A civilização Maia e mexicana (principalmente a Asteca) consideravam o cacau o fruto dos deuses, por isso os alimentos derivados dele eram dignos apenas de sacerdotes. Atualmente, isso não mudou muito, vide, por exemplo, o preço dos ovos de chocolate nas prateleiras dos supermercados.
Os ovos de chocolate são uma tradição no dia de páscoa e por esse motivo o Infomol de hoje vai trazer um pouco de conhecimento sobre esse alimento tão distinto e saboroso: O chocolate em todas as suas formas.
A manteiga de cacau é um dos principais componentes do chocolate. Ela é formada por triglicerídeos que a temperatura ambiente podem formar até 6 tipos de cristais, com propriedades distintas, chamados polimorfos. Cada um desses polimorfos possui pontos de fusão diferentes. O polimorfo I e II derretem facilmente quando estão sobre a mesa e são encontrados em coberturas de bolos; os polimorfos III e IV são um pouco mais resistentes, mas derretem na mão (causando uma sujeira quando o chocolate está no bolso da calça!); o polimorfo V é o desejado em um bom chocolate, possui uma boa resistência e derrete na boca; por fim, o polimorfo VI é o mais denso, cristalino e quebradiço, é o mais estável dos seis.
Por que será que o chocolate derretido (por uma tarde no bolso) e resfriado novamente é tão diferente do chocolate recém tirado da prateleira?
Poucas coisas permanecem iguais. Ao derreter, o polimorfo V da manteiga de cacau é perdido e com ele suas propriedades. Em química, chamamos isso de mudança de fase.
Por que um chocolate embalado por muito tempo fica duro, quebradiço e com um pó branco?
Toda a manteiga de cacau "quer" ser o polimorfo VI e com muita paciência consegue. Ele é o estado mais estável e denso dos cristais da manteiga de cacau. A cor branca e dificuldade de derreter na boca são típicos desse polimorfo.
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Vidro temperado e algumas ligas metálicas passam por processos térmicos para obtenção de propriedades específicas. O chocolate também passa por uma temperagem que visa cristalizar o polimorfo V.
"Química é a ciência que estuda a composição, estrutura, propriedades da matéria, as mudanças sofridas por ela durante as reações químicas e sua relação com a energia."
A aminação redutiva de cetonas consiste em uma estratégia para preparação de compostos quirais de grande importância e valor agregado. De um modo geral, a aminação redutiva consiste em um modo de aminação que envolve a conversão de um grupo carbonila em amina através de um intermediário via amina.
Vamos tentar colocar as publicações em dia. Comecei esse blog como uma tarefa do meu curso de licenciatura, mas logo mudei para publicações à respeito do meu trabalho e assuntos do meu interesse. O problema é que tenho um péssimo hábito de não manter a rotina. Um dos meus objetivos é tentar fazer esse blog continuar, por uma questão pessoal e motivacional. Vou tentar trazer um pouco do que venho estudando, lendo e pesquisando. Boa leitura!
Essa semana estava fazendo algumas leituras e encontrei esse texto da professora Emily Rose Seeber (inclusive, já indico a visita ao seu endereço: https://www.emilyseeber.co.uk/) e decidi traduzi-lo. Ela trata sobre o uso de experimentações no ensino de química e ciências em geral, discutindo suas observações em termos de uma análise de sua prática docente e indica alguns pontos que traduzem uma boa aula prática.
Hoje trago para vocês uma dica especial: o PhET Simulações interativas
PhET é um site gringo especializado em simulações interativas para diversas áreas da ciência. É uma ótima plataforma para aprender através da experimentação, com toda a segurança que um ambiente virtual pode oferecer. Fundado em 2002 pelo Prêmio Nobel Carl Wieman, o projeto PhET Simulações Interativas da Universidade de Colorado (Boulder, EUA) cria simulações interativas gratuitas de matemática, física, química e biologia.
Os Jogos Olímpicos de Inverso de PyeongChang 2018 terminaram hoje com muita festa e alegria, deixando sua marca na história como jogos da união, esperança e conquistas. Particularmente, foi o primeiro ano que consegui acompanhar melhor esses jogos, pois o horário das disputas combinou com minha rotina. Assisti grande parte das competições com entusiasmo, apesar da insistente tendência dos comentaristas brasileiros tentarem forçar uma comparação entre as modalidades de inverno e o futebol. Essa comparação me deixou incomodado inicialmente, porém, depois de algum tempo, comecei a notar como essa analogia poderia ser útil. Partindo desse contexto, decidi explorar a similaridade entre os jogos de inverno e alguns aspectos do mundo da química atual, com especial interesse na síntese de uma substância que é a cara dos jogos olímpicos: o olimpiceno.
Existe algo de especial no esporte. Seja no ato de praticá-lo ou através de sua apreciação. O desafio da superação é instigante e sedutor. Ver atletas de praticamente todos os lugares do mundo se esforçando para ultrapassar seus próprios limites é algo que pode nos motivar a superar nossos próprios limites. O treinamento, o esforços e sacrifícios são fundamentais para conquistar esses objetivos. Do mesmo modo, a estratégia é uma peça fundamental. Os atletas e suas equipes trabalham em conjunto para descobrir como chegar mais rápido, como voar mais alto, como surpreender.
Paralelamente, os químicos também buscam superação. Utilizam seus conhecimentos e trabalham em conjunto para desenvolver ainda mais essa ciência. Seus esforços visam a obtenção de produtos que melhorem a qualidade de vida das pessoas, diminuam o desperdício e aumentem sua eficiência.
O olimpiceno é um composto químico orgânico idealizado em meados de 2010 como forma de celebrar os Jogos Olímpicos de 2012 em Londres (história interessante para ler na referência 2). Na época, houve uma "competição" no mundo da química para obtenção desse composto. Com um resultado positivo, no ano de 2012, o grupo de pesquisa do Professor David Fox, da Universidade de Warwick (UK), sintetizou o composto benzo[cd]pireno (nosso olimpiceno), gerando uma das imagens mais icônicas desse campo de pesquisa, através de microscopia de força atômica (AFM).
Imagem obtida por AFM do olimpiceno
O olimpiceno apresenta um sistema pi com 18 elétrons e é uma molécula plana, caracterizando um composto aromático. Porém, devemos levar em consideração que o anel central possui um grupo metilênico, sendo o único não aromático. Ao observar a disposição de seus anéis, percebemos a semelhança com o simbolo dos jogos olímpicos. Porém, além desse apelo publicitário (não posso deixar de lembrar que agora temos um carro voando pelo espaço...), existe uma grande importância na síntese desses compostos aromáticos fundidos, especialmente na área dos novos materiais e eletrônica.
Embora apresente uma estrutura relativamente simples, a obtenção do primeiro exemplar do olimpiceno pelo grupo do professor David foi uma tarefa árdua. Para preparação dessa molécula foram necessárias sete etapas reacionais. Esse número de etapas pode não parecer tão grande (meus próprios compostos finais do doutorado necessitam de oito etapas para obtenção), mas representa uma grande vitória para química.
Assim como nos jogos olímpicos, a ciência nunca para de te tentar superar desafios. É nesse contexto que a história do olimpiceno tem uma reviravolta e alcança um novo recorde. No início do mês de Fevereiro foi publicada uma comunicação na revista Angewandte Chemie com uma nova estratégia para obtenção de moléculas com anéis aromáticos fundidos. O grupo da Flórida, liderado pelo professor Igor V. Alabugin, conseguiu obter um derivado substituído do olimpiceno em surpreendentes duas etapas.
A etapa chave da síntese consistiu em uma ciclização radicalar intramolecular, seguida de uma hidrólise ácida, conforme o esquema abaixo.
Além da obtenção do composto olimpiceno, a estratégia proposta pelo grupo pode ser utilizada para preparação de versáteis moléculas poliaromáticas em poucas etapas, marcando mais um passo na pesquisa e desenvolvimento de novos materiais.
Desde a idealização de sua estrutura até o aperfeiçoamento e variação das metodologias de obtenção, o olimpiceno vem se mostrando não apenas um símbolo para os jogos olímpicos, mas também para o desenvolvimento da ciência química.
Não é novidade que estamos no meio de uma crise. Ela não é apenas financeira, mas institucional (e política). Neste contexto, a ciência brasileira sofre mais uma abalo nesta semana. No início do mês de Agosto foi anunciado que os alunos de Iniciação Científica (IC) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) que possuem bolsa do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) poderiam deixar de receber seu benefício no próximo mês. A falta de comprometimento com a pesquisa científica e os cortes orçamentários que o CNPq vem sofrendo nos últimos anos são a justificativa
Segundo foi noticiado pelo MCTIC (Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações, Comunicações e o que mais der para empurrar), o ministro Gilberto Kassab se reuniu na última quarta (02 de Agosto) com o atual presidente do CNPq, Mario Neto Borges, para discutir a grave crise orçamentária que a entidade vem enfrentando em virtude do contingenciamento de verbas do Governo Federal e a manutenção das bolsas e projetos de pesquisa.
O orçamento do CNPq aprovado para este ano é de R$ 1,3 bilhão, mas, por causa do contingenciamento, o órgão está autorizado a gastar apenas 56% disso (R$ 730 milhões). Até a última semana de Julho, já havia gasto R$ 672 milhões. Segundo Borges, a estratégia foi atrasar a aplicação do corte para o fim do ano (em vez de parcelá-lo mês a mês) para ganhar tempo, na esperança de que o ministério consiga desbloquear os recursos que foram congelados.
No dia 31 de Julho, antes da reunião entre MCTIC e o CNPq, a Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC) e a Academia Brasileira de Ciências (ABC) enviaram uma carta ao ministro Kassab, alertando para este colapso orçamentário do CNPq e pedindo o descontingenciamento de R$ 570 milhões do orçamento da agência. Esse é, aproximadamente, o valor que o órgão necessita para fechar as contas do ano, segundo Borges.
Segundo Borges, o CNPq financia estudos e pesquisas de cerca de 100 mil bolsistas brasileiros. O pagamento das bolsas de pesquisa referentes ao mês de agosto (a ser feito em setembro) está assegurado.
A preocupação de cientistas e dirigentes do CNPq e de outras entidades se refere aos meses seguintes, em meio ao contingenciamento de gastos do governo federal.
Kassab ressaltou que o MCTIC tem mantido diálogo com a equipe econômica pela recomposição orçamentária e a preservação de recursos para pesquisa científica. Destacou a importância da ciência para o país e reiterou que as bolsas de pesquisa científicas de responsabilidade do CNPq são fundamentais.
"Estamos em diálogo permanente com o governo, com os ministérios econômicos e trabalhamos com a perspectiva de suprir o que é necessário para o CNPq", disse o ministro.
Para o presidente do CNPq, Kassab transmitiu "confiança" à direção da agência. "Manifestamos a preocupação com relação a recursos e bolsas de pesquisa, e o ministro nos tranquilizou quanto à situação, nos deixou confiantes para continuar trabalhando pela normalidade no CNPq", afirmou Borges.
O momento que estamos enfrentando é bem complicado. Não apenas para a ciência, mas também para educação, saúde, segurança, infraestrutura. A falta de verba atinge praticamente todos os setores (menos, é claro, os mais fundamentais para se manter no poder).
Em meio a essas incertezas, a SPBC iniciou a campanha "Conhecimento sem Cortes" com o objetivo de conseguir mais investimentos para ciência tecnologia.
E nós, bolsistas de graduação e pós-graduação, devemos continuar atentos para que esse "Setembro sem bolsa" não chegue.
O Prêmio Nobel de Química 2016 foi atribuído conjuntamente a Jean-Pierre Sauvage (Universidade de Estrasburgo, Estrasburgo, França), Sir J. Fraser Stoddart (Northwestern University, Evanston, IL, EUA) e Bernard L. Feringa (Universidade de Groningen, Groningen, Holanda) "pela a concepção e síntese de máquinas moleculares".
Mas o que essas pequenas máquinas tem de tão especial, além, é claro de ajudarem em pequenos trabalhos? O que são máquinas moleculares? Da onde elas vieram? Para onde vão?
Essa história pode começar a ser contada a partir do final dos anos 50, quando o renomado cientista Richard Feynman (Prêmio Nobel de Física de 1965) fez sua palestra de encerramento do Encontro da Sociedade Americana de Física, intitulada: There's plenty of room at the bottom (Há muito espaço lá embaixo, tradução própria). Nessa apresentação, Feynman discutiu sobre a possibilidade de, em um futuro próximo, a humanidade chegar ao ponto de conseguir manipular a matéria em uma escala atômica, organizando átomos como peças de um quebra-cabeça minúsculo. A repercussão dessas ideias, pelo menos entre seus pares da época, foi a de uma utopia distante, algo não muito concreto. Hoje em dia, essa palestra é muitas vezes relatada como o prenúncio da nanotecnologia, termo criado cerca de quinze anos depois.
De fato, os últimos vinte e cinco anos apresentaram um rápido avanço da nanotecnologia, onde as pesquisas envolvendo as máquinas moleculares encontram-se. Em especial, o grande crescimento nessa área de pesquisa se deve aos enormes avanços nas técnicas de Síntese Orgânica, Instrumentação Analítica e, em grande peso, a criatividade, engenhosidade e dinheiro de pesquisadores.
O que são essas Máquinas Moleculares?
Elas nada mais são do que um número discreto de componentes moleculares que desempenham um movimento mecânico (output) em resposta a estímulos específicos (input).
Um exemplo desse comportamento pode ser ilustrado com os Catenanos, um conjunto de macro anéis conectados entre si como elos de uma corrente. Na figura abaixo está uma estrutura de um catenano formado por dois macro anéis, fechados entre si e coordenados a um cation metálico de Cobre (Cu). Quando o cation é oxidado/reduzido ocorre uma rotação de um dos anéis em relação ao outro.
Figura 1. Movimento Eletroquimicamente Controlado em um Catenano
De modo geral, podemos classificar as máquinas moleculares em dois grandes grupos: sintéticas (como o catenano da figura acima) e biológicas (como os ribossomos!).
Dentro do grupo das máquinas moleculares sintéticas, podemos ter as subdivisões de acordo com o tipo de trabalho que realizam (sensor, "armadilha" de íons, motor molecular, etc) ou conforme sua arquitetura (Rotaxanos, Nó Molecular, Anéis Moleculares de Borromean e Catenanos).
Figura 2. Exemplos de arquiteturas encontradas em máquinas moleculares (tradução própria).
Além dessas classificações, podemos dividir as máquinas de acordo com sua "fonte de alimentação" (o input que gera o movimento), sendo as mais comuns: variação de pH, reações REDOX, irradiação UV.
Os ganhadores do prêmio
A contribuição dos três laureados pelo Nobel de Química de 2016 está em seu papel no desenvolvimento de novos compostos, o estudo de suas propriedades e a busca por soluções de problemas e avanço científico e tecnológico.
Em primeiro lugar, cabe destacar o artigo Une Nouvelle Famille de Molecules : Les Metallo-Catenanes (1983 - Link), onde Sauvage propõe sua metodologia para síntese de metalo-catenanos (composto similar ao da Figura 1). É interessante notar a relação d conexão entre as moléculas do catenano: entre os dois macro anéis não existe uma ligação covalente, eles estão ancorados um ao outro de modo mecânico, como cadeado fechado. Essa "ligação mecânica" é um dos requesitos para confecção das máquinas moleculares.
Stoddart, professor da Universidade Northwestern (EUA), em 1991, conseguiu desenvolver um rotaxano, cuja arquitetura molecular é similar a um anel preso no interior de um haltere de ginástica. Ele conseguiu demonstrar que o anel conseguia mover-se através do eixo molecular, simulando o comportamento muscular de contração/relaxamento (Figura 3).
A Feringa coube o papel de desenvolver um motor molecular e, em 2011, o mais importante, desenvolveu o menor veículo em quatro rodas do mundo! Trata-se de uma estrutura policíclica conectada por um eixo linear molecular. Os quatro "braços" funcionam como as rodas do carro. Sobre uma superfície metálica carregada, ocorre um processo de isomerização, que altera a estrutura do material, fazendo-o locomover-se sobre a "estrada".
Figura 4. Estrutura molecular e mecanismo de funcionamento do nanocarro (Link)
Qual a importância dessas ferramentas?
É óbvio que o principal destaque dessa tecnologia é a capacidade de miniaturização desses sistemas, que chegam a possuir um diâmetro 1000 vezes menor que um fio de cabelo, recordando o impacto da invenção do microchip. Além disso, a partir dessas máquinas existe a possibilidade da criação de sofisticados nanorobôs e a confecção de mais materiais inteligentes, com potencial aplicação na área medicinal e de informática.
As Menores Máquinas do Mundo ainda possuem muito trabalho a fazer e, pelos "pequenos" trabalhos que já têm feito, elas merecem o destaque da premiação desse ano.
Para terminar esse primeiro post, trago um Vídeo do Canal Reactions, que explica um pouco mais sobre o assunto. Para aquelas pessoas que não possuem conhecimento da língua inglesa, o vídeo mostra animações sobre o funcionamento das máquinas:
