Polêmica dos saquinhos plásticos (parte 1): Como são feitos os saquinhos?

Prá começar a falar dos diferentes saquinhos plásticos e da polêmica de proibir um tipo prá incentivar outro tipo, vamos ter que começar falando de como são feitos.

Primeiramente, vou falar sobre um equipamento inventando por Arquimedes antes de Cristo: a rosca arquimedeana. Desde então, quando alguém queria transportar água de um rio para um nível mais alto, para irrigar ou para abastecer alguma edificação, o mais esperto era usar esta ferramenta.

Rosca arquimedeana para levar água para outros níveis

A rosca arquimedeana se baseia em um parafusão rodando dentro de um tubo levando a água para cima. A sacada para dar certo é girar o parafusão mais rápido que a velocidade da água voltando, escoando pelas paredes do tubo. Um bom vídeo explicativo, mostrando um sujeito girando uma rosca arquimedeana para levar água de um rio prá um sistema de irrigação, você pode ver clicando aqui. Um outro vídeo, muito bem sacado, faz uma rosca arquimedeana com uma concha circular aqui. Se você quiser brincar um pouco com seu filho, este site mostra como fazer uma rosca arquimedeana para levar cereais matinais para o prato com uma garrafa PET. Se cereais podem ser transportados, outros sólidos também. Ovos, ração animal e polímeros são carregados por uma rosca arquimedeana durante a sua elaboração.

Animação de uma rosca arquimedeana em funcionamento

A maioria dos materiais poliméricos que usamos passaram em algum momento por um processo que usa a rosca arquimedeana: a extrusão! Extrusão significa, em tradução livre, empurrar para fora (trudere = empurrar e ex = fora), e consiste de uma rosca arquimedeana que empurra o material polimérico para dentro de um tubo aquecido que termina em um orifício chamado matriz, como na figura abaixo.

Representação de uma extrusora, mostrando a entrada de polímeros à esquerda, uma rosca arquimedeana no meio e a saída (matriz) à direita.

Para fazer os saquinhos plásticos, a saída da extrusora tem um orifício diferente, um anel, por onde sai o polímero fundido, que logo que sai é submetido a uma tremenda sacada: ele é soprado por dentro desse anel (olhe o detalhe duas figuras para baixo), expande e começa a formar um tubo que depois vai virar saquinho plástico. Na figura abaixo vai uma representação do conjunto todo.

Processo de extrusão com sopro para formar filmes para sacolinhas plásticas.

E abaixo um close da saída do material polimérico fundido (chamado matriz) para formar um balão com o ar soprado bem no meio da saída.

Close da saída do material polimérico fundido para formar o balão que acaba como saquinho plástico.

Abaixo segue um filminho que achei no Youtube, com fabricação de sacola plástica preta de lixo. Depois de 23 segundos aparece o balão de polietileno que saiu da extrusora e foi soprado.

Nos próximos posts vou falar sobre o material mais usado para saquinhos, o polietileno, e sobre os tais dos polímeros biodegradáveis e oxo(bio)degradáveis e das vantagens de cada um destes materiais.

Desafio Pasquímico para vestibulandos: você sabe mesmo o que é quantidade de matéria?

Este é o primeiro Desafio Pasquímico, onde serão abordados, semanalmente, conceitos de química que são abordados no vestibular. O desafio fica uma semana no ar e a resposta vem no mesmo dia da pergunta da semana seguinte. Aí vai a pergunta da semana:

Quando ensinamos sobre quantidade de matéria no ensino médio, em geral, aborda-se as relações de proporção entre o número de avogadro e a massa molar, sem dar muita importância no conceito por trás disso. Daí é fácil calcular, por exemplo, o número de prótons e elétrons em uma quantidade de matéria, desde que se forneça o número de massa (somatória de prótons e neutrons) e o número atômico (número de prótons) deste elemento. Para saber se você conhece conceitualmente o assunto, e não somente a proporção entre o número de avogadro e a massa molar, responda os três itens abaixo:

a) Qual o valor aproximado da somatória de prótons + elétrons em 5 gramas de ₆C¹²?

b) Qual o valor aproximado da somatória de prótons + elétrons em 3 gramas de ₇N¹⁴?

c) Qual o valor aproximado da somatória de prótons + elétrons em 1 grama de chiclete mascado?

Dica: Notem que se pede o valor final da soma de prótons e neutrons e não quantos prótons e quantos neutrons, caso contrário não se consegue responder o item c.
Dica 2: Não precisa MESMO de calculadora prá fazer as contas! 

Resposta do desafio neste link.

Desenho de Amadeo Avogadro, o cara que elaborou a hipótese de que duas quantidades de gases diferentes com mesmo volume, sob mesma condição de pressão e temperatura, tem o mesmo número de moléculas, abrindo condições de contar moléculas a partir da massa.

Uma piadinha (peguei aqui) sobre o tema prá descontrair!!! :)

Pipoca ou vinho: o que é melhor para a saúde? (ou, os polifenóis da pipoca!!!)

Faz pouco tempo aconteceu a ducentésima quadragésima terceira reunião da Sociedade Americana de Química (este ano teremos a trigésima quinta reunião da Sociedade Brasileira de Química, mas a gente chega lá!!!!). Neste encontro, o pesquisador Joe Vinson, que é químico analítico, alegou que encontrou mais polifenóis na pipoca que no vinho tinto, uma tradicional fonte de polifenóis e a principal desculpa dos pinguços para beber vinho todo dia e dizer que faz isso pela saúde... O trabalho do Joe Vinson não foi só medir a quantidade de polifenóis na pipoca, mas sim desenvolver um processo para medir, com precisão, a quantidade de polifenóis em uma amostra heterogênea como a pipoca. Segundo o Dr. Vilson, o problema da pipoca seriam a manteiga, o sal (ou açúcar) e o óleo, ou seja, tudo que diferencia a pipoca de um isopor...

Polifenóis, como o nome indica, são estruturas que possuem alguns fenóis, que são grupos químicos que têm uma hidroxila (OH) ligada a um anel aromático (aquele hexágono com bolinha ou ligações duplas alternadas dentro, ver próximo parágrafo). Abaixo estão alguns exemplos que peguei pela Internet.

Os polifenóis funcionam graças a uma propriedade do anel aromático: a ressonância. Simplificando, ressonância é uma propriedade do anel que faz com que alguns de seus elétrons sejam compartilhados por todos os seus carbonos. Na figura abaixo, na parte de cima, estão representadas as ligações duplas mudando de lugar. É por causa desta "migração" das ligações duplas, que começaram a representar o anel aromático com uma bola no meio de um hexágono, como na parte de baixo da próxima figura. Esta bola representa as ligações que mudam de lugar.

O polifenol tem uma propriedade interessante: ele pode reagir com radicais livres no nosso corpo, desativando estes radicais e, ao mesmo tempo, fazendo de si mesmo um radical livre, mas muuuuuito menos reativo, por causa da ressonância. Essa mesma estratégia dos polifenóis no nosso corpo, a gente usa para preservar os polímeros com aditivos chamados de antioxidantes fenólicos, que estabilizam os radicais que estragam os plásticos. A química é versátil, não? :)   (Uma explicação simplesinha, com um esquema bonitinho da ação de um antioxidante fenólico, mas em inglês, você pode encontrar nesse link aqui).

A conferência do Dr. Joe Vinson para a imprensa está aqui (o garoto ao lado, com cara de alegre, foi o aluno do Dr. Vilson que fez o trabalho). Esse pesquisador gosta de estudar alimentos e tem trabalhos com chocolate, café e outras coisas gostosas!

Para vestibulandos e estudantes: Uma ligação covalente ocorre quando dois átomos compartilham elétrons da última camada. No ensino médio, a gente costuma discutir a quebra heterogênea de ligações, quando falamos de ácidos, para explicar, por exemplo, a ionização do ácido clorídrico (HCl) formando um H+ e um Cl-. Neste caso, os dois elétrons da ligação H-Cl ficam com o cloro enquanto o hidrogênio fica sem nenhum dos elétrons da ligação covalente. Há outro tipo de quebra de ligação, a quebra homogênea, onde cada um dos átomos fica com um dos elétrons da ligação covalente. Neste caso, os dois átomos, com apenas um dos elétrons da ligação covalente, fica com apenas sete elétrons e são chamados de radicais livres. E é justamente por terem sete elétrons que são muito reativos, já que a maioria dos elementos se estabiliza com oito elétrons na última camada.

Passando roupa com ferro a vapor (transição vítrea 3)

Passar roupa também tem a ver com a transição vítrea de polímeros (assunto abordado nos posts sobre chiclete no cabelo e sobre potes de plástico quebradiços). Nesse post vamos falar especificamente do caso das roupas de algodão, que tem um polímero natural usado já desde longa data pelo homem: a celulose. A celulose é um polímero feito de açúcares, representado na figura abaixo.

Representação de várias cadeias de celulose, mostrando a interação intermolecular entre as cadeias.

A celulose tem uma temperatura de transição vítrea. Acima desta temperatura as cadeias ganham mais flexibilidade. Só que para a celulose, esta temperatura está bem acima da temperatura ambiente, o que faz necessário usar um ferro aquecido para chegar na temperatura de transição vítrea e poder tirar o amassado da roupa. Mesmo assim precisamos fazer muita força para conformar a celulose o suficiente e fazer com que o tecido obedeça à força que o ferro exerce e fique retinho. Para isso, minha mãe tinha uma dica: passar a roupa sem estar completamente seca, com ainda um restinho de umidade, assim dava menos trabalho passar roupa. Se a roupa já estivesse muito seca quando ela lembrava de tirar do varal, ela espirrava um pouquinho de água na hora de passar, dando o mesmo resultado. Esse truque funciona porque a água interage bem com a celulose (estudantes: a celulose não dissolve na água, mas a água consegue penetrar na celulose por causa das pontes de hidrogênio!), atuando como plastificante e dificultando as interações da figura acima, tornando a celulose mais flexível. Hoje em dia, existem os ferros de passar roupa como o da figura abaixo, para colocar a água como vapor e facilitar todo o processo.

Ferro de passar roupa com saída para o vapor de água,

No próximo post vamos falar de como a água ajuda a grudar o selo na carta, atuando como plastificante.

Porque lambemos selo prá grudar na carta? (transição vítrea 4)

Depois de falar sobre transição vítrea de chicletes no cabelo, de potinhos que se quebram no congelador e de passar roupa com vapor, vamos falar sobre adesão de selos que a gente lambe! Os selos antigamente eram feitos com adesivos derivados de gomas naturais e de amido, mas eles degradavam com o tempo e auxiliavam na deterioração do papel usado no selo. Hoje usa-se goma arábica (retirada do exudado de uma árvore chamada acácia) ou álcool polivinílico (PVA), com a adição de alguns auxiliares. Mas para que precisamos lamber os selos?

Os polímeros usados nas costas do selo são polímeros com bastante afinidade com água, e portanto permitem que a água permeie pelo polímero, exercendo o efeito de plastificação exposto nos posts anteriores.

Representação da unidade repetitiva do álcool polivinílico.

Cristais de goma arábica, extraído de exudado de acácias.

Após lamber o selo, a umidade da língua permeia pelo polímero nas costas do selo, exercendo efeito plastificante (leia aqui o post sobre isso) e tornando o adesivo do selo mais flexível. Aí vem o truque: ao apertar o selo contra o papel do envelope, a camada de adesivo polimérico, por ter ganho flexibilidade com a água da saliva, permeia pelas camadas superiores do papel do envelope, aderindo nele e mantendo o selo grudado, mesmo depois de seco.

Abaixo segue uma piadinha infame sobre selos e cuspe que achei na internet... :)

"Eles fizeram um recall daquela série de selos de advogados famosos... As pessoas estavam cuspindo do lado errado."

Potes de plástico que quebram no congelador (transição vítrea 2)

Em post anterior sobre chiclete no cabelo, falamos um pouco sobre uma propriedade de polímeros chamada transição vítrea. Abaixo da temperatura de transição vítrea, os polímeros são rígidos e sem flexibilidade. Acima desta temperatura, os polímeros são mais flexíveis.

Esses dias eu me deparei com essa transição, quando estava comendo em um fast food com minha sobrinha Natalie e, na hora da sobremesa, comemos um brigadeiro de potinho, mas o potinho veio quebrado. Ao olhar sobre o que esse potinho era feito, POLIPROPILENO, podíamos dar um belo chute sobre a origem das rachaduras: a sua transição vítrea! A transição vítrea do polipropileno está por volta de zero graus centígrados, podendo variar de acordo com tamanho de cadeia e outras coisas.

 

Potinho de brigadeiro quebrado possivelmente por ação mecânica abaixo da temperatura de transição vítrea.

Quando colocamos polipropileno no congelador, coisa que a rede de fast food deve ter feito, já que eles não devem preparar o brigadeiro de potinho na loja, ele fica mais frágil a pequenos impactos. Uma queda da caixa que guarda os potinhos, ou um impacto durante o manuseio à baixa temperatura, são capazes de quebrar o polipropileno. Já me aconteceu com potinho de supermercado, que também são feitos de polipropileno, quando usei para congelar comida. Uma pancadinha ou um esforço extra para abrir a tampa sem esperar o pote esquentar um pouquinho, ele já quebra. Para saber se o potinho é de polipropileno, olhe a numeração no símbolo de reciclagem: 5 é o número do polipropileno, como na foto abaixo.

Destaque na identificação do potinho, evidenciando se tratar de polipropileno (o número 5 dentro do símbolo de reciclagem e a sigla PP).

Mas existem potinhos de polipropileno que aguentam as baixas temperaturas de um freezer sem perder tanto as propriedades mecânicas. Basta colocar uma coisa chamada plastificante. Plastificantes são moléculas pequenas que penetram na massa polimérica e diminuem a temperatura de transição vítrea. Esse recurso permite aumentar a flexibilidade dos polímeros, diminuindo a temperatura de transição vítrea. Nos próximos posts, vamos explicar outros exemplos de uso de plastificantes no nosso cotidiano, por exemplo, como o vapor que ajuda a passar a roupa e como a lambida ajuda a colar selo: tudo obra da ação plastificante!!!!! :)

Aventuras de um pai nerd 3: Como tirar chiclete do cabelo (transição vítrea 1)

Quando uma criança chega em casa com chiclete grudado no cabelo, a reação pode ser cortar esse cabelo, mas para quem conhece um pouco de ciência a solução pode ser outra. Tirar chiclete de cabelo, passar roupa com vapor d'água e potinhos de plástico que quebram quando saem do congelador tem a mesma explicação, a transição vítrea de polímeros. As transições de fase mais famosas são fusão, ebulição, condensação e congelamento. Essas transições funcionam muito bem para moléculas pequenas, mas as moléculas bem maiores, como os polímeros, tem uma transição a mais: a transição vítrea. Abaixo da temperatura de transição, os polímeros são rígidos e sem flexibilidade e acima desta temperatura eles ganham flexibilidade. O chiclete é um exemplo disso, ele é feito a partir de vários tipos de polímeros, com uma coisa em comum: a temperatura de transição vítrea próxima à do corpo humano. Assim quando colocamos o chiclete na nossa boca, com temperatura acima da sua transição vítrea, ele fica mais maleável e podemos mascá-lo, fazendo com que ele libere as substâncias doces ou coloridas que estão misturadas nele. O problema ocorre quando alguém gruda um chiclete mastigado no cabelo de outra pessoa, por exemplo, quando eu grudei um chiclete no cabelo da minha irmã (ela já me perdoou...). 

Para tirar o chiclete do cabelo temos que levar a temperatura desse chiclete para bem abaixo de sua transição vítrea, quando podemos tirá-lo do cabelo por estar mais quebradiço. Para testar que isso é verdade, basta mascar um chiclete e colocar um pouquinho de gelo quebrado na boca, para ver como ele fica rígido na sua boca.

Para tirar o chiclete do cabelo ou da roupa onde ele grudou, uma boa dica é garantir que o gelo esteja bem abaixo dos zero graus, quando a água congela. Alguns congeladores auto-limpantes tem temperatura oscilante próxima a zero graus, portanto, menos gelado que o feito em freezers, que tem temperatura de 18 graus negativos. Portanto use gelo de freezer para tornar o chiclete mais quebradiço.

Em outros posts vamos falar mais da transição vítrea no cotidiano, como o uso de vapor para passar roupas e porque alguns potinhos de supermercado quebram se forem usados para congelarcomida.

Vinagre em travessa de alumínio e prego/panela de ferro: Cuidado!!!!

Esses dias eu estava assistindo um programa de culinária (Donna Hay, no Fox Life) e ela estava ensinando a fazer um pernil de carneiro no vinagre balsâmico. Durante o preparo ela recomendou usar travessa de cerâmica esmaltada ou de vidro para ir ao forno, pois o vinagre atacaria o alumínio da travessa. Era a deixa prá gente falar de química aqui no Pasquímico!

Alguns metais são encontrados na forma reduzida na natureza, ou seja, não precisam ser tratados para obter o metal na sua forma brilhante, como o ouro, a prata e o cobre. Outros são encontrados na forma de minério, ou seja, estão oxidados, como o ferro e o alumínio. É que os diferentes metais tem diferentes comportamentos frente a água (presente abundantemente no nosso planeta) ou ácidos. Enquanto alguns são inertes neste meio, como o ouro, outros são reativos, como o ferro e o alumínio. A forma como os metais são encontrados na natureza depende do comportamento perante a água e a meios ácidos, já que toda chuva sempre é ácida (toda chuva tem pH por volta de 5, por causa do CO2 do ar, o problema é quando tem outros poluentes no ar, como o SO3, que acidificam mais ainda a chuva, recebendo o nome de chuva ácida). Portanto, colocar coisas ácidas em recipientes de alumínio acaba levando a contaminação com alumínio oxidado, o que não é muito saudável. O mesmo pode acontecer com aquela macarronada que se guarda na geladeira dentro da panela, já que o molho de tomate é ácido.

Para os vestibulandos: No ensino médio. Esta característica é apresentada na tabela de potenciais de oxidação, quando se estuda eletroquímica. Nela convencionou-se que o potencial de oxidação do H2 em H+ é zero, e acima de zero estão os que se oxidam em uma pilha com eletrodo de hidrogênio e abaixo de zero estão os que se reduzem em uma pilha com eletrodo de hidrogênio. Para saber mais sobre o eletrodo padrão de hidrogênio, leiam o artigo “Eletrodo de hidrogênio – O que há nos livros didáticos além de E^o = 0?” (http://www.quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2009/vol32n4/40-ED08201.pdf). Não se assuste com a parte da equação de Nernst. Se você não a conhece, atenha-se a entender os equívocos na descrição do eletrodo em livros didáticos e nas discussões qualitativas sobre o tema. Leia também o artigo recomendado ao fim da postagem, tem uma abordagem química adequada e uma boa associação com o cotidiano.

Outro fato da cozinha relacionado com oxidação de metais, é o cozimento de comida com a imersão de pedaços de ferro no alimento que está sendo cozido, porque liberaria ferro na comida. Em primeira análise faz sentido, uma vez que o meio ligeiramente ácido, que você consegue colocando limão, laranja, tomate ou vinagre na comida, acaba oxidando o metal, liberando ferro na comida. O problema é saber se o pedaço de ferro que se coloca na panela é puro ou uma liga com outros metais, porque aí você também pode contaminar a comida com metais que não são bem vindos na nossa dieta. Verificar a origem e a qualidade do material, nesse caso, é fundamental para garantir sua saúde! Portanto, não façam como já vi uma vez em uma república: nunca coloquem um prego para cozinhar com sua comida, achando que sabem o que estão fazendo! Pregos não são feitos de ferro puro e podem contaminar sua comida!!! Leiam o artigo “Os mitos científicos: O uso de pregos no feijão para combater anemia ferropriva” (http://www.foco.fae.ufmg.br/pdfs/1296.pdf) para se informar.