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Índice

Introdução e agradecimentos ......................................................

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Diálogo prévio .............................................................................

11

O metabolismo do etanol e a condução de veículos automóveis ..............................................................................

13

Carbono, o elemento mais versátil ............................................

20

Biomoléculas como fonte de energia .........................................

28

Imagiologia médica com isótopos radioactivos ........................

38

Agentes de limpeza doméstica ...................................................

44

Líquido ou sólido? ......................................................................

51

Combustíveis menos e mais convencionais ..............................

58

Mais-valias de elementos de transição .......................................

67

Café e tabaco ................................................................................

78

Solubilidade de gases em líquidos ..............................................

84

Constrangimentos da vida em altitude ......................................

90

Alimentos e alimentação .............................................................

94

Exercício físico ............................................................................. 102 Luz e cor ....................................................................................... 111 Aspectos químicos da visão humana ......................................... 120 O papel de alguns elementos químicos no organismo ............ 126 O «bom» e o «mau» ozono ........................................................ 132 7


A Acção da Química na Nossa Vida

Fenómenos químicos na atmosfera terrestre ............................ 140 Os elementos químicos mais abundantes no nosso planeta .... 148 Água, a substância de natureza única ........................................ 157 Primórdios da Química em Portugal ........................................ 167 Diálogo final ................................................................................. 179 Glossário ....................................................................................... 181 Bibliografia ................................................................................... 191

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Introdução e Agradecimentos

Este livro surgiu da oportunidade de dar a conhecer, a um público tão alargado quanto possível, uma parte da Química presente no nosso quotidiano. O conteúdo de cada um dos textos é baseado no conhecimento científico, recorrendo às fontes registadas na bibliografia. Para os leitores não especializados foi incluído um glossário, para ajudar a compreender as situações analisadas. O conhecimento da Ciência e a valorização da sua importância na sociedade, nem sempre se processam eficazmente. Este contributo, por pequeno que seja, pretende incentivar o gosto pela Ciência e combater o subdesenvolvimento científico. Por fim, os agradecimentos ao meu marido António J., e aos meus colegas Florinda S., João L., Rosa C., Rui S. e Sallette F., pela sua relevante cooperação que permitiu a concretização deste projecto. A Autora

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Diálogo Prévio

— Acho que podemos acabar a conversa que começámos ontem. Estavas tu a dizer que, desde tempos remotos, o homem aproveita os materiais que estão à sua volta... — É verdade, e transforma esses materiais noutros que lhe são úteis. Por exemplo, extrai metais dos minérios que retira da crusta terrestre, e com eles fabrica automóveis, máquinas, barcos, aviões e pontes. — Mas também transforma o carvão e o petróleo do subsolo em plásticos, fibras sintéticas, medicamentos e corantes. — E consome petróleo para fabricar sacos de plástico, que são uma fonte de poluição duradoura. — Tens razão, uma solução para o evitar seria substituir os sacos de plástico por embalagens de papel reciclado. — E não te esqueças dos materiais de construção, o homem obtém cimento a partir de calcário, argila aluminosa, areia e gesso, e com barro fabrica tijolos e telhas. — Com o azoto que retira do ar fabrica amoníaco, que é necessário para a produção de fertilizantes usados na agricultura. — Antigamente só se usava estrume como fertilizante, que tem vantagens por não ser um produto químico. — Mas cheira muito mal! 11


A Acção da Química na Nossa Vida

— Com a madeira das árvores o homem constrói móveis, mas também a utiliza como matéria-prima para o fabrico de papel. — A lista seria muito longa. Mas para conseguir tudo isto o homem teve primeiro que conhecer as propriedades dos materiais e estabelecer as leis que regem as respectivas transformações. — Chegaste ao ponto que considero fulcral, eu diria que a Química é a ciência que nos dá a conhecer o comportamento dos materiais, as reacções entre as substâncias, os mecanismos dessas reacções e a energia nelas envolvida. — Pois eu diria mais, olhando em redor, a Química está em acção na nossa vida. — Concordo contigo, mas entretanto estás a esquecer-te de referir que todos os processos biológicos estão interligados com processos químicos, já que o nosso organismo é uma espécie de laboratório químico. — Não me esqueci nada! Foi de propósito, estava a deixar essa constatação para ti, já que és um entusiasta da Bioquímica. — É verdade, pois foi depois de ter estudado Bioquímica que percebi como é que os alimentos, depois de transformados, ao serem transportados para as células, uns são utilizados para produzir energia, outros... — Desculpa, tenho mesmo que atender esta chamada... Adeus, hoje sou eu que vou interromper a conversa, mas havemos de continuar. Até amanhã.

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O Metabolismo do Etanol e a Condução de Veículos Automóveis

— Bebi duas cervejas sem álcool... — Então, podes conduzir. Sabias que duas cervejas com álcool, num condutor com o teu peso e altura, alterariam a percepção de velocidade? — Ai sim? Conta lá isso. Desde há milhares de anos que os homens fermentam grãos de alguns cereais para obter álcool etílico ou etanol, que vulgarmente se designa apenas por álcool. Alguns antropólogos admitem mesmo que o fabrico de álcool contribuiu para que antigos caçadores se tornassem agricultores, passando a cultivar cereais.

O etanol O etanol obtém-se pela acção das enzimas de uma levedura sobre um açúcar, que é convertido no álcool e dióxido de carbono, com libertação de energia. Este processo é designado por fermentação alcoólica. O açúcar provém de cereais (cevada, arroz, etc.), de frutos (uvas, cidra, etc.) e de outras fontes (cana-de-açúcar, por exemplo). Farmacologicamente o etanol classifica-se como hipnótico, isto é, a sua toma produz sono. No entanto, é menos 13


A Acção da Química na Nossa Vida

tóxico que outros álcoois, como o metanol (CH3OH). Este álcool é muito venenoso: ingeri-lo, respirá-lo ou mantê-lo em contacto com a pele durante períodos prolongados, pode conduzir à cegueira ou mesmo à morte. O teor de álcool é variável de bebida para bebida. Por exemplo, existem cerca de 15 g de álcool em copos típicos de cerveja (350 g), de vinho (140 g) e de licor (30 g).

O metabolismo O metabolismo do etanol é um processo bem conhecido: cerca de 20% da quantidade ingerida é absorvida nas paredes do estômago e o restante é absorvido no intestino delgado, através de capilares. O álcool é depois distribuído, através da circulação sanguínea, por todo o organismo. A taxa de absorção do álcool etílico pelo organismo depende do conteúdo do estômago do consumidor. Se o álcool for ingerido durante uma refeição, poderá manter-se no estômago, durante algum tempo, juntamente com os outros alimentos. Mas se o álcool for consumido com o estômago vazio, entra mais rapidamente na corrente sanguínea. Uma parte do álcool etílico absorvido é eliminada pelo organismo através da respiração, do suor e da urina; mas a maior parte do etanol absorvido é oxidado no organismo. Numa primeira fase da oxidação, o etanol é convertido em aldeído, o etanal, que é uma substância tóxica. O agente oxidante do álcool é uma molécula do nosso organismo, que tem a capacidade de remover dois átomos de hidrogénio em cada molécula de etanol. A molécula designa-se por NAD (nicotinamida adenina dinucleótido), sendo esta reacção de oxidação catalisada por uma enzima, a desidrogenase do álcool. O etanal é também oxidado, formando-se um ácido carboxílico (etanóico ou ácido acético), que por sua vez também 14


O Metabolismo do Etanol e a Condução de Veículos Automóveis

sofre oxidação, dando origem a dióxido de carbono e água. A maioria destas reacções químicas processa-se no fígado do consumidor de álcool. O metabolismo e a excreção do etanol são os únicos processos para que alguém, que tenha ingerido bebidas alcoólicas, passe a ficar sóbrio. Respirar oxigénio puro, beber café muito forte, ou uma infusão de determinadas ervas, não conduz a uma diminuição de álcool no organismo.

Acção no organismo O principal efeito do álcool no organismo ocorre no cérebro, pois funciona como um depressor do sistema nervoso central. À medida que a concentração do álcool no sangue, e no cérebro, aumenta, perde-se primeiro a capacidade de raciocínio, depois os reflexos voluntários e finalmente os reflexos involuntários. O metabolismo do álcool não é exactamente igual nos homens e nas mulheres, por essa razão o intervalo de tempo que o etanol demora a atingir o cérebro é menor nas mulheres. Um homem e uma mulher com igual peso e altura apresentam diferenças nos respectivos organismos. O corpo da mulher contém menos água do que o do homem, a enzima gástrica que catalisa a oxidação do etanol tem uma concentração cerca de 50 vezes maior no homem. O fígado do homem tem a capacidade de metabolizar aproximadamente 80% mais álcool do que o da mulher. Assim, a percentagem de etanol que atinge directamente o cérebro, depois de entrar na circulação sanguínea, é muito maior na mulher e demora menos tempo a lá chegar. Pessoas que tenham elevados níveis de álcool no sangue não conseguem conduzir adequadamente. Mas a maioria pensa que o principal problema é a diminuição dos reflexos, no entanto, a perda de capacidade de raciocínio é igualmente importante. 15


A Acção da Química na Nossa Vida

Em reuniões sociais consome-se cerveja, talvez por ser, em geral, mais barata que outras bebidas alcoólicas, mas também porque agrada aos mais e aos menos jovens. Para um condutor, com 70 kg e 1,70 m, o efeito produzido no seu organismo depende do número de cervejas que ingere. Na tabela 1 estão registados alguns desses efeitos. Tabela 1 Número de cervejas ingeridas

Efeitos possíveis

1

Compromete a visão periférica

2

Altera a percepção de velocidade

4

Estimula o sono e prejudica os reflexos

6

Retira a concentração e a capacidade de realizar manobras rápidas

9

Torna a visão confusa

25

Causa desmaios e crises respiratórias

A legislação A maioria dos países, tal como Portugal, aplica aos condutores, em certas circunstâncias, um teste que consiste em expirar para um aparelho (alcoolímetro), de modo a medir a concentração de álcool no sangue, ou grau de alcoolemia. Existem leis que obrigam os tribunais a considerar que uma pessoa está a conduzir sob o efeito do álcool, quando lhe for medido um grau de alcoolemia superior a um determinado valor. Na tabela 2 estão registados alguns limites mundiais do grau de alcoolemia para os condutores.

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O Metabolismo do Etanol e a Condução de Veículos Automóveis

Tabela 2 Países

Gramas de álcool por litro de sangue

EUA

0,8

Inglaterra

0,8

Portugal

0,5

França

0,5

Rússia

0,3

Brasil

0,2

Colômbia

0,0

O teste do álcool As autoridades policiais têm a obrigação de verificar se a pessoa que põe em perigo a segurança de terceiros conduz sob a influência do álcool. Por vezes, o teste do álcool é feito em duas fases. Primeiro, o agente da autoridade pode solicitar ao condutor que caminhe em linha recta ou que diga o alfabeto. Depois efectua uma análise química, que se processa num alcoolímetro, em que o condutor expira para o aparelho. No interior do alcoolímetro existe uma ampola (não é visível) que, geralmente, contém uma solução formada por dicromato de potássio, ácido sulfúrico e um catalisador de prata. Se o ar expirado pelo condutor contiver etanol, ocorre uma reacção química na qual o dicromato de potássio é reduzido pelo álcool. A equação química que traduz esta reacção é: 3CH 3CH 2OH + 2K 2Cr 2O 7 + 8H 2SO 4 → 3CH 3COOH + 2Cr 2(SO 4) 3 + 2K 2SO 4 + 11H 2O etanol

dicromato de potássio

ácido sulfúrico

ácido acético

sulfato de crómio

sulfato de potássio

água

A cor inicial da solução é amarelo-alaranjada, que ao reagir com o etanol e, dependendo da quantidade deste, fica verde, mais clara ou mais intensa. Esta alteração de cor não 17


A Acção da Química na Nossa Vida

é observável no exterior do aparelho, mas a taxa de álcool etílico que intervém (ou não) na reacção química é registada digitalmente, depende do grau de variação da cor e fica visível para informação do condutor e das autoridades. A reacção química atrás referida demora cerca de um minuto a completar-se.

A controvérsia A análise efectuada pelo alcoolímetro tem gerado alguma controvérsia. Entre outros argumentos, é referida a possibilidade de existirem no ar expirado pelo condutor outros compostos orgânicos. Efectivamente, um diabético poderá expirar pequenas quantidades de acetona, que se oxida em presença de solução de dicromato de potássio (tal como o etanol e outros compostos orgânicos semelhantes), sendo este facto uma causa de erro para o teste do álcool. Porém, as condições desta análise estão ajustadas de modo a que o único composto que possa reagir, durante o intervalo de tempo que demora o teste, seja um álcool primário, como é o caso do etanol. Além disso, a utilização do catalisador de prata (específico para a reacção de redução do dicromato pelo álcool etílico) e a curta duração da análise química diminuem a probabilidade de interferência no resultado da acção da acetona, ou de outras substâncias orgânicas.

As consequências Alguns estudos concluíram que a probabilidade de ocorrer um acidente de viação é cerca de quatro vezes maior do que o normal, quando no sangue do condutor a concentra18


O Metabolismo do Etanol e a Condução de Veículos Automóveis

ção é de 0,8 gramas de álcool por litro. Mas os riscos sobem para vinte cinco vezes o normal, se essa concentração de álcool no sangue for de 1,5 gramas por litro. Conduzir e beber álcool são incompatíveis. Mas quando se bebe álcool, porque não aguardar que o metabolismo e a excreção façam o seu trabalho, e depois conduzir com segurança?

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A Ação da Química na nossa vida  
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