - Meet the Elements - Song
http://kemio.blogspot.com/2009/09/they-might-be-giants-meet-elements-song.html

The Element Song by Tom Lehrer
http://kemio.blogspot.com/2008/07/element-song-by-tom-lehrer.html

Festa dos elementos químicos
http://kemio.blogspot.com/2008/06/festa-dos-elementos-qumicos.html

Como sintetizar e purificar acetato de sódio em casa

A síntese e a purificação de reagentes em casa é um assunto muito interessante. Ela trás a química mais próximo do nosso dia-a-dia, mostrando o quanto ela está presente em nossas vidas. Um dos reagente de fácil síntese e purificação na própria cozinha de nossas casas é o acetato de sódio.

Eureqa - pesquisa equações e ajusta dados

É comum a tarefa de ajustar um conjunto de dados de um experimento em um modelo matemático. No entanto, pode acontecer de não sabermos qual é a melhor equação que se ajusta ao conjunto de dados. O programa Eureqa faz o trabalho de procurar equações que melhor se ajustam ao seu conjunto de dados.

The Sounds of Science - The Safety Song

A criação de material cultural baseado em conteúdo científico está crescendo e rendendo prêmios. The Sounds of Science é um dos grupos que está investindo em vídeos musicais científicos.

pHduino firmware v04 liberado

Mais uma versão do firmware do pHduino foi liberada. As principais novidades são um alarme, para avisar quando o pH sair de uma faixa de normalidade, e o salvamento dos parâmetros dentro da memória EEPROM do Arduino, para recuperar a configuração anterior após um reset ou um desligamento.

Confira a lista de changelog no blog do pHduino ou visitando o site do projeto.

Blog
http://phduino.blogspot.com

Project
http://code.google.com/p/phduino

pHduino Firmware v03 liberada

Foi liberada mais uma versão do firmware do pHduino. A principal atualização é a possibilidade de configurá-lo usando uma comunicação serial.

Confira os detalhes visitando o blog e o projeto do pHduino.

They Might Be Giants - Meet the Elements - Song

Mais uma vez, um post cultural. Desta vez, um clip de uma música sobre os elementos químicos.

O grupo They Might Be Giants (TMBG) é uma banda alternativa com trabalhos em diferentes áreas. Dentre elas, músicas para crianças.

Ano passado eles lançaram o trabalho Here Comes the 123. Os vídeos podem ser vistos no canal do TMBG no youtube. A arte gráfica na animação é excelente.

Em seu mais novo trabalho, Here Comes to Science, 2009, é um CD/DVD pacote com músicas para crianças falando de ciências. Meet The Elements é uma música que fala onde se pode encontrar os elementos. Há um clip da música no BoingBoing.

Boa diversão.



http://www.theymightbegiants.com/

http://www.boingboing.net/2009/09/08/they-might-be-giants-2.html

pHduino - versão 0.2 com layout corrigido

Já está disponível a nova versão do pHduino com a correção do problema da compensação do offset amplificado do sensor e outras melhorias.



Changelog - Hardware versão 0.2

• Correção do problema da amplificação do sinal de offset antes de ser compensado.
• Aumento no valor de alguns resistores para a redução do consumo de corrente (prof. Dr. Claudimir L. do Lago).
• Troca dos capacitores de 1000uFx6,3V por capacitores de 100uFx25V.
• Remoção do diodo zener e do trimpot (resistor variável) de ajuste da tensão de referência por um resistor fixo.
  
• Leitura da tensão de referência em um canal do conversor analógico-digital.

Firmware

Também se encontra disponível um firmware para controle do pHmetro. O programa é simples mas é suficiente para a sua operação. Uma versão mais sofisticada está sendo planejada.

pHduino Blog
http://phduino.blogspot.com

pHduino Project
http://code.google.com/p/phduino

pHduino - circuito eletronico disponivel

Sei que alguns de vocês ficaram decepcionados por não terem encontrado os esquemas eletrônicos do pHduino. Logo antes de publicá-lo, resolvi modificar algumas coisas no circuito. Agora, acredito, está bem melhor.

Vocês podem conferir visitando diretamente o site do projeto. Feedback é muito bem vindo.

Projeto
http://code.google.com/p/phduino

Blog
http://phduino.blogspot.com/2009/08/circuit-released.html

pHduino - medidor de pH usando Arduino

É com muita satisfação que anuncio que foi aberto o projeto pHduino: open hardware e open software para medidas de pH usando a placa microcontrolada Arduino. Mas, primeiramente, deixe-me explicar como tudo começou.


Depois que voltei do meu posdoc, estava pensando em, antes de reativar minha bolsa anterior, fechar algumas coisas que ficaram em aberto e fazer um projeto open hardware. Assim, teria liberdade para testar essas idéias sem interferir no meu projeto principal. Investi algum tempo em alguns testes usando a placa microcontrolada Arduino (placa essa que venho usando já a algum tempo). Então, um amigo, Denis Vidal, prof. Universitário, sugeriu-me que fizesse um pHmetro devido a sua importância em laboratórios. Então, fiz o projeto em um final de semana e gastei mais uns três para ajustes finos. Um projeto que era apenas um passa-tempo de final de semana acabou ganhando importância. Montei um protótipo e testei. Assim, nasceu o pHduino.

Motivação

A idéia era fazer um instrumento para a área de Química que usasse os recursos disponíveis do Arduino sem componentes caros e de difícil acesso. Algo que pudesse estar acessível a qualquer um. Nada de um hardware sofisticado. Conheço componentes para fazer um pHmetro de alta resolução e também sei escrever drivers para controlá-los. No entanto, o foco não é esse. Há uma tendência de hardwares limitados de recursos e resolução mas que tem grande aceitação por serem de fácil controle e atenderem as principais necessidades. Para muitos dos problemas, não é necessário um hardware ou software que faz tudo. Quanto ao PCB (placa de circuito impresso), adotei placa cobreada de face simples. Isso facilita a confecção usando poucos recursos técnicos.

Características

Esse pHmetro pode ser alimentado usando uma fonte de alimentação conectada na rede elétrica e os resultados exibidos em um visor de cristal líquido. Mas também pode funcionar totalmente pela porta USB, possibilitando interfaceamento ou monitoramento de campo. O ajuste de offset e de inclinação pode ser feito manualmente, através de ajustes dos potenciometros, ou por auto calibração. Possui um sensor de temperatura para efetuar compensação. Todos os componentes são de fácil obtenção. Ele pode ser inferior e talvez até um pouco mais caro que um pHmetro portátil, mas ele é interfaceável, programável, expansível e, o mais importante, aberto e livre! Mais uma vez, ele não pretende e nunca pretendeu ser um instrumento analítico de alta resolução o tentar concorrer com equipamento comerciais. Foi feito com um exercício e um ponto de partida para o desenvolvimento de instrumentos de alta resolução, também livres. Qualquer um pode montar e modificar como quiser, desde que respeite as licenças que o protegem.

Estágio atual

Esse é o primeiro release do projeto. Farei melhorias no hardware e no software. No momento ele se encontra em fase de testes. Estarei colocando as informações, arquivos da placa de circuito impresso, esquemas eletrônicos e código aos poucos. É um projeto que crescerá aos poucos, portanto ele não está finalizado. Pretendo também escrever um programa (multiplataforma) para exibir os dados no computador. No momento, os dados são exibidos através de um terminal serial (hyperterminal é um exemplo).

Aplicações

Para um laboratório de Química, o sistema é tipicamente usado para a preparação e acerto de pH de tampões. Em Química Ambiental, podemos citar o monitoramento de água de rios, mares, represas, reservatórios, águas de chuva. Já para o usuário não técnico, o pHmetro pode ser usado, por exemplo, para monitorar a água de aquário. Muitas outras aplicações são possíveis. É importante conhecer as limitações dos sensores químicos, no caso o eletrodo de vidro, para se obter resultados corretos. O eletrodo de vidro para íons hidrogênio é um eletrodo chamado de íon-seletivo, pois responde de forma específica para um certo íon. Há outros eletrodos: potássio, fluoreto, cálcio, sódio, etc.

Agradecimentos

Esse projeto foi possível graças a ideia do amigo Denis, a liberdade que o meu supervisor me deu, prof. Dr. Emanuel Carrilho, BioMicS, Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo e pelo suporte técnico e sugestões oferecidas pelo prof. Dr. Claudimir Lucio do Lago, LAIA, Instituto de Química da Universidade de São Paulo. Apesar de não estar recebendo bolsa da instituição que financia minha pesquisa no momento, por eu ainda a manter suspensa, agradeço também a Fapesp - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo por ter me acompanhado e ter dado suporte aos meus projetos desde a época da Iniciação Científica.

Segue abaixo os links dos endereços de alguns dos serviços que estou usando para esse projeto. Espero que o pHduino seja útil para vocês. Obrigado.

Links

Blog
http://phduino.blogspot.com

Projeto
http://code.google.com/p/phduino

Grupo de discussão
http://groups.google.com/group/phduino

Molecular Workbench - Simulador Químico

Com o advento da computação gráfica, demonstrar conceitos físicos e químicos para alunos ficou mais fácil. Isso aumenta a taxa de aprendizagem tornando o ensino algo atrativo. O Molecular Workbench é um programa livre, feito em Java, que permite executar animações para fins didáticos. O programa não se restringe somente à interações químicas, mas também físicas, bioquímicas e matemáticas.

Esse programa é um navegador (browser) para o banco de dados das animações e bibliotecas disponíveis no site do projeto que são baixados quando um modelo ou uma animação é solicitada. O navegador pode ser executado diretamente do site ou pode ser baixado e executado diretamente do seu computador. O processo de instalação pode ser feito usando o recurso Java Web Start ou sem esse recurso bastando baixar o arquivo jar. Detalhes da instalação são encontrado no link download do projeto.

Com é feito em Java, pode-se executá-lo nas principais plataformas: Windows, MacOSX e Linux. Há também uma versão off-line caso você não tenha uma conexão com a internet (veja fim da página principal do programa em execução). Para ter uma idéia da interface e dos modelos, visite o link screenshots.

O que torna esse programa interessante é o seu motor de interação física, que permite animações de partículas, fluídos e dispositivos mecânicos. Ele também possui um motor de renderizações 3D que torna atrativa a visualização das moléculas. O browser possui uma interface agradável e intuitiva baseada em navegação por links.

Uma coisa que impressiona é o número de exemplos disponíveis. A lista é extensa e recomendo a visita ao site, baixar e experimentar o programa. A interface principal do programa está separada em dois. Do lado esquerdo há uma lista de alguns modelos em destaque, mas eles se encontram em Library of Models. Do lado direito há três opções de acesso: Library of Models, Activity Center e Support. Em Library of Models, podemos encontrar uma lista de opções separadas por áreas:

Física

• Mecânica clássica

• Mecânica quântica

• Mecânica

• Ondas

• Fluidos

• Eletromagnetismo

• Lei dos Gases

• Transferência de calor

• Interações luz e matéria

Química

• Interações e movimento

• Moléculas orgânicas

• Molécula da água e solução

• Cinética de reação química

• Eletroquímica

• Química quântica

Biologia

• Modelos moleculares

• Proteína e código do DNA

Micelânea

• Visualização de moléculas usando o Jmol

• Técnicas de laboratório

• Matemática interativa

Nanotecnologia

• Nanofabricação e máquinas

• Ciência dos materiais

Tecnologia avançada

• Viajante molecular

• Jogos de dinâmica molecular

Cada opção dessas é um link e se ramifica em várias opções. Não seria possível falar de todas elas devido ao elevado número. Sempre é possível tirar uma foto (snapshot) de um determinado momento da animação.

No link Activity Center podemos encontrar pequenas aulas sobre alguns conceitos usando as animações dos modelos. Já no link Support, encontramos uma documentação dando detalhes do programa incluindo uma apresentação sobre o que é o Molecular Workbench. Tudo isso pode ser visto de dentro do programa.

Atenção!

Sobre a utilidade do programa, claramente ela é inegável. No entanto, o programa não é a solução exclusiva. Não se deve tirar do aluno a experiência prática. Colocar o aluno em um mundo exclusivamente virtual faz com que ele perca a noção da realidade. Os modelos virtuais são ideais e funcionam sem problemas sob várias limitações. Modelos reais estão cheios de detalhes e problemas que só a prática mostra. O aluno precisa ter contato com a dificuldade e a frustração. Ele precisa entender a teoria e aplicar na prática. É o que ele irá enfrentar quando ele desligar o computador. Portanto, cuidado com cursos totalmente virtuais. Talvez serial melhor chamá-los cursos teóricos. Não estou dizendo que todo curso virtual é ruim. Quero dizer que há cursos que precisam de atividades práticas e esses sim precisam de um espaço para atividades práticas, caso contrário seriam cursos teóricos. Um curso de química não deve ser um curso virtual. Imagine, ensinar um aluno a pipetar uma solução ou até mesmo titular uma solução. Um laboratório ou uma indústria não quer um pipetador e titulador teórico. Certa vez, assistindo uma aula do saudoso prof. Dr. José Atílio Vanin, divulgador da Química no Brasil, nos mostrou uma tabela com as taxas de aprendizagem para diferentes técnicas de ensino. A de maior resultado foi a de atividades práticas com resolução de problemas e a menor foi a de exposição oral em sala de aula usando quadro negro. Infelizmente, eu não tenho a fonte desses dados. Certamente, a combinação delas seria o ideal.

Molecular Workbench
http://mw.concord.org/modeler/

Balanceador de equações químicas

As vezes nos deparamos com um balanceamento não simples de uma equação química que envolve um processo de oxi-redução. Por sorte, há uma forma de se fazer isso usando uma calculadora on-line de balanceamento de reações químicas. Essa dica foi enviada por Denis T. R. Vidal, químico e atual pós-graduando do Instituto de Química da Universidade de São Paulo.

A Chemical Equation Balancer é um programa que analisa lexicalmente a equação química a ser balanceada. Entrando com a equação no formato correto, ela gera a equação já balanceada e a adiciona na lista das equações já processadas do próprio site.

Calculadoras tem o seu valor, simplificam a vida e economizando tempo. Não vou colocar que economiza neurônios porque o cérebro que não pensa atrofia mais rápido. A calculadora, sim, tem o seu valor. O problema é se tornar um escravo da máquina e não entender o que está sendo feito.

Esse post me faz lembrar de um conto chamado "A Sensação de Poder" (The Feeling of Power) de um dos grandes escritores de ficção científica: Issac Asimov. O conto pode ser lido diretamente desse link (em inglês). Ele foi publicado no livro de contos de diferentes autores chamado "Robot Dreams", em 1986, e aqui no Brasil como "Sonhos de Robô", pela editora Record, em 1991. O conto em português Brasileiro encontra-se nesse link.

"Nove vezes sete, pensou Shuman com orgulho, sessenta e três. Não precisava mais que um computador lhe dissesse isso. Sua própria cabeça era um computador. E isso lhe dava uma fantástica sensação de poder."

O conto fala de um técnico de nível inferior que tinha uma habilidade estranha: ele sabia fazer contas sem o auxílio de um computador, usando apenas um pedaço de papel e um lápis. Isso era difícil de acreditar porque os computadores faziam todos os cálculos. Esse é ainda um texto atual.

Chemical Equation Balancer
http://www.gregthatcher.org/Chemistry/BalanceChemicalEquations.aspx

The Feeling of Power
http://en.wikipedia.org/wiki/The_Feeling_of_Power

A Sensação de Poder
http://sobral.tripod.com/poder/poder.html

Bateria usando lata de aluminio e Ar

Esse post traz alguns links que descrevem a construção de uma bateria usando alumínio metálico e oxigênio do Ar como pares redox para a geração de energia elétrica. Esse é um experimento didático, usando reagentes seguros, ou uma forma de geração de energia alternativa.

Experimento didático

Esse é um exemplo de uma célula eletroquímica primária não recarregável. O experimento está descrito na atividade de sala número 93 do Journal of Chemical Education. No entanto, somente poderão ter acesso ao documento aqueles que tiverem a assinatura da revista (normalmente universidades). Felizmente, nesse outro link há uma descrição detalhada da montagem do experimento com fotos.

Materiais e reagentes:

• Folha de alumínio de uso doméstico
  
• Carvão ativo em pó
• Papel toalha de uso doméstico
  
• Água de torneira
• Sal de cozinha (cloreto de sódio)
  
• Fio metálico de cobre ou clips de papel para os contatos elétricos
  
• Multímetro para medir potencial elétrico
• Uma diodo emissor de luz (LED) ou um pequeno motor elétrico de baixa voltagem
  

O papel toalha serve como membrana separadora das duas semi-celas. O carvão ativo promove a adsorção do oxigênio por possuir elevada área superficial. Um dos contatos elétricos é obtido diretamente da folha de alumínio e o outro usando um fio de cobre em contato com o carvão encharcado do eletrólito aquoso de cloreto de sódio. O papel toalha embebido com o eletrólito faz a função da ponte salina.

Na Wikipédia podemos encontrar o texto Aluminium Battery dando mais informações e aplicações já feitas dessa bateria. Os potenciais de oxi-redução foram extraídos da lista das séries eletroquímicas contra o eletrodo padrão de hidrogênio.

Anodo: Al⁰_(s) + 3OH⁻_(aq) → Al(OH)_3(aq) + 3e⁻ (E_oxi=+2,33V)
Cátodo: O_2(g) + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻_(aq) (E_red=+0,40V)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Total: 4Al⁰_(s) + 3O_2(g) + 6H₂O → 4Al(OH)_3(aq) (E=+2,71V)

Para testar pode-se usar o LED ou o motor elétrico. Atenção pois o LED possui polaridade. O multímetro, operando no modo de voltímetro, serve para medir o quanto a bateria pode fornecer de potencial elétrico. Tendo somente o multímetro já é suficiente.

Como podemos ver, a reação é favorecida em meio básico. Na prática, pode-se alcançar algo perto de 1,2V usando hidróxido de potássio como eletrólito. Usando cloreto de sódio o potencial fica em torno de 0,7V.

A eficiência ficará em função do carvão (área superficial) e seu contato com o Ar, da membrana separadora, da área superficial do eletrodo metálico que faz contato com a superfície do carvão, pH do eletrólito, temperatura, força iônica, impurezas, etc.

Há este vídeo mostrando como fazer dentro de um laboratório.

Implementação usando latas de alumínio

Uma implementação mais interessante é usando latas de alumínio com descrito nesse Instructable. Essa é a implementação que irá chamar mais a atenção dos alunos. Para aumentar o potencial basta colocar as baterias em série. Caso queria aumentar a corrente, coloque-as em paralelo. Cuidado para não efetuar um curto-circuito entre o fio e a borda da lata.

Há este outro vídeo de um rapaz que fez uma bateria em sua casa. Apesar de ter uma linguagem informal ele mostra bem que qualquer um pode fazer em casa.

Eficiência

Alguns dizem que essa bateria pode alcançar 1V e fornecer até 100mA. Um melhor aproveitamento da carga da bateria pode ser alcançado usando um circuito eletrônico chamado de joule-thief. Ele drena corrente de uma bateria para manter a tensão na saída constante. No nosso caso, podemos fazer um Joule-Thief com componentes eletrônicos baratos como descrito nesse link. O mais simples de montar, que já montei, encontra-se nesse link. O transistor equivalente ao PN2222, que é usado nesse projeto, é o 2N2222.

Questão energética

Então, a solução para as latas de alumínio seria a construção de baterias para geração de energia elétrica? Na verdade, não. Há a questão do balanço energético. O óxido de alumínio é o produto mais estável e encontrado na natureza. Para a geração de alumínio metálico gasta-se muita energia na forma de calor e eletricidade para converter Al³⁺ em Al⁰.

Dependendo do local da instalação, o custo com energia elétrica fica entre 20 e 40% do custo total da produção. Gasta-se, aproximadamente, 14.000kWh por tonelada de alumínio. Já na reciclagem gasta-se 700kWh por tonelada de alumínio reciclado. Tipicamente, 5% da energia usada na produção é usada na reciclagem. No entanto, 15% do material é perdido na forma de metal impuro que bóia durante a fundição. Portanto, para grandes produções é um disperdício gerar energia elétrica usando baterias de alumínio-Ar.

Referências

Journal Chemical Education, Classroom activity #93, Aluminum–Air Battery
http://jchemed.chem.wisc.edu/journal/Issues/2007/Dec/abs1936A.html

Aluminum Air Battery – Foiled again
http://www.exo.net/~pauld/activities/AlAirBattery/alairbattery.html

Aluminium battery
http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium_battery

Standard electrode potential (data page)
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrochemical_series

Eco Gadgets: DIY battery made from recycled aluminum can
http://www.ecofriend.org/entry/eco-gadgets-diy-battery-made-from-recycled-aluminum-can/

Instructables – Aluminum Can, Saltwater and Charcoal Battery
http://www.instructables.com/id/Aluminum-Can-Saltwater-and-Charcoal-Battery/

Bateria de Alumínio-Ar de 2 elementos / Al-air battery, 2 cells
http://www.youtube.com/watch?v=sfgN-arBlu4

How to build a MacGyver Air-Aluminium battery with soda can
http://www.youtube.com/watch?v=yA6Jde77UNc

Aluminium/air Batteries
http://www.ectechnic.co.uk/ALUMAIR.HTML

Alumínio – Al
http://www.mspc.eng.br/quim1/quim1_013.shtml

Joule Thief - Boost circuit kit
http://www.joulethief.com/kit.php

Make a Joule Thief
http://blog.makezine.com/archive/2007/11/make_a_joule_thief_weeken_1.html

Geber - o pai da Química

A química, essa ciência que conhecemos hoje, veio de uma evolução da Alquimia. Para efeitos históricos, precisamos de um marco, algo que defina um ponto de transição. Para alguns, a Química surge com Boyler. Para outros, Lavoisier. Para outros ainda, a Química nasce com Geber.

Abu Musa Jābir ibn Hayyān ou Jabir ou Geber (nome latinizado) nasceu em 721 D.C. (Tus, Iran) e morreu em 821 D.C. (Kufa). Algumas fontes dizem que ele era persa e outras, árabe. Foi químico e alquimista, astrólogo e astrônomo, geólogo, farmacêutico, físico e fisiologista. Essas duas últimas áreas correspondem ao período do Islã medieval. Foi um alquimista prático e sistemático e deu muitas contribuições que ainda são usada até hoje pelos químicos.

O método sistemático

Graças ao seu experimentalismo sistemático, ele ajudou os alquimistas a se livrarem do misticismo e superstições envolvidos nos processos alquímicos. São de Geber as seguintes palavras:

"A coisa primordial na alquimia é que se pode realizar trabalhos prático e conduzir experiências. Quem não faz trabalhos práticos nem faz experiências nunca dominará a alquimia."

É importante lembrar que ele fazia parte de uma escola, isto é, de uma linha de pensamento da época. A partir desse ponto a Química surge como ciência e a Alquimia toma o posto de protociência.

Nota 1: Protociência é a ciência que tem experimentação e reprodutibilidade mas sem um método científico. No caso, a Química (ciência) derivou da Alquimia (protociência). Pseudociência é a ciência que tem experimentação e não há reprodutibilidade mas possui um método científico. Um exemplo é a Astronomia (ciência) que derivou da Astrologia (pseudociência).

Nota 2: Alquimia vem do francês arcaico alquemie, que vem do árabe al-kimie que significa "A arte da transformação". Assim, Química vem de kimie que significa "transformação".

A respeito do título de pai da química, outros dizem que foi o irlandês Robert Boyle (25 de janeiro de 1627 - 30 de janeiro de 1691) com a publicação do livro The Ceptical chymist (obra disponibilizada aqui pelo projeto Gutenber) publicado em Londres em 1661 que entre outros assuntos fala da teoria da colisão atômica e defende o rigor na experimentação científica. Outros ainda dizem que foi o francês Antonie Lavoisier (26 de agosto de 1743 - 8 de maio de 1794) com a publicação do livro Traité Élémentaire de Chimie (Elementary Treatise on Chemistry), 1789. Esse é considerado o primeiro livro moderno de química. Nele Lavoisier apresenta a teoria da conservação das massas e abandona a idéia do flogisto.

Geber também acreditava na idéia das proporções entre os reagentes.

Os instrumentos

À ele é dado o crédito de alguns instrumentos usados até hoje pelos químicos. Entre eles o alambique, do árabe al-inbiq, que veio do grego ambix e que significa copo. Foi o instrumento de destilação dos alquimistas e de químicos. Basicamente, são dois retortos (condensador primitivo visto em muitas ilustrações) conectados. Tecnicamente, alambique é somente a parte superior mas é comumente usado para designar todo o aparto de destilação. A versão moderna é chamada de Still usado nas destilarias.

Com o alambique, Geber extraiu o espírito do vinho e chamou-o de al-kohl que passou a se chamar álcool. Al-khol era o termo usado para obter algo por sublimação. Também era um pó fino a base de antimônio que era usado no Egito antigo com finalidades estéticas pelas mulheres. O termo foi usado posteriormente também para o processo de destilação.

Nota: Usarei a palavra espírito no texto por questão histórica mas tendo bem claro que se refere a algo que está na forma de vapor, gás e etc.

Nota: O al que aparece na frente de muitas palavras árabes é um tipo de artigo como o The no inglês. Na verdade é a letra a. A letra l é usada para harmonizar a fonética.

Substâncias e elementos descobertas

A importância dele cresce com a lista de substâncias químicas que ele isolou. Ele descobriu o vitriol (ácido sulfúrico) pela destilação seca do sulfato de ferro II heptahidratado ou do sulfato de cobre pentahidratado. Na decomposição térmica gerava-se os óxidos dos metais, vapor d'água e o tróxido de enxofre. Os dois últimos eram recolhidos e formam o ácido sulfúrico. Na Europa medieval o vitriol era conhecido entre os alquimistas como óleo de vitriol, espírito do vitriol ou simplesmente vitriol. Existiam diferentes tipos de vitriol dependendo do tipo de cristal de sulfato: vitriol azul ou romano (de cobre II), vitriol branco (de zinco), vitriol verde (de ferro II), vitriol de Marte (ferro III) e vitriol vermelho (de cobalto).

Ele descobriu o ácido clorídrico destilando o vitriol (ácido sulfúrico) com sal comum (cloreto de sódio). Descobriu o ácido nítrico destilando ácido sulfúrico com sal a base de nitrato de sódio ou potássio (fontes: niter ou nitre, saltpetre, saltpeter). Da mistura de ácido clorídrico e ácido nítrico criou a água régia que tinha o poder de dissolver o ouro. Essa última teve grande importância na purificação de minerais.

Também foi dado a ele o crédito de ter descoberto o ácido cítrico (extraído do sumo das frutas cítricas), ácido acético (do vinagre) e ácido tartárico (do vinho) usando sua aparelhagem como o alambique.

Alguns elementos químicos também foram descoberto por ele como o Arsênio, Antimônio e Bismuto. Ele também foi o primeiro a isolar, purificar e classificar o de enxofre e o mercúrio líquido com elementos puros.

Ele propôs uma classificação em três categorias: espíritos, metais e não maleáveis (corpo ou mineral).

• Espíritos: arsênio, cânfora, mercúrio, enxofre, sal amoniacal e cloreto de amônio.
• Metais: ouro, prata, chumbo, estanho, cobre, ferro e khar-sini (mercúrio na forma de espírito ou vapor).
• Não Maleáveis: Qualquer coisa que possa ser transformada em pó: alguns espíritos extraídos de algumas pedras, rochas ou minérios como malaquita, lápis azúlis, turquesa, mica, etc. Outras com pouco espírito como conchas, pérolas e vitriol e outras ainda sem espírito como onix, poeira e vitriol envelhecido.
  

Conclusões

Com certeza, a química que conhecemos hoje deve muito a esse alquimista/químico. Pouco ou nada de fala dele nos cursos de química e nos livros didáticos. Muitos termos são usado hoje que vem de suas contribuições e origem. Para os dias de hoje, saber a origem das coisas é mais cultural do que prático. No entanto, acredito, história é tão importante quanto a prática. As coisas não surgiram do nada e tem uma origem. Conhecendo suas origem compreenderemos melhor o que estamos fazendo.

Estou certo que esse texto será útil para os leitores como foi para mim durante o seu desenvolvimento. Estou aprendendo muito nessa minha investigação história descompromissada. Com certeza aparecerão ponto duvidosos e outros discordantes. No entanto, o texto tem seu valor por trazer à luz pontos antes esquecidos ou colocados em um plano de menor importância.

Referências

O segredo da boa pinga
http://www.fundep.br/homepage/cases/435.asp
Foto de dois alambiques.

Benefícios da utilização do cobre
http://www.copper-alembic.com/manufacturing/cobre.php?lang=pt
Fala das propriedades antibactericidas, boa condutividade térmica e benefícios na produção de bebidas fermentadas.

Al-Kimia
http://dererummundi.blogspot.com/2007/05/al-kimya.html

Árabe se escreve com "a"
http://www.sualingua.com.br/02/02_arabe.htm
http://mundoestranho.abril.com.br/cultura/pergunta_285881.shtml

Development of the Periodic Chart

http://homepage.mac.com/dtrapp/periodic.f/alchemy.html

International Space Station Tour

Fico imaginando como é trabalhar na ISS (Estação Espacial Internacional) e realizar um trabalho científico no espaço. Seria como no filme 2001: uma odisseia no espaço?

Trabalho com instrumentação voltada para a química e tenho particular interesse em instrumentos diversos e como eles foram desenvolvidos. Estudando as implementações já feitas adquiro novas idéias para as minhas implementações.

Os links dos vídeos que apresento aqui são de uma visita por dentro da ISS feita pelo astronauta Mike Fincke em 21 de janeiro de 2009 para a NASA TV. Esse vídeo é muito interessante pois mostra os laboratórios dentro da ISS e a rotina dos astronautas. Podemos ver detalhes dos compartimentos segmentados para os instrumentos, sistemas de refrigeração dos equipamentos, questão do espaço físico usado, área de estocagem, fixação dos computadores e etc.

Quem é químico verá química nesse documentário: estocagem de água potável, detritos líquidos e orgânicos, reciclagem, qualidade do ar, etc.

Boa diversão.

Part I (9:52min)
http://www.youtube.com/watch?v=JgBgmw-2U8c
Part II (9:57min)
http://www.youtube.com/watch?v=F-yIqxoMBVU
Part III (9:52min)
http://www.youtube.com/watch?v=srQdr6kGii4
Part IV (6:45min)
http://www.youtube.com/watch?v=lswCuvcA7YQ

Mesa de café com tabela periódica

Essa é uma fusão bem interessante de um móvel doméstico com um motivo químico. Ficaria muito bem em um Instituto de Química.

http://www.element-collection.com/html/coffee_table.html

Rutherford, Borh e Ariano Suassuna

Qual a relação entre os modelos atômicos de Ernest Rutherford, de Niels Borh e o estilo de música punk ou funk ou qualquer outra coisa parecida ou não parecida? Bem, difícil dizer. Quem levantou a questão foi um grande amigo meu, quem também é químico, dono do blog GYPF que aborda música e cultura em geral. Ele consegue encontrar pérolas da música. Ele encontrou esse vídeo, que também é uma pérola, envolvendo um dos maiores dramaturgos do Brasil e defensores da cultura nordestina: Ariano Suassuna. Ele fala do caso de um rapaz que tentou convercê-lo de que a música nordestina não está com nada. Assista e tire as suas conclusões.

Como transformar vinho barato em vinho caro em minutos

"E agora Mister M? Principe negro de todos os sortilégios. Oh, paladino Mascarado, como é que você vai sair dessa? " Sid Moreira.

Esse é um caso bastante interessante que mesmo com respaldo de experimentos científicos e uma visão parcial algo possa ser possível. Apresento e discuto aqui um artigo que descreve um método de maturação de vinho barato em um vinho de sabor e complexidade comparável a um de alta qualidade em alguns minutos. É sabido que um vinho leva anos até atingir a complexidade desejada sob condições controladas de temperatura, luminosidade, oxigenação, movimentação das garrafas e outras. Há uma magia no processo de envelhecimento, uma tradição de anos que agora tem sua necessidade questionada. O método funciona? Os dados são verdadeiros? Segue abaixo um resumo do artigo para aqueles que não possuem acesso aos jornais científicos. Longe de ser o Mr. M, faço a minha avaliação como químico analítico.

Resumo do artigo

Resumo

O artigo de Zeng e colaboradores [1] descreve um método de maturação de vinho barato e de baixa complexidade controlando um campo elétrico alternado e o tempo de permanência dentro do sistema. A eficiência do método foi suportada por análises químicas (HPLC e CG/MS) dos componentes mais importantes e provas as cegas com provadores com experiência e tomando um vinho de qualidade como referência. Os resultados mostraram uma diminuição nos aldeídos e no etanol e um aumento nos ésteres e amino-ácidos e os outros compostos mantiveram-se comparáveis. Foram feitos experimentos variando o campo elétrico em 0, 300, 600 e 900V/cm e o tempo de tratamento em 0, 1, 3 e 8 minutos. A melhor condição foi 600V/cm durante 3 minutos.

O método

O vinho foi passado por uma serpentina feita de tubos de teflon de 2mm de diâmetro externo em formato de U interconectados. Essa serpentina foi mantida entre duas placas planas feitas de titânio, espaçadas de 20cm, que formam os eletrodos onde se aplicou uma tensão elétrica alternada de 3kHz e com potencial ajustável até 30kV. Isso possibilitou a aplicação de um campo elétrico alternado até 1500V/cm. O sistema de bombeamento do vinho através da serpentina possui fluxo controlado. Não ouve termostatização da temperatura pela baixa geração de calor devido ao campo elétrico.

A amostra de vinho

Foi usado o vinho Young Cabernet Sauvignon da Suntime Winery Company, região noroeste da China, Xingjiang, três meses após a fermentação malolática. Para cada experimento foram usados 50L.

As análises

Foram efetuados experimentos respeitando os protocolos adotados nas análises de vinhos e recomendados pelos O.I.V. (1990) e A.O.A.C. (1995). Os ácidos orgânicos foram quantificados por HPLC, os açúcares totais e o ácido acético foram analisados por titulação. Cada medida foi feita três vezes com significância estatística de p<0,05 href="http://en.wikipedia.org/wiki/ANOVA">ANOVA.

Também foi feita uma avaliação sensorial com 12 provadores com experiência usando todos os vinhos tratados em todas as condições citadas: 0, 300, 600 e 900V/cm e o tempo de tratamento em 0, 1, 3 e 8 minutos. Foram avaliado parâmetros como: claridade, cor, aroma, gosto e equilíbrio.

Resultados

Variação nas concentrações

As percentagens seguintes correspondem às variações nas concentrações na condição ótima de tratamento do vinho (600V/cm durante 3 minutos) em relação ao vinho antes do tratamento (0V/cm durante 0 minutos). Esses valores não se encontram no artigo mas foram obtidas a partir da tabela 1 do artigo. Sinal positivo indica aumento na concentração e negativo significa diminuição. O número entre parenteses é o desvio relativo obtido por cálculo simplificado de propagação de erros. Nota: eu não posso colocar as figuras e tabelas dos dados do artigo aqui pois elas possuem direitos autorais sendo necessário uma autorização. Também coloquei somente a condição ótima e a inicial para simplificar o entendimento. Maiores detalhes, consulte o artigo.

Etanol: -0,848(0,003)%
Açúcares total: 0(0)%
ácido volátil (ácido acético): 0(0)%
Acidez total: -2,173(0,016)%
Extrato seco: 0(0)%
Amino ácidos livres: +2,11(0,02)%
Álcoois de cadeia maior: -23(2)%
álcool beta-feniletil: +2,00(0,11)%
etil succinato: +11,3(0,8)%
dietil succinato: +4,7(0,5)%
etil lactato: +1,16(0,07)%
aldeidos: -25(3)%

Obs.: Álcoois de cadeia longa no vinho são normalmente n-propanol, isobutanol (2-metil-1-butanol), álcool iso-amílico (3-metil-1-butanol) e álcool amílico (2-metil-1-butanol).

Avaliação sensorial

A avaliação sensorial foi feita por 12 provadores com experiência. Comparando os dados do vinho sem o tratamento e com a melhor condição de tratamento (tabela 2 do artigo), observa-se as seguintes variações:

Claridade (total 10): 8,0 para 8,0.
Cor (total 10): 7,5 para 8,0.
Aroma (total 30): 20,0 para 25,5.
Sabor (total 40): 28,0 para 35,0.
Equilíbrio (total 10): 7,0 para 8,5.
Total (total 100): 70,5 para 85,0.

Conclusões do artigo

A melhor condição encontrada de maturação para o vinho foi de 600V/cm durante 3 minutos.

Foi observado redução na quantidade dos álcoois de cadeia longa e aldeidos e aumento na quantidade de amino ácidos e ésteres. Os outros componentes permaneceram praticamente inalterados.

A avaliação sensorial mostrou um aumento de 70,5 para 85,0 na pontuação total. Campos elétricos alternando de valor maior que 600V/cm e tempos de tratamento maiores que 3 minutos promovem um gosto de queimado no vinho.


Minha discussão

Teste sensorial

No teste sensorial as cegas com os provadores foi obtido um valor de 8.0 (de um total de 10) para todas as faixas de tratamento do vinho do quesito claridade. Já no quesito cor cinco condições permaneceram inalterados em 7,5 e nas outras quatro condições houve apenas um aumento de 7,5 para 8,0. Logo, a claridade do vinho, visualmente, não sofreu interferência e a cor praticamente não mudou. Esse teste não tem valor analítico e estão sujeitos à subjetividade e à fadiga dos olhos. Caberia aqui um experimento de espectrofotometria para verificar a variação na concentração das espécies que absorvem luz.

Polifenois

O vinho possui mais coisas além de água, açúcares, amino-ácidos, ésteres e álcoois. O artigo não falou absolutamente nada sobre uma das classes mais importantes do vinho durante o processo de maturação: os polifenois. São estruturas complexas com anéis aromáticos. No vinho, os principais são os tantinos e as antocianinas.

Os taninos são encontrados nas cascas, talos e sementes da uva. São eles que mancham os dentes, roupas e secam a boca. Eles conferem o característico sabor adstringente (dai vem o nome tânico) devido à precipitação das enzimas da saliva (amilase) por mudança de pH e complexação. Há dois tipos de taninos: hidrolisáveis e condensados. O vinho apresenta os taninos condensados que também são chamados de flavona ou protocianidinas. Podem variar de 2 a 50 ou mais unidades e possuem vários grupos hidroxilas que confere forte poder complexante com proteinas. São os responsáveis pelo aumento da complexidade do vinho por fazerem o papel de reticulação entre as moléculas. Apesar dos taninos serem hidrosolúveis, os taninos de alto peso molecular chegam a precipitar gerando o corpo de fundo. Os taninos condensados também são chamados de proto-antocianidinas. Possuem propriedades anticéptica e anti-oxidante que faz o vinho ser conservado por mais tempo dentro da garrafa, desde de que não entre quantidade significativa de oxigênio. Na antiguidade, o vinho era considerado mais "limpo" que a água (devido às condições de higiene de antigamente) e era usado para limpar ferimentos. Soldados romanos tinham uma garrafa de vinho para lavar os cortes e aliviar a dor pela embriagues. Se a concentração de gás oxigênio dissolvido no vinho aumentar (rolha seca e rachada) irá oxidar os álcoois (não somente etanol) gerando aldeídos. São os aldeídos que geram dor de cabeça. Em casos extremos de oxigênio, o vinho vira vinagre pela conversão dos aldeídos em ácidos carboxílicos. Portanto, a garrafa dever permanecer com a rolha para baixo para se manter entumecida e evitar a entrada de oxigênio. O processo de maturação deve ocorrer com um mínimo de oxigênio (é impossível estar totalmente livre dele).

As antocianinas conferem propriedades anti-oxidantes por terem estruturas aromáticas com elétrons desemparelhados que também apresentam forte absorvância. Detalhe: absorção de luz se refere ao fenômeno físico e absorvância ou absorbância ou absorviência se refere à quantificação da absorção de luz. Podem apresentar cores como vermelho, azul ou violeta de acordo com o pH. Com o passar do tempo vão ocorrendo as polimerizações dos polifenois deixando o vinho com um sabor mais complexo e suave. Vinho com alto grau de antocianinas apresentam corpo de fundo. As antocianidinas são as antocianinas sem açúcares em sua estrutura. Logo, durante o processo de envelhecimento do vinho, ocorre a condensação dos taninos gerando antocianinas e antocianidinas. Ainda pode ocorrer condensações entre essas duas estruturas gerando estruturas ainda mais complexas.

Minhas conclusões

O artigo é incompleto na tentativa de mostrar a eficiência do método por mostrar parte da composição do vinho. Em nenhum momento é mencionado os polifenóis. O vinho não é somente água, álcool, açúcar, aminoácidos, ésteres e aldeidos. Acredito que os dados analíticos são verdadeiros e coerentes para esses compostos. No entanto, foi apresentada uma visão parcial.

O método descrito no artigo por Zeng e colaboradores NÃO é conclusivo em promover a maturação de vinhos. Apesar de não terem sido feitos experimentos de determinação da quantidade de taninos e antocianinas por método cromatográfico e nem espectrofotometrico, pode-se concluir isso pela claridade e pela cor do vinho que se mantiveram praticamente inalterados (tabela 2 do artigo) nos testes sensoriais para todas as combinações de condições experimentais de campo elétrico e tempo de tratamento. A cor está associada com os taninos e as antocianinas do vinho. Também não foram feitos experimentos com um vinho de qualidade atestada para comparação.

Os dados do artigo provam também o quanto é questionável a avaliação humana usando os sentidos de visão, olfato e paladar. O ser humano possui subjetividade e sofre fadiga. Seus sentidos não são capazes de separar cada composto do vinho, mas respondem como um todo apesar de apresentarem seletividade. O sentido de visão não possui um prisma ou rede de difração, o olfato não possui um cromatógramo a gás e o paladar não possui um cromatógramo líquido. As notas são critérios claramente qualitativos. Deixando claro, em nenhum momento eles, os provadores, deveriam dizer se tinha ou não e qual era a concentração de taninos e antocianinas nas amostras de vinho. A função deles era dizer se o vinho ficou melhor após o tratamento. No entanto, de fato, dentro da faixa perceptível da visão humana, os testes sensoriais nos deram a pista para descobrir que o método de campo elétrico alternado de Zen e colaboradores não tem sua eficiencia atestada. Logo, não houve mudança significativa dos taninos e das antocianinas e chama a atenção para esse ponto não abordado no artigo.

"Boa noite." Sid Moreira.

Referência

[1] Xin An Zeng, Shu Juan Yu, Lu Zhang, Xiao Dong Chen, "The Effects of AC electric field on wine maturation", Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2008, 9, 463-468.
DOI
http://dx.doi.org/10.1016/j.ifset.2008.03.002

Muppet Show - Time in a bottle

No episódio 207 do Muppet Show foi exibida uma performance de um químico preparando algumas misturas que o faziam ficar jovem. Nele o químico canta uma canção de Jim Croce de 1973 chamada Time in a bottle.

Boa diversão.

Time In A Bottle lyrics
by Jim Croce

If I could save time in a bottle
The first thing that I'd like to do
Is to save every day
Till Eternity passes away
Just to spend them with you

If I could make days last forever
If words could make wishes come true
I'd save every day like a treasure and then,
Again, I would spend them with you

But there never seems to be enough time
To do the things you want to do
Once you find them
I've looked around enough to know
That you're the one I want to go
Through time with

If I had a box just for wishes
And dreams that had never come true
The box would be empty
Except for the memory
Of how they were answered by you

But there never seems to be enough time
To do the things you want to do
Once you find them
I've looked around enough to know
That you're the one I want to go
Through time with

Como fazer painel solar com donuts e chá

Esse é mais um interessante experimento onde se usa coisas do dia-a-dia para se realizar experimentos químicos. Esse experimento tem como objetivo fazer uma célula solar usando donuts, chá, vodka e solução de iodo (iodo de Lugol).

Aquele pó branco nos donuts não é somente açúcar, mas também dióxido de titânio (TiO2). Ele é usado em alimentos, tintas e cosméticos para dar um aspecto mais branco. Até hoje não se provou a sua toxidade ou poder carcinogênico. Depois que o pó dos donuts é recolhido, ele é filtrado e colocado em uma estufa com fluxo de oxigênio a 500 graus celcius juntamente com o papel de filtro para oxidar todo o material orgânico, gerando CO2, e deixar o material inorgânico. Depois, o pó é colocado em um fraco com álcool (vodka ou álcool). Essa suspensão será usada depois para efetuar a formação das camadas finas de TiO2.

O dióxido de titânio não possui uma absorsão de energia solar significativa no visível. Para aumentar essa a absorsão foi usada as antocianinas do chá. Outras bebidas contem esses compostos coloridos: pétalas de flores por exemplo. Os grupos OH das antocianinas interagem fortemente o óxigênio do TiO2.

Depois a célula foto-elétrica é montada usando um vidro condutor e um eletrólito a base de iodo (iodo de Lugol). O vidro condutor foi feito pintando a superfície das placas de vidro com um lápis. A medida da corrente foi feita usando um multímetro no modo de amperímetro.

Uma das etapas que dificulta a construção da foto célula de forma simples é o uso de uma estufa que alcance 500 graus celcius para o processo de extração do dióxido de titânio. Talvez uma outra via de extração pudesse ser usada para remover o açúcar.