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27.5.11

Curiosidades da Química

Postado por FICsDaPaulinha |

Por que as pipocas estouram?
A "explosão" de um grão de pipoca quando aquecido é o resultado da combinação de 3 características:
1. O interior do grão (endosperma) contém, além do amido, cerca de 14% de água.
2. O endosperma é um excelente condutor de calor.
3. O exterior do grão (pericarpo) apresenta grande resistência mecânica e raramente possui falhas (rachaduras).
Quando aquecido intensamente, a água no endosperma sofre vaporização, criando uma grande pressão dentro do grão. O pericarpo atua como uma panela de pressão, evitando a saída do vapor de água até que uma certa pressão limite seja atingida. Neste ponto, ocorrem duas coisas: o grão explode, com som característico (pop!) e o amido do endosperma incha abruptamente, criando aquela textura macia.
Hummm... bateu uma vontade de comer pipoca!!!
Como funciona o air bag dos carros?
O air bag é formado por um dispositivo que contém azida de sódio, NaN3. Este dispositivo está acoplado a um balão, que fica no painel do automóvel. Quando occore uma colisão, sensores instalados no pára-choques do automóvel e que estão ligados ao dispositivo com azida de sódio, produzem uma faísca, que aciona a decomposição do NaN3:

2NaN3(s) + O2 ® 3N2(g) + Na2O2(s)
Alguns centésimos de segundo depois, o air bag está completamente inflado, salvando vidas.
A química a bordo dos ônibus espaciais
A atmosfera
Os ônibus espaciais devem carregar tudo que necessitarão durante uma missão, desde combustível até o ar que será respirado pelos astronautas. No caso do ar, são necessários equipamentos que purifique a atmosfera dentro da nave, retirando o gás carbônico, CO2, produzido. Essa reciclagem da atmosfera é feita através de várias reações de óxido-redução.
Em missões curtas, todo o oxigênio é armazenado e não precisa ser regenerado. Somente o CO2 necessita ser removido. O dióxido de carbono é removido através de uma reação com hidróxido de lítio:
CO2(g) + 2 LiOH(s) ® Li2CO3(s) + H2O(l)
Mas por que hidróxido de lítio e não outro hidróxido de metal alcalino? Pelo fato de o hidróxido de lítio ter a menor massa molar. Um subproduto desta reação é a água, que pode ser utilizada nos sistemas de refrigeração da nave.
Em missões longas ou a bordo de estações espaciais, o oxigênio precisa ser regenerado. Um meio de se remover o gás carbônico e gerar oxigênio é a reação com superóxido de potássio:
CO2(g) + 4 KO2(s) ® 2 K2CO3(s) + 3 O2(g)
Em missões realmente muito longas, como a permanência em estações espaciais, outros processos de reciclagem de oxigênio precisam ser usados para um aproveitamento total dos recursos da nave. O dióxido de carbono pode reagir com hidrogênio, produzindo água:
CO2(g) + 2 H2(g) ® C(s) + 2 H2O(l)
O carbono produzido é utilizado em filtros para remover os odores da cabine (imagine o cheiro que deve ser dentro de um lugar onde as pessoas ficam meses trancadas e o banho é uma toalha úmida). O oxigênio e o hidrogênio podem ser gerados através da hidrólise da água:
2 H2O(l) ® 2 H2(g) + O2(g)
Para hidrolizar a água é preciso energia elétrica, que é fornecida através de painéis solares, localizados na parte externa da nave. Por este método, tudo o que é produzido é reaproveitado, aumentando a autonomia da missão.
Os combustíveis
Ao contrário dos automóveis, que são movidos pelo calor gerado dentro do motor, os veículos espaciais são movidos pelo impulso gerado pelos gases produzidos durante a combustão. E ao contrário dos automóveis, as naves precisam levar tanto o combustível quanto o oxidante. Em um ônibus espacial, aqueles dois foguetes laterais que podemos ver durante o lançamento estão cheios de combustível sólido. Esse combustível é formado por alumínio em pó (o combustível), perclorato de amônio (o agente oxidante, que também é um combustível) e óxido de ferro III (um catalisador). Estas substâncias são misturadas a um polímero e formam uma pasta, que é então injetada dentro dos tanques dos foguetes. Durante a decolagem de uma nave, uma das reações que ocorre é:

Fe2O3
3 NH4CLO4(s) + 3 Al(s)
® Al2O3(s) + AlCl3(s) + 6 H2O(g) + 3 NO(g)
Quando estes tanques ficam vazios,cerca de 3 minutos após a decolagem, eles são ejetados e uma equipe de resgate recupera-os no mar, para utilizá-los em missões futuras.
Depois de serem ejetados, entra em operação os motores da nave e eles passam a queimar o combustível que fica armazenado naquele tanque laranja, preso embaixo do ônibus espacial. Dentro desse tanque ficam armazenados hidrogênio e oxigênio líquidos, que quando queimam produzem vapor de água:
2 H2(l) + O2(l) ® 2 H2O(g)
Nas viagens à Lua, as naves das missões Apollo usaram outros tipos de combustíveis, pois hidrogênio e oxigênio são muito efusíveis, e os motores movidos à combustíveis sólidos têm o problema de serem difíceis de desligar e religar. Eram usados então dois líquidos, uma mistura de derivados de hidrazina (predominantemente metil hidrazina) e N2O4, que quando queimavam produziam um enorme volume de gás:
4 CH3NHNH2(l) + 5 N2O4(l) ® 9 N2(g) + 12 H2O(g) + 4 CO2(g)
Os combustíveis espaciais são geralmente perigosos. A metil hidrazina é um veneno mortal e o N2O4 é muito reativo, sendo armazenado em tanque resistentes à corrosão.

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