"Subir na vida"

Decidi colocar este excerto porque a ciência é mais do que a actividade científica. Os cientistas por trás do nome revelam muitas vezes histórias de um interesse extraordinário.

Esse é o caso do físico Richard P. Feynman. Passagens deliciosas sobre a sua vida podem ser lidas no livro "Nem sempre a brincar, Sr. Feynman!"

A passagem que se segue é, a meu modesto ver, sublime! Uma verdadeira lição de vida...

"Uma vez, na década de 50, quando regressava de barco do Brasil, fizemos escala por um dia na Trindade, e resolvi então visitar a capital, Port of Spain. Naquela altura, sempre que percorria uma cidade, interessava-me sobre tudo ver os bairros pobres – a fim de conhecer a vida ao fundo da escala.

Percorri demoradamente a pé as colinas, no bairro negro da cidade. No regresso um táxi parou e o motorista disse: – Eh, cavalheiro! Quer ver a cidade? São só cinco biwi.

Respondi: – Está bem. – E entrei no táxi.

O motorista arrancou logo, começando a subir a caminho de um palácio, dizendo: – Vou-lhe mostrar todos os sítios bonitos.

Disse-lhe: – Não, obrigado; isso é igual em todas as cidades. Quero ver a parte degradada da cidade, onde vivem as pessoas pobres. Já vi o cimo das colinas.

– Oh! – disse ele, admirado. – Tenho muito gosto em lha mostrar. E quando terminamos vou-lhe fazer uma pergunta, portanto peço-lhe que veja tudo com muita atenção.

E levou-me então a um bairro – deveria ter sido um projecto de urbanização – e parou defronte de uma casa pré-fabricada. Não tinha praticamente nada lá dentro. Estava um homem sentado nos degraus da frente. – Vê aquele homem? – disse-me. – Tem um filho a estudar para médico em Maryland.

Depois escolheu mais alguém dali para que eu pudesse ver como viviam. Era uma mulher com os dentes todos podres.

Lá mais adiante, parámos e apresentou-me a duas mulheres que admirava. – Conseguiram arranjar dinheiro para comprar uma máquina de costura e agora fazem vestuário para as pessoas daqui. – anunciou, orgulhoso. – Quando fez as apresentações, disse: – Este homem é professor, e o mais interessante, é querer ver os nossos bairros.

Vimos muitas coisas, e no fim o motorista do táxi disse-me: – Agora, Professor, aqui vai a pergunta: viu que os indianos são tão pobres, ou às vezes ainda mais, como os negros, mas conseguem lutar para subir na vida de algum modo – este homem mandou o filho para a universidade; aquelas mulheres montaram um negócio de costura. Mas a minha gente não passa da cepa torta. Porquê?

Disse-lhe, logicamente, que não sabia – que é a minha resposta a quase todas as perguntas –, mas não a aceitou, vinda de um professor. Procurei arranjar qualquer motivo que me parecesse plausível e acabei por lhe dizer: – Há na Índia uma longa tradição subjacente à vida, que provém de uma religião e de uma filosofia de milhares de anos. E estas pessoas, embora não estejam a viver na Índia, continuam a transmitir essas tradições sobre os aspectos importantes da vida – tentando construir para o futuro e apoiar os filhos no esforço – que lhes foram chegando ao longo dos séculos.

Prossegui: – Penso que, infelizmente, a vossa gente não teve oportunidade de desenvolver uma tradição tão longa ou, se alguma vez o fez, perdeu-a em consequência da conquista e da escravatura. – Não sei se seria verdade, mas era o meu palpite.

O motorista do táxi achou que era uma boa observação e disse que também planeava construir um futuro: apostara algum dinheiro nos cavalos, e, se ganhasse, compraria o seu próprio táxi e ficaria muito bem de vida.

Tive pena dele. Disse-lhe que apostar nos cavalos era uma péssima ideia, mas ele insistiu em que não havia outra alternativa. Boas intenções não lhe faltavam, só que o eu método ia ser o recurso à sorte.

Resolvi ficar por ali com as especulações, e levou-me ao local onde havia uma charanga a tocar uma música calipso óptima, que m proporcionou uma tarde muito agradável."

Excerto retirado do livro "Nem sempre a brincar, Sr. Feynman!"

Escurecimento enzimático

Depois de prepararmos uma salada de fruta com pêras, bananas, maçãs e pêssegos verificamos que a fruta começa a ficar escura. Por que tal acontece? A verdade é que se acrescentar sumo de laranja à salada, as frutas já não escurecem. Por que será? Como podemos então evitar que as frutas não escureçam? E será sempre indesejável o escurecimento das frutas?

O escurecimento verificado corresponde a uma reacção de oxidação que ocorre em frutas e vegetais. Quando em contacto com o oxigénio do ar, ocorre a transformação de compostos fenólicos (substâncias encontradas em vegetais e frutas) em polímeros coloridos (moléculas de melanina). Essa reacção pode causar mudanças indesejáveis. Além do escurecimento da superfície da fruta ou verdura pode ocorrer a deterioração de aroma e a diminuição do valor nutricional de muitos alimentos.

Quercetina. Composto fenólico encontrado nas maçãs.

É digno de nota que este fenómeno acontece somente em alimentos ricos em compostos fenólicos, substâncias incolores, que sofrem oxidação quando em contacto com o oxigénio do ar. Esta reacção é catalisada por uma enzima chamada polifenoloxidase, presente nos cloroplastos das células do fruto, formando orto-quinonas e água. Estes produtos reagem espontaneamente entre si formando moléculas de melanina que possuem uma coloração característica castanho-escura.

Esquema da estrutura da superfície molecular da polifenoloxidase.

O que acontece é que, ao cortar frutas como maçã, pêra, banana, tâmaras, cacau, batatas, mandioca e vagem, entre outros, ocorre o rompimento das células e, posteriormente, a libertação de vários exemplares da polifenoloxidase. Deixando-os em contacto com o oxigénio por alguns minutos ele escurecem ficando com manchas castanhas.

O escurecimento enzimático pode ser usado de forma desejável pela indústria de alimentos, na maturação de tâmaras, processamento de cidras, fermentação de chás, secagem de grãos de cacau, desenvolvimento de cor e sabor do chá e do cacau e protecção contra micronutrientes.

Ao manipular frutas e verduras, para que essas não escureçam, podem utilizar-se gotas ou sumo de frutas cítricas como limão e laranja, diminuindo dessa forma o pH da fruta, retardando a influência da enzima que desencadeia o escurecimento.

O termómetro e a constante de Boltzmann

Para os físicos, uma medição de temperatura é mais do que ler uma coluna de mercúrio, ou de álcool. A unidade absoluta de temperatura é o kelvin e foi definida como sendo 1/273,16 da diferença entre o zero absoluto e o ponto triplo da água — que corresponde ao par de pressão/temperatura em que as fases sólida, líquida e gasosa coexistem. Um kelvin corresponde ao incremento de um grau na escala Celsius.

O conceito de temperatura corresponde a uma medida da energia cinética média das partículas de um determinado corpo. A temperatura pode ser medida utilizando termómetros vulgares, que se baseiam na expansão térmica de um líquido.

No entanto, físicos inventaram um dispositivo electrónico capaz de medir a temperatura de um corpo. Esta medida utiliza uma relação interessante entre a temperatura de um corpo e uma constante universal — a constante de Boltzmann, valor relacionado à energia cinética das partículas.

O dispositivo baseia-se no facto de que numa matriz de junções do tipo móvel — camadas finas de isolantes, prensadas entre eléctrodos — a variação da condutância eléctrica é directamente proporcional ao produto da constante de Boltzmann pela temperatura.

Embora este tipo de termometria baseada no bloqueio de cargas eléctricas já apareça em alguns dispositivos específicos, as flutuações nas propriedades electrónicas tornavam as versões existentes pouco confiáveis a temperaturas muito baixas.

O termómetro criado por cientistas da Universidade de Tecnologia de Helsínquia funciona até 150 milikelvins. Físicos finlandeses acreditam que se poderá massificar a produção deste tipo de termómetros muito em breve.

Uma peça de teatro sobre segurança no laboratório

Por que não reflectir um pouco nas asneiras que muitos fazem nos laboratórios de Química?

Nada melhor do que a adaptação em português, da minha autoria, de uma peça de teatro que pode ser representada em qualquer escola:

Uma rapariga, vestida com roupa nova e sandálias, encontra-se numa bancada de laboratório desorganizada com uma mala e uma lancheira. Um rapaz, de calções e sandálias, entra e cumprimenta-a. Eles são companheiros de laboratório e têm que realizar uma experiência, relativa a uma aula a que faltaram. Foram para o laboratório sem conhecimento do professor. Ela estava a usar os óculos de segurança como bandelete, enquanto aquecia um tubo de ensaio (com a boca virada para ela), cheio de um líquido colorido, sobre uma chama muito alta de um bico de Bünsen. Junto do bico de Bünsen encontra-se um frasco de um reagente com o rótulo “ÉTER”.

Ela: Caramba, pensei que nem vinhas, por isso fui começando a experiência.

Ele: Desculpa o atraso mas o meu prof. nunca mais se calava. Preciso mesmo de fumar um cigarro. Tens lumes?

Ela acende o cigarro dele com o bico de Bünsen. Ele depois coloca o cigarro aceso perto do frasco de éter.

Ela: Olha, eu trouxe alguns snacks para comermos durante a tarde. Queres um? Toma lá umas batatas fritas.

Ele: Obrigado, estou esfomeado... ... ... Bah, estão sem-sal. Tens aí sal?

Ela: Sim, um destes reagentes é cloreto de sódio.

Ela olha para dois frascos que contém sólidos brancos.

Vamos lá ver qual deles é que é.

Eles colocam os dedos dentro dos frascos e provam cada um dos sólidos.

Se quiseres, tens aqui um sumo para partilharmos.

Enquanto ele abre o refrigerante e coloca quantidades iguais em duas provetas limpas, ela põe batom.

Ele: Bem, acho que é melhor começarmos porque senão nunca mais saímos daqui. Sabes qual é a experiência que temos que fazer?

Ela: Sim acho que é aquela sobre titulações. Trouxeste o teu manual de laboratório? Esqueci-me do meu.

Ele tira o livro da sua mochila e dá-lhe. Ela folheia o livro e encontra a experiência.

Aqui está. Titulações ácido-base. Aqui diz que é preciso pipetar 25 mL de ácido clorídrico para um Erlenmeyer. Qual deles é que é?

Ele pega num frasco (já com a boca partida), depois muda de ideias, pousa o frasco no sítio e resolve pegar noutro que não está partido.

Ele: Aqui está.

Ela: Ok.

Ela lê um pouco mais no manual.

Porque não fazes isso enquanto eu encho uma bureta com a solução de hidróxido de sódio?

Ele pipeta o ácido com a boca directamente do frasco do reagente. Ele deixa a rolha do frasco na banca. Ao encher a bureta, ela derramou hidróxido por toda a bancada e limpou tudo com as mãos, colocando o excedente de hidróxido no frasco do reagente. Entretanto continua a ler o procedimento no manual.

Agora aqui diz para diluir o ácido com 30 mL de água e misturar bem.

Ele mede o volume de água e coloca na solução ácida.

Ele: Arranja-me qualquer coisa para agitar.

Ela entrega-lhe o termómetro, e ele mexe o ácido e a água com ele. Ele limpa o termómetro na sua camisa.

Ela: Agora temos que adicionar gradualmente o hidróxido ao ácido até ao ponto final.

Ela começa por adicionar rapidamente hidróxido da bureta mas não verifica mudança de cor. Eles continuaram a adicionar até esvaziar a bureta.

Ele: Caramba, isto não parece estar a funcionar. Deve haver qualquer coisa de errado com estes compostos.

Ele tira a rolha dos frascos de reagentes e começa a cheirar.

Humm... Parecem-me ok. Tens a certeza que leste todo o procedimento?

Ela folheia freneticamente o manual de laboratório.

Ela: Penso que li tudo. Ah! Se calhar esquecemo-nos de alguma coisa. O que é um indicador?

Ele: Isso quer dizer que vamos ter que começar tudo de novo?

Ela começa a olhar para o peróxido de hidrogénio e para o iodeto de potássio.

Ela: Humm... Vamos nos divertir um bocado. Gostava de saber o que acontece quando misturo estes dois compostos.

Ela coloca cerca de 50 mL de H₂O₂ num gobelé de 100 mL que tinha 5 mL de detergente para a loiça.

Ele: Acho que não devias fazer isso.

Ela: Oh, não te preocupes. Os professores não devem deixar nada perigoso no laboratório, não achas?

Ela adiciona uma espátula de KI ao gobelé. Eles observam espantados enquanto uma grande coluna de espuma sobe e transborda o gobelé.

Ele: Oh!!! Acho que é melhor livrarmo-nos das provas e voltar noutro dia.

Eles viraram tudo pelo esgoto da banca e saíram sem lavar o material.

Adaptado de Patricia S. Hill, Thomas G. Greco, J. Chem. Educ., 72 (12), 1126 (1995).

A maionese

Sabe-se que água e azeite não se dão, não se misturam. Se misturarmos água e azeite, após algum tempo, a mistura separa-se em duas fases, a água em baixo e o azeite em cima. Será então possível que as moléculas de azeite e as de água estabeleçam uma ligação para formarem algo?

A maionese é feita a partir de gemas de ovo, vinagre e azeite. As gemas de ovo contêm bastante água na sua composição, cerca de 50 %, e o vinagre é constituído quase só por água. Então como podemos conseguir uma emulsão, a maionese, a partir de água e azeite? Para compreender este facto, nada melhor do que um divertido diálogo imaginário entre os intervenientes:

Vinagre - Chamo-me vinagre, nome que me vem directamente do meu pai – o vinho. Vinagre quer dizer “vinho acre” (ou vinho azedo) e, na verdade, eu mais não sou de que um vinho modificado por certos micróbios – as bactérias Acetobacter – que transformam o álcool etílico em ácido acético. Por vezes sou mal interpretado, porque quando “me chegam cá os azeites” é que se vê a minha acidez...  Mas sou um óptimo conservante; consigo impedir que os micróbios se desenvolvam nos alimentos.

Azeite  - O meu nome é azeite, e a minha mãe é a azeitona. A minha tristeza é que, para eu vir ao mundo, ela teve que ser toda espremida. Mas já se sabe que dar à luz nunca é fácil. Sou da família das gorduras (os químicos chamam-nos lípidos), tenho montes de ácido oleico e dou aos alimentos a possibilidade de ficarem mais macios e de serem cozinhados a temperaturas mais elevadas do que com a água. Por isso, ficam mais saborosos.

Vinagre - Alto lá!  Já me estás a insultar! Sim, porque eu sou mais água do que ácido; aliás sou mesmo quase só água. E também te digo que, com a água, os alimentos ficam mais saudáveis, mantêm os sabores originais e são muito melhores para as pessoas doentes. E, já agora, se há coisa que detesto é mesmo a gordura. Contigo não quero ligações, não tens nada que me atraia.

Azeite – Olha, meu caro, esse teu ódio é 100 % correspondido. Sempre que encontro água, junto-me logo às gorduras minhas amigas e fazemos uma roda onde tu não entras nem por nada.

Ovo – Que pena me faz ouvir-vos nestas zangas constantes! É que no mundo da cozinha nem há bons, nem há maus. Todos somos necessários e temos é que trabalhar em conjunto. Eu, como sabem, também tenho muita água e gordura (para além de proteínas e outras coisas que tais), vivo bem satisfeito e sou muito apreciado. Chamam-me para montes de pratos. Quem sabe se juntos não poderemos fazer uma associação deliciosa, bonita e útil? Eu tenho uma molécula – a lecitina – que penso que pode entrar em conversações convosco e tentar pacificar as vossas relações. Já tem feito bom trabalho noutras situações; é uma conciliadora nata, quase uma mensageira da paz... E tenho também umas proteínas nos ovos que fazem um trabalho semelhante e com bons resultados.

Lecitina – Ouvi falar no meu nome, chamaram-me? Ai, já estou a ver o que se passa. É mais uma vez o vinagre e o azeite a implicarem um com o outro. Isto das polaridades tem mesmo que se lhe diga; vocês são realmente imiscíveis! Mas eu sugeria-vos uma coisa. Sou assimétrica e tenho 3 braços. Não é que seja bonito, mas acaba por dar jeito nalgumas situações. E posso tentar estabelecer uma ligação com o azeite com os meus dois braços mais compridos e com o outro dava a mão à água. Outros familiares meus, os detergentes, já têm feito isto e tem resultado. Que dizem?

Azeite - À partida vou desconfiado, digo já. Sou como os gatos, desconfio sempre da água e como o vinagre é mais água que outra coisa... Não é coisa que me entusiasme, mas...

Vinagre - Cá por mim posso tentar, mas se vejo o azeite a juntar-se, gota a gota, sou eu mesmo que o atiro ao ar e, como é tão leve, vai por fora que é um mimo.

Lecitina – Bom, parece-me então que podemos experimentar. Que tal? Mas volto a lembrar, nada de grupinhos!

E foi assim criada uma associação perfeita, tão a gosto de todos nós… a MAIONESE!!!

Baseado em Guerreiro, Margarida; Mata, Paulina. A Cozinha é um Laboratório. Lisboa: Fonte da Palavra, Lda. 2ª ed. (2010).

Explorar o espectro visível

O dias nublados são inimigos da energia solar. A maioria das células fotovoltaicas reage apenas a uma parcela estreita do espectro electromagnético - e é exactamente essa porção do espectro que as nuvens tendem a bloquear. O problema pode ser resolvido com camadas de diferentes materiais (sensíveis às diferentes parcelas do espectro), porém, isso encarece grandemente as células.

Uma equipa da Ohio State University, liderada pelo químico Malcolm Chisholm, adoptou uma abordagem substancialmente diferente. Eles doparam um polímero normalmente utilizado em semicondutores — denominado oligotiofeno — com átomos de molibdénio e tungsténio. O resultado foi um material que gera energia quando exposto à radiação de comprimento de onda de 300 nm (ultravioleta) a 1000 nm (infravermelho). As células tradicionais, feitas à base de silício, ao contrário, respondem melhor a partir de 600 nm (cor-de-laranja) até 900 nm (vermelho-escuro). O novo polímero pode trabalhar numa faixa bastante mais alargada dado que apresenta propriedades de fluorescência e fosforescência.

A maioria dos materiais de células solares manifesta apenas fluorescência; a radiação solar visível incide no colector e excita os electrões a estados de energia elevados, fazendo-os retornar ao estado fundamental, emitindo luz. Geralmente, a fluorescência não é visível dado que o comprimento de onda da luz emitida corresponde a radiação infravermelha, ou então simplesmente porque a luz é fraca demais para ser vista à luz do dia. Alguns projectos de células solares reutilizam essa radiação libertada para aumentar a sua eficiência. Contudo, alguns electrões são de tal forma excitados que deixam de estar sob a influência do núcleo atómico que orbitam. São esses electrões que estão na base da corrente eléctrica gerada.

Molibdénio

No entanto, esses electrões não ficam livres por muito tempo — apenas trilionésimos de segundo. Eles podem voltar ao seu estado fundamental ainda antes de serem utilizados para produzir corrente eléctrica. Essa é uma das principais razões pelas quais uma célula solar não funciona com 100 % de eficácia.

O polímero que a equipa da Ohio State University desenvolveu apresenta também fosforescência, como alguns brinquedos que brilham no escuro. No fenómeno de fosforescência, os electrões mantêm a sua energia por muito mais tempo que na fluorescência e, assim, permanecem livres por mais tempo.

Tungsténio

Esse resultado é devido à dopagem que o material foi alvo. O tungsténio e o molibdénio são átomos metálicos que possuem muitos electrões disponíveis na banda de condução (em comparação com os electrões disponíveis somente no polímero). Além disso, as configurações electrónicas dos metais permitem que os electrões permaneçam por muito mais tempo fora da influência do núcleo atómico.

Baseado na revista Scientific American Brasil de Fevereiro de 2009.

Culinária criogénica

Desde a descoberta do fogo por parte do Homem que a palavra “cozinhar” pressupõe, grosso modo, o processo a partir do qual se sujeitam alimentos a temperaturas elevadas com o objectivo de alterar quimicamente a sua cor, sabor e textura.

No entanto, o advento da criogenia entregou aos chefs uma nova, preciosa e estimulante ferramenta – azoto líquido – para transformar a comida em divertidas e surpreendentes maneiras. Isto possibilita, entre outras coisas, escalfar óleo, esmigalhar queijo, fazer farinha de ervas aromáticas e ralar carne. Além disso, quem de nós não conhece o gelado instantâneo feito a partir de azoto líquido?

Azeite congelado

Durante muitos anos, a substância mais fria que os chefs podia utilizar nas suas receitas era o gelo seco (dióxido de carbono sólido), que sublima directamente em CO₂ gasoso a – 78 ⁰C. Apesar do gelo seco possuir interessantes aplicações culinárias, o seu estado físico limita a sua utilização. Por outro lado, o azoto líquido ferve a uma temperatura muito mais baixa: – 196 ⁰C, aproximadamente tantos graus abaixo de zero como o óleo quente de uma fritadeira tem acima de zero.

Além disso, devido ao facto de o azoto líquido derreter antes de vaporizar, ao contrário do gelo seco, o azoto pode ser armazenado como líquido e, posteriormente, derramado sobre a comida, ou depositado numa tijela.

Azoto líquido

Pelo facto do azoto líquido possuir um quinto da viscosidade da água e uma tensão superficial muito baixa, este líquido flui rapidamente através das fissuras dos alimentos. Uma técnica que é utilizada para melhorar a confecção de hamburger's consiste em cozinhá-los em lume brando de modo a que a carne fique mal passada; mergulhar o hamburger em azoto líquido para congelar a parte exterior do mesmo e, por fim, fritar o hamburger a alta temperatura formando uma crosta castanha perfeita sem que o interior fique mal passado.

Deliciosos hamburgers

A velocidade é crucial para congelar alimentos sem danificar a sua textura. Geralmente, quanto mais rápido é o processo de congelamento, menor a dimensão dos cristais de gelo e menor o rompimento das estruturas celulares do alimento. Desde os anos 70 que os chefs têm utilizado o azoto líquido para confeccionar gelado com textura extremamente suave. Contudo, só recentemente é que os chefs começam a utilizar esta ferramenta para conservar alimentos bastante delicados, como por exemplo, o foie gras. Por fim, como a utilização do azoto líquido na culinária é ainda bastante recente, muitas novas técnicas estão ainda para ser descobertas.

Baseado na revista Scientific American de Agosto de 2011.