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Química em Altas Pressões

Robson Moreira — Fri, 02 Nov 2018 19:22:20 +0000

A química muito se relaciona com o estudo de várias reações, elementos e seus compostos. Muito do que se conhece sobre estruturas de valência, ligações e mecânica quântica passaram a ser aceitos como fundamentos de química graças ao grande avanço nos métodos de espectroscopia e difração. Apesar disso, deve-se lembrar que muitos dos nossos conhecimentos são obtidos a pressão atmosférica. Mas será a pressão um possível limitador desses conhecimentos?

A química em altas pressões vem sendo bastante estudada, principalmente para entender como funcionariam os elementos da tabela periódica em outras atmosferas e também para compreender como eles surgiram no período de formação dos planetas. Pode-se esperar que, em altas ou baixas pressões, as camadas mais externas de elétrons se comportem de uma maneira completamente diferente, o que leva a uma substancial modificação em suas propriedades físicas e químicas.

Estudiosos propõem inúmeros experimentos que forçam elétrons a ocupar espaços cada vez menores, e concluem que em condições drásticas podem ser modificadas, inclusive, a aparência de cristais. Um exemplo dessas modificações, está em estudos com cristais de sódio, cujo brilho suave característico pode sofrer mudanças e mostram-se transparentes a pressões incrivelmente altas (190GPa = 1,9 milhões de vezes atmosferas).

Figura 1: Equipamento utilizado para pressionar os materiais a altíssimas pressões.

Fonte: LAYER, 2014.

A pressão atmosférica também influencia o coeficiente de difusão dos gases. Por exemplo, ao nível do mar, o gás oxigênio sofrendo pressão de 1 atm mantém-se com determinado volume, espaçamento de átomos e concentração. Quando diminuída a pressão (altas altitudes), o oxigênio apresenta-se muito mais disperso e menos concentrado, sendo assim de difícil captação para respiração.

Além da produção novos materiais como supercondutores, altas pressões são importantes para o entendimento das composições de alguns óxidos no manto da terra, onde pressões chegam a 60GPa e para formação de algumas ligas (Rubio e Platina) antes proibidas energeticamente, mas possíveis a 12 GPa. E então? Sentiu a pressão da importância desse tema?

Bibliografia

LAYER, J. High Pressure Chemistry – Science in the News. Disponível em: . Acesso em: 18 out. 2018.

MA, Y. et al. Transparent dense sodium. Nature, v. 458, n. 7235, p. 182–185, 12 mar. 2009.

MCMILLAN, P. F. Chemistry at high pressure. Chemistry Society. Volume 35, p. 855–857, 2006.

ZHANG, W. et al. Unexpected Stable Stoichiometries of Sodium Chlorides. Science, v. 342, n. 6165, p. 1502–1505, 20 dez. 2013.

O homem que conhecia o infinito: A história de Ramanujan

Robson Moreira — Fri, 27 Jul 2018 15:52:35 +0000

Dirigido por Matt Brown, o fime “O homem que conhecia o infinito” conta a história de Srinivasa Ramanujan, um jovem indiano nascido em uma cidade humilde da Índia e que se destacou pela sua grande facilidade com números. Interpretado por Dev Patel, Ramanujan mostrava-se como um jovem autodidata e com pouco treinamento em matemática. Ele desenvolveu teorias que seriam utilizadas até hoje pelos grandes matemáticos. Após tomar ciência da importância de seu trabalho redigiu inúmeras cartas contendo fórmulas e descobertas matemáticas, que acabaram por chamar atenção de um matemático inglês G.H.Hardy (Jeremy Irons).

Assim começaria umas das principais colaborações cientificas do século XX, entre um Hindu pobre e um nomeado professor. Hardy convidou Ramanujan para Inglaterra para entender melhor suas teorias e refiná-las. Hoje, muito do que se conhece de Ramanujan foram suas contribuições e investigações sobre séries harmônicas, mecânica estatística, teorias dos números, séries infinitas entre outras inúmeras. No entanto, suas obras ainda são foram totalmente decifradas, já que elas contam com rascunhos e variadas fórmulas que ainda não se sabem a procedência ou como demonstrá-las. Suas obras sobre o infinito são utilizadas para entendimento de buracos negros e variadas dimensões, além de servir de base para desenvolvimento da matemática estatística e quântica. Ramanujan foi aceito como membro da Trinity College e morreu jovem, aos 32 anos, devido a tuberculose, deixando um legado invejável.

O filme teve como proposta trazer as lembranças de outros grandes nomes da indústria, como “Uma mente brilhante” e a “A teoria de tudo”, mas, ao contrário destes, foi considerado extremamente raso e romantizado, o que para críticos é um ponto chave de grandes filmes que envolvem matemáticos. Apesar de a história ser retrata como uma narrativa de cenas simples, o filme tenta mostrar um pouco sobre a grande importância de Ramanujan para a humanidade.

Saiba mais: https://nationalgeographic.sapo.pt/ciencia/grandes-reportagens/1173-ed-especial-numeros-primos-fev2017

Modelos Gerais Para Obtenção de Princípios Ativos em Plantas Medicinais

Robson Moreira — Fri, 06 Jul 2018 21:03:02 +0000

A utilização de plantas medicinais tem caráter símbolo de resistência em muitos povos, principalmente nas áreas mais pobres. Em grandes centros de vendas no Brasil e no mundo, as plantas medicinais são comercializadas de forma aberta e muitas vezes sem prescrição. A ideia propagada de que produtos naturais não oferecem mal a saúde ainda é bastante enraizada na cultura mundial.

A aceitação de tratamentos terapêuticos advindos de vegetais e a difusão do saber popular implicaram no aumento dos estudos na área, contribuindo atualmente com a descoberta de inúmeras fórmulas e princípios ativos utilizados nos medicamentos. A morfina é um dos exemplos de princípios ativos descobertos a partir de plantas medicinais.

A busca do entendimento sobre a ação de plantas medicinais veio com a crença popular. As plantas medicinais possuem grandes variedades de compostos que poderiam ser analisados. No entanto, por muito tempo perdurou a técnica de fitoquímica clássica, onde apenas os compostos de maior quantidade eram analisados. Graças aos avanços encontrados na ciência (técnicas espectroscópicas e melhores métodos de extração) tornou-se possível, além da separação quantitativa de outros metabólitos importantes, a elucidação estrutural dos mesmos.

A obtenção de extratos a partir de plantas vem sendo descritos através de diversas metodologias, as quais dependem do seu posterior uso. No caso das plantas medicinais, o uso fitoterápico requer que os compostos extraídos tenham a menor taxa de degradação durante o processo e que os produtos possam se manter inalterados. Um tipo de extração bastante comum é a preparação de um extrato hidroalcoólico. Em muitos casos citados, o metanol é considerado o melhor solvente para extração de um maior número de compostos. A partir desse ponto, o extrato deve ser submetido a alguns tratamentos que visam a separação química de seus compostos:

Partição Líquido – Líquido: utilizam-se diferentes solventes para que as substâncias sejam separadas de acordo com as suas similaridades, tornando os extratos mais puros. Alguns exemplos de compostos podem ser vistos na Figura 1.
Figura 1 Tipos de solventes utilizados para separação qualitativa em extratos vegetais

É importante afirmar que esses métodos são utilizados quando não se sabem os resultados esperados. Caso já se tenha conhecimentos preestabelecidos, podem ser utilizados métodos mais específicos. Por exemplo, se nas plantas da mesma família que as estudadas são encontrados terpenos, podem ser utilizadas metodologias específicas para o melhor tratamento dessa amostra.
- Devem ser analisadas as atividades biológicas dos extratos provenientes das extrações liquido-líquido. Geralmente são utilizadas como parâmetros, além do baixo custo e da reprodutividade, as atividades antifúngicas, anti-inflamatórias, analgésicas, entre outras.
- Os melhores extratos obtidos nos testes biológicos são, então, passados por etapas de purificação, que consistem em técnicas cromatográficas, dentre as quais podem ser citadas: cromatografia em coluna aberta (CC), em camada delgada (CCD) ou cromatografias especiais como a liquida de alta eficiência (CLAE).
- Depois de separados quimicamente, ocorrem às etapas de elucidação estrutural a partir da combinação de variadas técnicas, como a ressonância magnética nuclear (RMN), ultravioleta (UV), inframervelho (IV) e espetroscopia de massas (MS), aliado a técnicas mais sofisticadas de RMN e difração de raios – X.
- Posteriormente ao processo de obtenção estrutural, podem ser utilizadas rotas para modificação estrutural, principalmente para compostos que não possuem atividades biológicas, mas que neles podem ser visualizados sítios comuns a outros compostos ativos biologicamente. Para esses fins são utilizadas técnicas de correlação das estruturas com inúmeros sitos ativos catalogados (Para saber mais pesquisar sobre SAR e QSAR), cujo objetivo é obter novas moléculas ativas de forma mais racional.
BIBLIOGRAFIA

FILHO, V. C.; YUNES, R. A. Estratégias para a obtenção de compostos farmacologicamente ativos a partir de plantas medicinais. Conceitos sobre modificação estrutural para otimização da atividade. Quimica Nova, v. 21, n. 1, p. 99–105, 1998.

MACIEL, M. A. M. et al. Plantas medicinais: A necessidade de estudos multidisciplinares. Quimica Nova, v. 25, n. 3, p. 429–438, 2002.

VEIGA, V. F.; PINTO, A. C.; MACIEL, M. A. M. Plantas medicinais: Cura segura? Quimica Nova, v. 28, n. 3, p. 519–528, 2005.

ASPECTOS GERAIS DO SONO E SUA IMPORTÂNCIA PARA A VIDA HUMANA

Robson Moreira — Fri, 23 Feb 2018 22:51:29 +0000

Secretado pela glândula pineal dos vertebrados (AXELROD. J, 1974), a Melatonina (MEL) é sintetizada a partir da serotonina e foi descoberta em 1958 por Aaron Lerner. A MEL atravessa vários tecidos corporais e, devido sua alta solubilidade em lipídios, membranas celulares.

Para Lenner (1978), a MEL, mesmo em humanos de sono regulado, leva a sonolência diária. Acredita-se que a MEL induz a diminuição da temperatura corporal, resultando na vasodilatação e então a uma redução da atividade cerebrais do hipotálamo, levando ao sono. (VAN der HALM-van, AH – 2003)

O sono é um dos momentos mais importantes da vida humana. Segundo Sergio Tufik (2011) “o sono possui quatro fases e cada uma delas é responsável por atividades diferentes”, como a revigoração do corpo/mente, reposição de energia e tempo necessário para o fortalecimento do sistema imunológico. A falta de sono pode causar irritabilidade e principalmente lapsos de memória. Um exemplo são as inúmeras alterações de humor e limitação da lógica e das capacidades mentais, como aprendizado. (EBC, 2014)

Para o instituto de sono da Unifesp, a fase 1, que abrange 10% da noite, é uma etapa de vigília. A liberação de MEL, iniciada pela limitação de luz, induz a sonolência. Depois desse período, 45% da noite (a fase 2), ocorre a diminuição do ritmo do corpo. É nesta fase onde os ritmos cardíaco e respiratório diminuem dando início ao sono de conexão. A fase 3, abrangendo 25% da noite, está relacionada com o funcionamento mais lento do corpo.

A fase quatro, ou REM (sigla em inglês para Movimento Rapido dos Olhos), é também conhecida como sono profundo. Nessa fase que ocorrem os sonhos. Os indivíduos tem descarga de adrenalina causando picos de batimentos cardíacos e pressão. É nessa fase que ocorrem a consolidação de memória e do aprendizado. Segundo o instituto do sono, o indivíduo normal alterna entre o sono REM e o Não-REM, os quais se repetem a cada 70 a 110 minutos, levando de 4 a 6 repetições durando o período do sono.

As seguir algumas dicas dadas pelo instituto do sono. (Disponível em: < http://www.sono.org.br/sono/sono.php> Acesso em: 15/02/2018.

Ter horários regulares para dormir e despertar.
Ir para a cama somente na hora dormir.
Ter um ambiente de dormir adequado: limpo, escuro, sem ruídos e confortável.
Não fazer uso de álcool ou café, determinados chás e refrigerantes próximo ao horário de dormir.

De acordo com o Portal EBC, um fator que merece atenção é o ronco, que é muitas vezes associado a quem dorme bem e deve ser visto por outros olhos.

Quem ronca está esforçando sua musculatura respiratória para além de seus limites, e está sobrecarregando o coração de trabalho. Ao longo do tempo o indivíduo que ronca pode ficar hipertenso e/ou apresentar infarto do miocárdio ou derrame cerebral. (Portal EBC, 2014).

LEITURA COMPLEMENTAR

Melatonina, ritmos biológicos e sono – uma revisão da literatura. Disponível em:

RONCO NÃO É SINAL DE DORMIR BEM. Disponível em:

Referencial Bibliográfico

AXELROD, J. The pineal gland: a neurochemical transducer. Science. 1974, 184(144), pp. 1341-1348.

Van der Halm-van Mil AH, van Someren EJ, van den Boom RJ, et al. No influence of melatonin on cerebral blood flow in humans. J Clin Endocrinol Metab. 2003, 4, pp. 5989-5994

SOUZA, J.A.N. Melatonina, ritmos biológicos e sono – uma revisão da literatura.

Quatro fases do sono liberam hormônios e consolidam a memoria. Disponível em: Acesso em: 15/02/2018.

Portal EBC. Porque o Sono é tão importante? Disponível em: < http://www.ebc.com.br/infantil/para-pais/2014/09/por-que-o-sono-e-tao-importante> Acesso em: 15/02/2018.

Dopamina: a química que afeta os sentidos.

Robson Moreira — Fri, 24 Nov 2017 13:04:37 +0000

Então, o que é Dopamina?

Dopamina (Figura 1) trata-se de um neurotransmissor produzido pela área tegmental ventral (VTA) do mesencéfalo e na substância nigra (Figura 3). Tido como um hormônio de recompensa para o corpo, ele é de vital importância para realizar funções do corpo, podemos citar: funções motoras, memória, comportamento, cognição e aprendizagem. Segundo a Dr. Ananya Mandal (2017): “o excesso e deficiência deste químico vital é a causa de várias doenças. A doença de Parkinson e a dependência de drogas são alguns dos exemplos de problemas associados aos níveis anormais de dopamina.” (Tradução livre. Disponível em: New Medical Life Sciences).

Figura 1: Molécula de Dopamina

A tirosina é convertida em cada uma das três catecolaminas através de uma série de quatro reações. O tecido, a partir do qual o neurotransmissor / hormônio é derivado, expressa um conjunto específico, ou todas, as catecolaminas dessas enzimas, de modo que apenas a dopamina (substância nigra) é o resultado, ou apenas a norepinefrina (locus coeruleus), ou a norepinefrina e a epinefrina (medula adrenal).

DOPA descarboxilase (também conhecida como L-aminoácido descarboxilase aromática) é codificada pelo gene DDC. A β-hidroxilase de dopamina é uma enzima crítica de vitamina C (ascorbato) e cobre (Cu2 +). QDPR (quinoid dihydropteridine redutase) é mais comumente chamado de dihidropteridina redutase. BH4 e 4a-BH2 são tetrahidrobiopterina e 4a-di-hidrobiopterina, respectivamente.

Figura 2 Síntese das Catecolamina.
Disponível em: Acesso em:18/11/2017

Para saber mais especificamente sobre a produção e liberação de dopamina, acessar: https://themedicalbiochemistrypage.org/aminoacidderivatives.php

No entanto, o que faz com que seja produzido e liberado esse hormônio?

Apenas poucos neurônios estão relacionados com a produção de dopamina, sendo que alguns deles estão parte denominada substância nigra e são relacionados à doença de Parkinson. O restante dos neurônios produtores do hormônio situa-se no VTA. Uma das principais explicações para a produção e liberação, está relacionada a fatos inesperados ou prazerosos. Por exemplo, a dopamina muitas vezes é relacionada a sistemas de prazer, proporcionando-o para realizarmos tais atividades. Segundo Phil Newton (2009): “certamente a Dopamina é liberada por experiências humanas gratificantes, como comer”.

Figura 3 Região Dopaminérgica

Segundo Bethany Brookshire (2017), a motivação também é uma das causas para a liberação de dopamina: “É isso que leva um animal de laboratório a pressionar novamente uma alavanca e é parte do porque os seres humanos querem outro pedaço de pizza”. Esta teoria argumenta que a dopamina tem papel vital nas tomadas de decisões e pode influenciar na determinação de prioridades pelos indivíduos. Apesar de está entrelaçado à felicidade, a ausência ou excesso desse hormônio pode ser o causador de problemas sérios, como o Parkinson e vício em drogas, respectivamente.

O Parkinson é um distúrbio neurológico que afeta o sistema motor causando tremores nas mãos, movimentos lentos, perda de equilíbrio e coordenação motora. É degenerativo e sua causa está ligada ao hormônio dopamina. Essa ligação reside no fato de que a doença afeta a parte chamada de substância nigra, que está presente no cérebro. Quando essa parte é danificada, as células nela presente são destruídas, sendo produzida cada vez menos dopamina. Sem dopamina, as sensações descritas mais acima, juntamente com as motoras, equilíbrio e sensações, são perdidas.

Outra causa bastante comum é o excesso de Dopamina. O uso de drogas, como a Cocaína e metanfetamina, também é muitas vezes discutida, pois se supõem que ela induza a liberação de dopamina nas mesmas vias especializadas em prazer. Estudiosos em vícios humanos argumentam que essas vias apresentam acúmulo de dopamina em viciados.

REFERÊNCIAS:

Explainer: What is Dopamine? Disponível em: . Acesso em: 18/11/2017.

Dopamine Functions. Disponível em: Acesso em: 18/11/2017.

What it is Dopamine: The Neurotransmitter’s role in the brain and behavior. Disponível em: Acesso em: 18/11/2017.

The medical Biochemistry. Searc for Dopamine. Disponível em: Acesso em: 18/11/2017.

Doenças e Neurotransmissores Dopamina de Parkinson. Disponível em: Acesso em: 18/11/2017.

Desmineralização de Água

Robson Moreira — Mon, 08 May 2017 12:00:11 +0000

O crescimento populacional associado à diversificação das atividades humanas demanda a maior exploração de água. No entanto, atender de forma correta essa demanda requer cada vez mais recursos. O saneamento dos dejetos muitas vezes não acompanha a taxa de crescimento populacional, ou seja, dejetos estão cada vez mais difíceis de serem retirados da água. Matrizes muito mais complexas acabam parando nos cursos dos rios e leitos subterrâneos, dificultando a utilização dessa água para fins humanos, pelo menos de sua forma bruta. (Philippi Jr, A, 2003). O significado do termo “reuso de água” passa então a crescer. Instrumentos e técnicas químicas são utilizados para que essa água, complexa, possa mais uma vez ser realocada no meio urbano e industrial.

Umas das maiores fontes de estudo são as águas que provem de dejetos indústrias por conta do tratamento químico dado em alguns processos. É importante dizer que a água utilizada em indústrias passa por tratamentos antes mesmo de entrar no processo industrial. Visto que, o emprego da água bruta pode trazer prejuízos como, por exemplo, a obstrução de tubulações; além do fato de que água com minerais auxilia no processo corrosivo, pois diferentes metais podem trocar elétrons entre si acarretando o aumento de sais e óxidos encrustados nos materiais industriais.

Um dos problemas enfrentados é a presença de metais na água. Segundo o Angelo Krieger, diretor da Permution: “Existem dois tipos de tecnologia que faça a desmineralização da água. O processo pode ser feito por resinas trocadoras de íons ou então pelo processo de osmose reversa”. A ideia é melhorar a qualidade dá agua para processos industriais, uma vez que quanto menor for a interação letal com os produtos fabris, mais rentável será a fabricação.

Então como saber se a água precisará ser desmineralizada? Uma das maneiras de medir a quantidade mineral na água é mensurar a condutividade elétrica. A medida da condutividade pode classificar o solo além de facilitar a aplicação do método certo. Por exemplo, solos como granito, ou arenito, possuem condutividade elétrica extremamente baixa, implicando muito menos sais metálicos em sua formação. Por outro lado, solos argilosos possuem alta condutividade e são, portanto, ricos em sais minerais.

Processo de desmineralização por Resina de Troca Iônica

Nesse tipo de tratamento o que ocorre é a troca de íons catiônicos de metais nocivos (Ca, Mg, Na, entre outros) por íons hidrogênio e dos íons aniônicos (cloretos, sulfatos, carbonatos, sílicas, nitratos, entre outros) por íons hidroxila. Desse modo, a maior parte dos metais é retirada da água, amenizando os problemas anteriormente citados.

O que ocorre são processos de filtração seguidos. A água passa por filtros de areia e quartzo para remover sólidos que estão suspensos, um filtro de carvão para retirar os cloretos presentes na água potável e só depois no trocador iônico. O processo de desmineralização também pode ser efetuado juntado as resinas em colunas (trocador de leito misto). O procedimento é praticamente o mesmo, no entanto ocorre um maior rendimento já que passa a ser um processo mais eficaz. Esse tipo de processo requer muito mais cuidado como a separação física das resinas e diferentes lavagens.

Para mais informações acessar:

Água desmineralizada, um líquido puro e livre dos sais minerais (Revista TAE)

Bibliografia

Água desmineralizada, um líquido puro e livre dos sais minerais. Disponível em < http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=3371> Acesso em: 23 de abril de 2017.

Sistemas de desmineralização. Disponível em: Acesso em: 23 de abril de 2017

Como e porque medir a Condutividade Elétrica (CE) com sondas muiltiparâmetros? Disponível em: Acesso em: 23 de abril de 2017

Núcleo de Informações em Saúde Ambiental. Reuso de Água. NISAM, USP. Manole, 2003.