Fulerenos: a alotropia versátil

Após as descobertas do diamante, do grafite e do carvão, outra forma alotrópica (quando um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples diferentes) do carbono foi descoberta em 1985, tornando-se popular entre os químicos, tanto pela sua beleza estrutural quanto pela sua versatilidade para a síntese de novos compostos químicos. São os fulerenos. O grafite e o diamante, nossos velhos conhecidos, podem ser encontrados na natureza de forma simples. O grafite é esse mesmo que você está imaginando: o do lápis. Ele é considerado a forma mais “macia” do carbono. Já o diamante é muito duro, sendo usado para riscar e cortar materiais como o vidro, na fabricação de jóias e em perfurações geológicas. Entre as formas alotrópicas do carbono, esta é a terceira mais estável, depois do diamante e da grafite. A pergunta agora é: se esses dois materiais são feitos do mesmo elemento, o que faz um ser grafite e outro diamante? Resposta: a arrumação dos átomos!

grafite

Figura 1: Estrutura molecular do grafite

Fonte: lqes.iqm.unicamp.br

Em 1985, os cientistas Robert Curl Jr. e Richard Smalley da Rice University, Houston, Texas, Estados Unidos, juntamente com Sir Harold Kroto daUniversity of Sussex Brighton, do Reino Unido anunciaram a descoberta da molécula a qual batizaram com o nome de buckminsterfullerene em homenagem ao arquiteto norte-americano Buckminster Fuller, inventor do domo geodésico, estrutura de aparência semelhante à da molécula alotrópica de carbono recém descoberta.

buckminsterfullerene

Figura 2: Estrutura molecular do buckminsterfullerene (C60)

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Fulereno

Descoberta

Os fulerenos (buckyballs em inglês) foram detetados pela primeira vez em 2010, através do telescópio espacial Spitzer. Estas moléculas parecem muito com pequenas bolas de futebol compostas por 60 átomos de carbono (C60). Elas possuem quantidades diferentes de átomos de carbono, podendo ser formados por 20, 60, 70, 100, 180, 240 e até 540 átomos de carbono. É comumente falado do C60 e também do C70, pois estes foram os primeiros a serem descobertos e também são os mais comuns, mas os outros também têm importância na classe dos fulerenos. O Splitzer voltou a encontrar esta “espécie” alotrópica do carbono, com a forma de um icosaedro truncado (sólido de Arquimedes com 12 faces pentagonais regulares e 20 faces hexagonais regulares), anteriormente conhecido como a molécula de buckminsterfulereno. Somando o volume total do conjunto de fulerenos encontrados, daria para preencher 10.000 vezes o volume que monte Everest ocupa. A molécula C60  tornou-se popular entre a comunidade de químicos, pela sua beleza e versatilidade na síntese de novos químicos.

Nuvem_Magalhaes

Figura 3: Uma foto infravermelha da Pequena Nuvem de Magalhães obtida pelo Spitzer

Fonte: http://www.ccvalg.pt

Em pressões da ordem de 250 mil atmosferas, os fulerenos transformam-se em diamantes. Os fulerenos também podem ter aplicações biomédicas, tais como a atividade antiviral, antioxidante, antimicrobiana, transporte de drogas de efeito redioterápico e contrastes para diagnóstico por imagem.

Fontes disponíveis em:

http://alquimistaspontocom.blogspot.com.br/2009/10/os-fulerenos.html

http://www.jornalciencia.com/universo/espaco/885-nasa-encontra-fulerenos-em-duas-galaxias-

http://www.tecnologiasdeultimogrito.com/nasa-encontra-fulerenos-no-espaco/

http://www.fundacentro.gov.br/conteudo.asp?d=nano&c=1515&menuaberto=1507

http://www.quiprocura.net/fulerenos.htm

Tempestade Solar

Recentes erupções do sol fizeram mais do que lindas auroras nos pólos” foi o que disse a NASA em relação à tempestade solar que durou de 8 a 10 de março deste ano (2012)1.  A geração de energia foi correspondente ao abastecimento da cidade Nova York (pouco menor que a cidade de São Paulo-26 bilhões kW de energia) por dois anos. Desde 2005 esta foi a maior dose de “aquecimento” que a Terra recebeu, o que faz-nos lembrar o quanto nosso planeta é vulnerável à grande estrela.

Composto, em sua maioria, dos elementos químicos hélio e hidrogênio (74,9% e 23,8%, respectivamente), o Sol é a maior estrela próxima da Terra.  Essa composição química foi herdada em partes pelo Big Bang (hidrogênio e hélio) e nucleossínteses estelares (metais como ferro e magnésio, por exemplo); ao todo, 67 elementos puderam ser detectados2.  E o que causou tanta emanação de energia e uma tempestade solar na Terra?

Numa manhã de setembro de 1859, o astrônomo Richard Carrington, na Inglaterra (observatório de Redhill) em sua rotina de observação da face solar, foi surpreendido por uma face emergente.  Aquele dia havia amanhecido diferente dos demais, e Carrington pôde notar, utilizando seu telescópio, presença de manchas escuras marrons, e então passou a esboçá-las. Por volta de 11:18 daquela manhã, o cientista observou que dois pequenos focos de luz em forma de feijão pareciam surgir de um grupo de grandes manchas solares. Durante o evento, o cientista tentou apressar-se para avisar alguém, porém ao retornar (cerca de seis segundos depois) não havia mais nada.

Cerca de 5 minutos depois, aquela mancha em forma de feijão tomou o que parecia ser 35.000 milhas (aproximadamente 56.000 km) da face do sol e esmaeceu aos poucos3.

Figura 1: Esboço desenhado por Carrington: A, B e C representam as manchas brancas no formato de feijão.

FONTE: PHILLIPS, T1

Este foi em relato do que pode ter sido a primeira tempestade solar registrada, sem maiores relatos de que chegou a atingir a Terra como a última ocorrida.

Da recente tempestade, Mlynczak, investigador da NASA que utiliza o SABER (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry), pôde detectar, através das emissões no infravermelho da atmosfera superior, a agitação e aumento de temperatura das moléculas de CO2 e NO; tais moléculas são fundamentais no balanço de energia do ar a centenas de quilômetros acima da superfície do nosso planeta. Como principais termostatos, estas moléculas tentam o máximo possível verter o aquecimento de volta ao espaço. Foi o que aconteceu dia 8 de março, quando uma ejeção de massa coronal (bolha de plasma ejetada do Sol para o espaço4) impulsionada por uma labareda classe X5 acertou o campo magnético terrestre. Partículas energéticas “choveram” depositando a energia aonde tocavam. Isto foi o que gerou maravilhosas auroras boreais nos pólos e aquecimento significante em toda a Terra. A tempestade acabou, como observado, mas alguns cientistas esperam mais por vir.

Da universidade de Michigan, um cientista e compositor estudou a tempestade através de sons provenientes do embate das ondas de plasma. Com o auxílio de um espectrômetro de plasma com imagem rápida, Alexander transcreveu horas de informações em um formato de segundos de freqüências de áudio. Com a nova ferramenta, os cientistas ainda esperam poder “escutar” o que o universo não nos revela visualmente5. Quem não gostaria de ouvir o que os ventos solares não nos têm a dizer?!

Figura 2: Imagem do Sol em 06/03, tempestade solar a caminho.
FONTE: CIÊNCIA E SAÚDE6.

Bibliografia

  1. PHILLIPS, T. Solar Storm Dumps Gigawatts into Earth’s Upper Atmosphere. Disponível em: http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/solarstorms-power.html>. Acesso em: 18 abr.2012.
  2. SOL.< http://pt.wikipedia.org/wiki/Sol#cite_note-lodders>. Acesso em: 20 abr.2012
  3. DICKINSON, D. Remembering the Super Flare of 1859. Agosto, 26, 2009. Disponível em: http://astroguyz.com/2009/08/26/remembering-the-super-flare-of-1859. Acesso em: 24 fev.2012.
  4. REES, M. Universe- The Definitive Visual Guide. Pág. 120-121. Londres.
  5. ESTADÃO. Pesquisador cria sons para tempestade solar. Acesso em 29 abr. 2012.
  6. CIÊNCIA E SAÚDE. Galeria de fotos de tempestades solares. Disponível em: http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/fotos/2012/03/veja-galeria-com-tempestades-solares.html#F390985. Acesso em: 01/05/2012.

O Sol e seus elementos químicos

O Sol, responsável pelo suprimento de energia da maioria dos planetas, assim como as outras estrelas, é um verdadeiro fabricante de elementos químicos. Sua pressão e temperatura estão totalmente ambientadas para formar novos elementos que também são encontrados por todo universo.

Pessoas ao visitarem observatórios, lerem livros relacionados à astronomia ou até mesmo observar o pôr-do-sol ficam se questionando: o que é o Sol e como ele funciona? Do que ele é feito?

O Sol é uma estrela principalmente constituída por hidrogênio e hélio, os gases mais leves do universo. Mas além desses gases o Sol também é composto por lítio, berílio, oxigênio, silício, ferro, nitrogênio, enxofre, carbono, magnésio, neônio, dentre outros.

Tudo começou quando o que agora chamamos de sistema solar era composto de apenas uma espécie de nuvem extremamente densa. Essa nuvem, por sua vez, começou se juntar em pequenos blocos, esses blocos começaram a se juntar em blocos cada vez maiores. Um desses blocos, o que se formou primeiro, no centro da nuvem, ficou tão grande e pesado que sua força gravitacional tornou-se suficiente para reter os gases com muita facilidade. Esse bloco aumentou tanto de tamanho e massa que acabou por se transformar numa estrela: o Sol.

A sua formação não se baseia apenas em aglomerações de nuvens e sim de reações nucleares que ocorrem em seu denso e massivo interior. Para que haja a formação de novos elementos químicos, alguns fenômenos são determinantes para as criações elementares, são eles: o fenômeno do decaimento radioativo, da fissão e da fusão (o principal fenômeno).

A fusão nuclear se caracteriza pela junção de dois elementos químicos da mesma espécie, ou não, com o objetivo que produzir outro com massa maior. Esse fenômeno requer muita energia para acontecer, e geralmente libera muito mais energia que consome. Quando ocorre com elementos mais leves que o ferro e o níquel ela geralmente libera energia, e com elementos mais pesados ela consome. No Sol, como pressão e temperatura atingem níveis extremos, os átomos de hidrogênio encontrados em seu núcleo se fundem e se transformam em átomos de hélio. Ocorre dessa forma: dois prótons se fundem em uma partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois pósitrons, dois neutrinos e um altíssimo nível de energia. Mas dentro desse processo ocorrem várias reações individuais, que variam de acordo com a massa da estrela.

Esse é o Sol!

Bibliografia:

Universidade de São Paulo; Centro de Divulgação da Astronomia, 2010. Disponível em < http://www.cdcc.usp.br/cda/aprendendo-basico/sistema-solar/sol.html >

Wikipédia; Fusão Nuclear, 2012. Disponível em < http://pt.wikipedia.org/wiki/Fus%C3%A3o_nuclear >

Redação Galileu; Revista Galileu. Nasa fará imagens 3D do Sol com qualidade Imax. 2012. Disponível em: < http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI120547-17770,00-NASA+FARA+IMAGENS+D+DO+SOL+COM+QUALIDADE+IMAX.html >

LOUQUÍMICOS; História da Tabela Periódica, 2011. Disponível em: < http://louquimicos.blogspot.com.br/2011/03/historia-da-tabela-periodica.html >

As Luas de Júpiter

Considerado um mini sistema solar devido à existência de milhares de corpos ao seu redor movidos por sua gravidade1, Júpiter possui 66 luas confirmadas2. As quatro maiores, descobertas por Galileu Galilei em 1610, foram nomeadas Io, Europa, Ganymede e Callisto. Io é a terceira maior  lua de Júpiter e possui uma superfície composta de enxofre em suas mais variadas combinações. Europa é composta em sua maioria por água e gelo.

Acredita-se que ela tenha duas vezes mais água do que a Terra, o que propicia um ambiente habitável, fato que ainda intriga os cientistas. Em seguida têm-se Ganymede, maior lua do sistema solar e única confirmada até agora de possuir um campo magnético próprio e por fim tem-se Callisto, dentre elas, com a mais antiga superfície e que apresenta muitas crateras3.

Figura 1– As quatro luas de Júpiter

FONTE: (ASTRO, [20-?])4

Numa análise da sonda de Galileu, da agência espacial americana, foi revelado que sobre a superfície da Io existe um oceano de magma fundido, excedendo 1200°C.
Os vulcões de Io são os únicos ativos, além dos presentes na Terra. Numa análise detalhada os cientistas descobriram que o magma proveniente
do satélite natural é condutor de eletricidade, que gera em Júpiter, continuamente, uma reflexão no campo magnético rotacional de Júpiter5.
Em 2011 foi relatado descoberta de lagos abaixo da superfície gelada da lua Europa. Em terrenos denominados caóticos, os pesquisadores começaram a observar o aparecimento de saliências circulares, que gerou desconfianças e levou a tal descoberta.6

Callisto é a lua mais distante de Júpiter (orbita a 1 880 000km de Júpiter) e apresenta uma atmosfera composta por dióxido de carbono. Uma sonda enviada em 1979 revelou imagens espetaculares que permitiram demonstrar e definir as caracteríticas da superfície, bem como temperatura e massa. Um projeto proposto para 2020, envio de uma sonda, promete revelar muito mais7.

Júpiter, privilegiado planeta que possui quatro lindas luas que se apresentam das mais variadas formas e cores. Privilégio dos “moradores” de lá, não?!

Bibliografia

  1. SHEPPARD, S. S. The Jupiter Satellite Page. [S. l.], [2012]. Disponível em: <http://www.dtm.ciw.edu/users/sheppard/satellites>. Acesso em: 20 fev.2012.
  2. <http://en.wikipedia.org/wiki/Moons_of_Jupiter>
  3. NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION [NASA]. Solar System Exploration. [NASA Headquarters 300 E Street SW Washington DC 20024-3210]. Disponível em http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Display=Moons&Object=Jupiter.  Acesso em: 20 fev.2012. <http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Display=Moons&Object=Jupiter>
  4.  ASTRO. Moon’s of the solar system. [S. l.], [20-?]. Disponível em: <http://www2.astro.psu.edu/users/niel/astro1/slideshows/class41/slides-41.html>. Acesso em: 20 fev.2012.
  5. CIÊNCIA. Lua de Júpiter possui ‘oceano de magma’ sob superfície. www.veja.abril.com.br/noticia/ciência/lua-de-jupiter-possui-oceano-demagma-abaixo-da-superficie. Acesso em 29/fev/2012
  6. RTP NOTÍCIAS-Rádio e Televisão de Portugal. Lagos de água em superfície de Júpiter.[RTP Sede-Av. Marechal Gomes da Costa, 37, 1849-030, Lisboa]. Acesso em 29/fev/2012.
  7. www.pt.wikipedia.org/wiki/Calisto_(satélite). Acesso em 29/fev/2012.