Muitos alunos, que prestam os mais diversos vestibulares, acreditam que é necessário decorar o nome de todos os elementos químicos e as demais informações presentes na Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Mas será que isso é mesmo verdade?

Embora seja realmente importante conhecer o nome e o símbolo de alguns elementos químicos mais comuns, como o hidrogênio, o sódio, o cálcio e o potássio, não é decorar um monte de dados que determina se o estudante vai ou não acertar uma questão sobre a Tabela Periódica.

Em relação a esse assunto, a principal preocupação dos estudantes deve ser compreender como os elementos químicos estão organizados na tabela e quais são esses critérios de organização, para então, a partir desse ponto, entender a variação de algumas das denominadas “Propriedades Periódicas”.

Na proposição atual, os elementos estão organizados, da esquerda para a direita, em ordem crescente de número atômico. Vale lembrar que o número atômico de um elemento corresponde ao número de prótons que este possui em seu núcleo, sendo utilizado para a identificação dos elementos químicos. Átomos de diferentes elementos necessariamente apresentam números atômicos distintos.

Um outro ponto importante é saber que a tabela está “dividida” em linhas verticais e horizontais.

As linhas verticais são denominadas grupos ou famílias e tendem a agrupar elementos que possuem propriedades químicas semelhantes. No caso dos elementos representativos, essa semelhança está comumente associada ao fato de apresentarem o mesmo número de elétrons em sua camada de valência.

As linhas horizontais, por sua vez, são chamadas de séries ou períodos e estão relacionadas ao número de camadas eletrônicas que cada átomo apresenta em sua distribuição eletrônica. Átomos que estão em um mesmo período na Tabela apresentam, necessariamente, o mesmo número de camadas eletrônicas. Assim, todos os átomos do primeiro período possuem somente uma camada eletrônica, do segundo período, duas, do terceiro período, três, e assim sucessivamente, até um total de sete. Na Tabela temos 18 grupos ou famílias e 7 períodos.

Além dessas informações iniciais, sobre a organização dos elementos, é importante saber também que existem três diferentes tipos de elementos representados na tabela, os metais, ametais e gases nobres.

Os metais, como sabemos, são geralmente sólidos à temperatura ambiente, apresentam altas temperaturas de fusão e ebulição, são bons condutores de calor e eletricidade e possuem um brilho característico, além de serem dúcteis e maleáveis, ou seja, podem ser moldados em fios ou chapas/ lâminas metálicas.

Os ametais, por sua vez, tendem a apresentar características opostas aos metais. Formam substâncias químicas em diversos estados físicos á temperatura ambiente, são, em geral, isolantes térmicos e elétricos e seus compostos não tendem a possuir brilho.

Já os gases nobres recebem essa denominação pois tendem a ser encontrados isolados, na forma monoatômica, não se ligando ou formando compostos com outros átomos, embora existam sim compostos já sintetizados envolvendo gases nobres, dentre estes, pode-se citar com destaque, os derivados de xenônio.

Passando para uma análise mais aprofundada da Tabela, pode-se citar a importância de os estudantes conhecerem algumas das principais Propriedades Periódicas, sendo estas: Raio Atômico, Energia de Ionização e Eletronegatividade.

O raio atômico está relacionado diretamente ao tamanho do átomo. Em uma análise mais superficial, voltada para as questões que aparecem nos principais vestibulares, pode-se utilizar dois critérios para comparar o tamanho dos átomos.

O primeiro critério envolve o número de camadas eletrônicas que um átomo apresenta. De um modo geral, pode-se considerar que quanto maior o número de camadas eletrônicas, maior será o raio e, consequentemente, o tamanho do átomo.

O segundo critério envolve uma comparação entre átomos que apresentam um empate no número de camadas eletrônicas. Nesse caso, deve-se olhar para os respectivos números atômicos, quanto maior for o número de prótons no núcleo do átomo, maior a atração nuclear e, portanto, menor será o raio. Vale destacar que essa comparação direta entre os números atômicos só deve ser feita caso haja um empate no número de camadas eletrônicas entre os átomos que estão sendo comparados.

A energia de ionização corresponde à energia que deve ser fornecida para um átomo neutro, isolado, no estado gasoso, para que um elétron seja ejetado de sua eletrosfera. Essa propriedade está diretamente relacionada ao raio atômico, de modo que átomos menores tendem a segurar mais fortemente os seus elétrons e, portanto, tendem a apresentar maior energia de ionização.

Já a eletronegatividade, uma das propriedades periódicas mais utilizadas, corresponde à tendência que um átomo apresenta de atrair para si os elétrons de uma ligação química. O átomo que é mais eletronegativo tende a atrair os elétrons para si, fazendo com que ele acabe por apresentar uma densidade de carga ou uma carga real negativa. Essa propriedade é muito utilizada na análise de polaridade de ligações e de moléculas.

Assim, embora as informações presentes na Tabela Periódica não devam ou necessitem ser decoradas, para um bom desempenho nas provas, é necessário que os estudantes a saibam analisar. Para isso, é imprescindível que estudem, durante o ano todo e, principalmente durante o período de revisão, com a Tabela ao seu lado, consultando-a sempre que necessário, para que seja possível criar uma familiaridade com as suas informações. Somente assim será possível utilizá-la de maneira proficiente na resolução das questões dos mais diversos vestibulares.

Desde quando foi descoberta no século XIX, a radioatividade mudou o nosso entendimento sobre a composição da matéria e proporcionou avanços tecnológicos nas mais diferentes áreas, que vão desde diagnósticos médicos até a geração de energia. Diante da importância dos fenômenos radioativos, questões desse tema aparecem com frequência nos principais vestibulares. Para se ter uma ideia, considerando apenas Enem, Fuvest, Unesp e Unicamp, questões envolvendo fenômenos radioativos apareceram nove vezes nos últimos três anos.

Os contextos em que a radioatividade aparece nas questões podem variar bastante, no entanto, é possível reconhecer basicamente três grandes grupos de assuntos: desintegração nuclear, cinética dos fenômenos radioativos e aplicações de fenômenos radioativos. Aqui vale uma ressalva: em algumas questões, os assuntos aparecem juntos.

A desintegração nuclear ou decaimento radioativo é quando um átomo instável, conhecido como radioisótopo, emite de forma espontânea radiações, que podem ser partículas (alfa e beta) ou ondas eletromagnéticas (gama). Sobre esses fenômenos, as questões de vestibulares podem abordar a natureza das radiações, o elemento gerado no decaimento e, com mais frequência, a equação representativa do fenômeno. Nesse sentido, em questões objetivas, a pergunta feita é sobre algum membro para completar a equação (partícula ou átomo). Já em questões discursivas, pode ser cobrada a própria escrita da equação nuclear.

Quando o tema é a cinética dos fenômenos radioativos, as questões costumam envolver tempo de meia-vida, que corresponde ao tempo em que metade da amostra radioativa sofre decaimento. Perguntas dessa natureza costumam relacionar quantidade de material radioativo (ou atividade apresentada por eles) com tempo, geralmente tempo de meia-vida ou tempo total. Alguns exercícios de cinética nuclear vêm acompanhados de um gráfico de meia-vida, no qual o candidato extrai o próprio tempo de meia-vida. É interessante destacar que a matemática envolvida na maior parte dos problemas de cinética radioativa é simples, pois os tempos explorados são múltiplos da meia-vida.

Quando o assunto é a aplicação dos fenômenos radioativos, além do próprio decaimento e cinética radioativa que também possuem aplicações, como na datação de rochas e fósseis, podem aparecer questões sobre fissão nuclear, na qual núcleos maiores são quebrados em núcleos menores. A fissão nuclear costuma aparecer no contexto de usinas nucleares, o que envolve a própria fissão e sua representação por meio de equação, assim como outros aspectos relacionados à energia nuclear, como a própria geração de energia em si, ou o problema do lixo nuclear. Outro fenômeno nuclear importante que também pode aparecer em provas é a fusão nuclear, na qual núcleos menores são fundidos em núcleos maiores. Esse fenômeno é a principal fonte de energia das estrelas.

O conjunto de informações apresentado permite ter uma ideia de como a radioatividade aparece nos principais vestibulares. Espero que elas possam te orientar no estudo desse assunto e, com isso, você consiga conquistar alguns pontos a mais nas provas. Bons estudos!

Em 1959, o físico norte-americano Richard Feynman (1918-1988) proferiu um discurso intitulado “There is plenty of room at the bottom”, expressão que pode ser traduzida como “há mais espaços lá embaixo”. Nessa palestra, Feynman fala sobre a possível manipulação de estruturas e sistemas em escala atômica e, embora não tenha mencionado os termos “nanociência” ou “nanotecnologia”, considera-se que esse foi o ponto inicial desta área de pesquisa, tão importante para a ciência do século XXI e suas fronteiras. Mas o que significam esses termos?

Nanociência e nanotecnologia são termos que se referem aos estudos dos nanomateriais e suas possíveis aplicações. Os nanomateriais apresentam dimensão entre 1nm e 100nm (1nm=10^-9 m) e apresentam propriedades físico-químicas diferenciadas quando comparadas com materiais em outra escala de tamanho.

As propriedades dos nanomateriais estão relacionadas a sua elevada relação área superficial/volume da nanopartícula em nível submicroscópico. Exemplos característicos das propriedades diferenciadas desses materiais são as nanopartículas de ouro e prata, que podem apresentar colorações que vão desde o verde, até o vermelho e violeta. Um exemplo disso é a famosa Taça de Licurgo, um artefato arqueológico, muito provavelmente proveniente da Roma Antiga, e que, por ter nanopartículas de ouro e prata em sua composição, pode apresentar diferentes colorações, dependendo da forma como é iluminado.

Fonte da imagem: https://pt.frwiki.wiki/wiki/Coupe_de_Lycurgue

Atualmente, existem diversas pesquisas que buscam estudar a aplicação das nanopartículas em diferentes áreas do conhecimento, como a utilização de nanopartículas de prata para a esterilização de materiais cirúrgicos; a presença de nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e dióxido de titânio ( TiO₂) em protetores solares para aumentar a capacidade de absorção da radiação ultravioleta; e a confecção de materiais esportivos, como raquetes de tênis e bicicletas com nano tubos de carbono, tornando esses equipamentos extremamente leves, resistentes e, consequentemente, melhorando a performance dos atletas.

Pode-se citar ainda a confecção de nanopartículas semicondutoras denominadas de pontos quânticos, cuja tecnologia pode ser utilizada em televisores LED, aumentando a eficiência energética desses aparelhos.

As nanopartículas também apresentam aplicação na Química Ambiental, pois o desenvolvimento de nanopartículas magnéticas pode ser utilizado para a remoção de contaminantes do meio ambiente.

Em suma, o estudo dos nanomateriais e suas aplicações tecnológicas consistem em uma das áreas mais promissoras da ciência do século XXI. Nos próximos anos, é possível que vejamos o desenvolvimento de novos materiais e aplicações que desafiem as fronteiras que separam a ficção científica da nossa realidade.

Uma das maiores angústias que afetam alunos e alunas, especialmente os estudantes em preparação para os vestibulares, é se há necessidade de decorar muitas informações em Química para se dar bem no vestibular. Quem nunca inventou frases para decorar uma fórmula? Para a famosa equação de estado dos gases, PV = nRT, existe a frase “Por Você nunca Rezei Tanto”. Além das fórmulas, os alunos também relatam a necessidade de decorar conceitos, por exemplo, na termoquímica, em que só se utiliza a Lei de Hess quando o exercício fornecer equações termoquímicas.

O problema é que a “decoreba” é um processo mecânico de fixação, ou seja, consiste em repetir várias vezes uma determinada informação até a sua completa fixação, ainda que não se entenda o conceito implícito. Existem dois grandes riscos ao se decorar uma informação e não aprender e entender o seu mecanismo. O primeiro risco é simplesmente esquecer o que você decorou dias ou horas depois, pois o cérebro pode julgar que aquela informação tem pouca importância e apagá-la. O segundo risco, e o mais perigoso, é que cada vestibular tem a sua própria forma de elaborar os exercícios, ou seja, cada questão tem a sua particularidade, e, com isso, decorar uma informação pode fazer com que você não tenha ferramentas suficientes para resolvê-los.

Observe a seguinte situação: se você apenas decorar que, para utilizar aquela Lei de Hess, é necessário ter equações termoquímicas, só será possível resolver o exercício se forem fornecidas equações com suas respectivas variações de entalpia. No entanto, um exercício do vestibular da PUC-SP tinha como dado uma equação termoquímica, a energia de ligação do O₂ e a entalpia de formação do O₃, e, para a resolução, era necessário utilizar a Lei de Hess, ou seja, a informação decorada não era suficiente para resolver a questão. Por outro lado, caso o aluno tenha se dedicado a estudar e compreender os conceitos relacionados à termoquímica, é possível que ele soubesse construir equações termoquímicas a partir das entalpias de formação e da energia de ligação e, com isso, aplicaria a Lei de Hess e solucionaria o exercício tranquilamente. É interessante perceber que, no fundo, a ideia do exercício era diferenciar o candidato que decora uma informação para resolver um tipo de exercício daquele que conhece o conteúdo e sabe aplicá-lo.

Portanto, como os vestibulares atuais estão exigindo cada vez mais que o candidato interprete as informações fornecidas no enunciado, em geral por intermédio de dados, gráficos e tabelas, associadas aos seus conhecimentos, não é mais possível prestar uma prova apenas decorando fórmulas e conceitos e alcançar sucesso. É necessário realizar as devidas associações entre os conceitos e conseguir aplicar tais associações e as habilidades adquiridas a fim de solucionar com êxito as questões dos vestibulares.

No dia 18 de junho de 1956, o então presidente Juscelino Kubitschek, assinou uma lei regulamentando a profissão de químico. A partir de então, no dia 18 de junho é comemorado o dia do Químico.

Apesar do reconhecimento dessa profissão ser relativamente recente, o campo de estudo da Química é antigo e até difícil de datar.

Quando podemos considerar o início da Química?

Se recuarmos no tempo para tentar identificar a origem do conhecimento químico (estou fazendo aqui um recorte e considerando conhecimento químico como a realização de reações químicas controladas), vamos chegar a tempos impossíveis de serem datados com precisão, pois, nas civilizações antigas, muitos processos químicos já eram utilizados, como a cocção de alimentos, produção de vinho, cerveja e vinagre, extração e obtenção de metais, produção de corantes, pomadas, óleos aromáticos, entre outros. Se estes conhecimentos já eram conhecidos nessas civilizações, quando eles surgiram? Uma pergunta difícil de ser respondida.

Já para falar do surgimento da Química como ciência moderna, é importante fazer um desvio para observar o que estava sendo proposto por alguns filósofos do século XVII, como Francis Bacon (1561–1626) e René Descartes (1596–1650), que ajudaram a alicerçar o que hoje entendemos como Ciência. Muitas das ideias propostas por eles, de certa forma, foram inspiradas no desenvolvimento alcançado pela Física na evolução do modelo geocêntrico para o heliocêntrico.

De forma sucinta, Bacon propõe que, para conhecer a natureza, é preciso coletar dados, classificá-los e determinar suas causas. Descartes também propõe um método para utilizar a razão na busca do conhecimento. Sucintamente, o método tem como base quatro regras: regra da evidência (só aceitar como verdadeiro algo evidente por sua clareza); regra da análise (dividir o objeto de estudo em tantas partes quantas forem necessárias, para, assim, poder entender melhor); regra da síntese (ir dos problemas mais simples para os mais complexos); e regra da enumeração (fazer verificações gerais e completas para se ter certeza de que todos os aspectos do problema foram respeitados).

A consequência desses pensamentos foi uma mudança nos métodos de estudo dos fenômenos naturais, que passaram a ser estudados na busca de relações de causa e efeito. Com isso, os estudos dos fenômenos químicos também sofreram alterações. Investigando as transformações da matéria de forma mais controlada, alguns cientistas fizeram contribuições importantes para o estabelecimento da Química como uma ciência moderna. Entre eles, estão Robert Boyle (1627–1691) e Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794).

Boyle, influenciado pelo pensamento de Bacon, publicou em 1661, no livro “The Sceptical Chymist”, uma crítica às concepções existentes na época sobre elementos, como a Teoria dos Quatro Elementos de Aristóteles. Apesar de Boyle não propor uma definição para elemento, para ele já era clara a diferença entre mistura e composto. O trabalho mais conhecido de Boyle é a relação entre pressão e volume de uma massa de gás à temperatura constante. Esse estudo, que foi realizado de forma sistemática, permitiu a descoberta de uma lei que leva seu nome, a Lei de Boyle-Mariotte.

Quanto a Lavoisier, realizando diversos experimentos de combustão e calcinação, em condições controladas e com uso intensivo de balança, ele estabeleceu a primeira lei ponderal, conhecida como Lei da Conservação das Massas. Os resultados dos seus estudos foram publicados no livro “Traité Élémentaire de Chimie”, em 1789.

Um fato interessante sobre a Lei da Conservação das Massas foi a sua descoberta, 13 anos antes de Lavoisier, por um químico russo chamado Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711–1765). No entanto, ele não recebeu o crédito da descoberta por ter publicado seus resultados apenas na Rússia.

Como foi brevemente apresentado, a Química, considerada hoje como uma das ciências modernas, teve seu alicerce construído há mais de 300 anos e tem como o profissional de química seu protagonista. Muitas questões atuais e em diferentes campos — ambiental, médico e tecnológico, por exemplo — exigem a presença de uma química ou químico. Assim, é justo e merecido haver um dia para homenagear esse importante profissional.

Referência:

Chassot, A. I. Alquimiando a Química. Química Nova na Escola, n°1, maio 1995.

Silva, C. S.; Oliveira, L. A. A.; Oliveira, O. M. M. F. Evolução Histórica da Química. Rede São Paulo de Formação Docente: Cursos de Especialização para o quadro do Magistério da SEESP Ensino Fundamental II e Ensino Médio. Unesp, 2011.

Entre os inúmeros fatos científicos que ocorreram no século 19, a descoberta da radioatividade e a dos raios X podem ser considerados o ponto de crescimento da importância da radiação para a humanidade, com grandes aplicações na indústria e, sobretudo, na medicina. Exames de imagem, permitindo enxergar algumas estruturas internas de uma pessoa ou outro animal, tratamentos de muitas doenças, medicina nuclear, aplicação na agricultura, entre outros, são aplicações em que a tecnologia envolvendo radiações se desenvolveu.

As radiações podem ser de dois tipos: radiações corpusculares e radiações eletromagnéticas (ou ondulatórias). As radiações transportam energia, e, no caso da radiação eletromagnética, essa energia é chamada de energia radiante.

As radiações corpusculares são associadas a partículas, como os nêutrons, as partículas α (ou núcleo do átomo de hélio), as partículas β^– (os elétrons), as partículas β⁺ (os pósitrons, ou anti-elétrons — sim, antimatéria existe, não é mera ficção científica), entre outras. Em geral, são produzidas em aceleradores de partículas, a partir de elementos radioativos, com núcleos instáveis, ou, ainda, em reatores nucleares.

Um exame muito importante que utiliza radiação corpuscular é o PET Scan (positron emission tomography ou tomografia por emissão de pósitrons), exame muito importante na localização de tumores de difícil detecção. Injeta-se no paciente um marcador (flúor 18, carbono 11, entre outros) junto com glicose. Um marcador muito usado é o FDG (fluorodeoxiglicose), um análogo da glicose com flúor 18 já incorporado. Esse marcador é captado juntamente com a glicose por células cancerígenas, que possuem um metabolismo muito mais alto que as células saudáveis. Uma vez dentro das células cancerígenas, o marcador decai, emitindo um pósitron. Esse pósitron acaba encontrando algum elétron, levando à aniquilação de ambos, surgindo energia em seu lugar, de acordo a famosa equação da equivalência massa-energia –   – proposta por Albert Einstein (“” é a energia que surge quando certa massa “” é aniquilada; “” é a velocidade da luz no vácuo). Essa energia é emitida na forma de dois fótons gama de mesma frequência, que partem em sentidos opostos, devido à conservação da quantidade de movimento. Uma vez captados, o equipamento identifica de onde foram emitidos os fótons, localizando o foco cancerígeno. O PET Scan também é usado para mapear regiões do cérebro responsáveis por determinada ação, ou para estudar como algumas patologias psiquiátricas afetam o funcionamento normal do cérebro.

Figura retirada da apostila Beta 7, página 93.

As radiações eletromagnéticas são ondas eletromagnéticas, ondas que se propagam no vácuo e em muitos meios materiais. Em possível modelo muito aceito na comunidade científica, um campo elétrico e um campo magnético oscilam em direções perpendiculares entre si, além de ambos serem perpendiculares à direção de propagação da onda eletromagnética.

Figura retirada da apostila Alfa Verde 6, página 412.

As diversas ondas eletromagnéticas são diferenciadas pelas suas frequências, conforme ilustra a figura a seguir, que apresenta o espectro eletromagnético, além de algumas aplicações das diferentes ondas.

Figura retirada da apostila Alfa Verde 6, página 412.

As ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com uma velocidade aproximadamente igual a , que é praticamente a mesma de quando essas ondas se propagam no ar. Se pensarmos na equação fundamental da ondulatória (), em que “” é a velocidade de propagação da onda, “” é seu comprando de onda, e “” é sua frequência, verificamos que quanto maior a frequência de uma onda, menor será seu comprimento de onda.

As radiações também podem ser divididas em radiações ionizantes e radiações não ionizantes, dependendo da energia que transportam. As radiações ionizantes transportam energia suficiente para ionizar um átomo, como o próprio nome sugere, ou mesmo quebrar uma ligação química, o que não ocorre com as radiações não ionizantes.

De forma geral, as radiações corpusculares são ionizantes. Já em relação às radiações eletromagnéticas, a energia transportada está relacionada com a equação de Planck (), que mostra que a energia “” de um fóton associado a cada onda eletromagnética é diretamente proporcional à frequência “” da onda em questão. A constante “” é chamada de constante de Planck. Assim, quanto maior a frequência, maior a energia transportada pela onda.  Considerando-se os valores das frequências, a partir da radiação ultravioleta, as radiações eletromagnéticas são consideradas ionizantes (se bem que a radiação ultravioleta em si causa uma certa discussão se ela é ou não é considerada ionizante, pois há correntes de pesquisadores que defendem os dois pontos de vista). Já as radiações com frequências menores ou iguais à da luz violeta são consideradas não ionizantes. Tratando-se de radiações eletromagnéticas ionizantes:

• o ultravioleta pode alterar até mesmo uma molécula de DNA de algumas células da pele, podendo levar à formação de um tumor nesse órgão;
• a radiação gama é utilizada em uma das etapas dos processos de esterilização de instrumentos cirúrgicos, por exemplo;
• raios X são utilizados em exames de imagem que levam seu nome e em tomógrafos. Profissionais da área de radiologia utilizam equipamentos de proteção contra raios X, por risco de doenças decorrentes do excesso de exposição a essa radiação.

Claro que também se deve tomar cuidado com as radiações não ionizantes. Não é porque não conseguem ionizar um átomo que não podem ser prejudiciais à saúde. Radiação infravermelha em excesso e/ou em elevada intensidade pode provocar queimaduras graves em tecidos biológicos.

Mas cuidado, não devemos achar que as radiações são sempre prejudiciais. As ondas aplicadas em telecomunicações são imprescindíveis nos dias de hoje, desde a telefonia móvel até os sistemas de GPS; fornos de micro-ondas estão cada vez mais presentes nas casas das pessoas; sensores de calor captam a radiação infravermelha emitida pelas pessoas (os pirômetros são um exemplo, sendo utilizados para aferir a temperatura das pessoas nas entradas dos estabelecimentos em épocas de pandemia de Covid-19); pacientes com algumas doenças dermatológicas, como psoríase, além de alguns linfomas cutâneos, recebem banhos de UV, particularmente UV-A e UV-B como parte do tratamento — esse processo recebe o nome de fototerapia —, assim como alguns processos de esterilização de água e materiais específicos, tais quais instrumentos cirúrgicos (que também recebem banhos de raios gama como parte do processo de assepsia). Ainda, os raios UV são usados na odontologia na polimerização de substâncias; raios X, em exames de imagem, radiações empregadas em radioterapia; na agricultura, raios X e partículas β^– aceleradas banham alimentos para reduzir fungos e bactérias, aumentando seu tempo de conservação. Tudo isso só para citar alguns exemplos de extrema importância.

Uma pergunta que pode aparecer é nas radioterapias: se a radiação ataca as células tumorais, não deveriam atacar as células saudáveis do paciente também? A resposta é sim! Mas, então, como é feito o tratamento? A radioterapia propriamente dita utiliza equipamentos que ficam próximos ao paciente, e que emitem a radiação eletromagnética ionizante. Para evitar lesões de células saudáveis, são utilizadas duas, três, ou mais fontes de radiação, de modo que cada uma delas emita um feixe radioativo de intensidade suficientemente baixa. Na região alvo, onde está localizado o tumor, os feixes se cruzam, e a soma de suas intensidades é suficiente para destruir as células adoecidas. Claro que algumas células saudáveis acabam sendo acometidas também, devido à margem de segurança adotada. Há um tipo particular de radioterapia, chamada de braquiterapia, na qual um material radioativo é colocado dentro ou próximo ao órgão em tratamento.

Um cuidado que se deve tomar é que a penetração ou transmissão de uma onda eletromagnética não é apenas proporcional a sua frequência, há outros fatores envolvidos. Por exemplo, o vidro é razoavelmente opaco para o infravermelho e para o ultravioleta, porém é transparente para a luz visível, as famosas sete cores do arco-íris: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Nosso corpo absorve praticamente todas as ondas do espectro, claro que em diferentes graus, e as respostas das células são também diferentes, por consequência. A presença de água no tecido também influencia a profundidade de penetração de uma onda eletromagnética, em geral, quanto menor o conteúdo de água no tecido, mais determinado tipo de onda, com determinada frequência, penetra no tecido.

Mas como esse tema pode aparecer nos vestibulares? Em Ciências da Natureza, há uma grande gama de assuntos em que o tema radiações pode aparecer. Nas questões de Química, um tema relevante é a radioatividade, em que se deve pensar nas análises de reações nucleares de decaimento, com emissão de partículas α, β^–, β⁺ e γ. Em Biologia, os exercícios buscam as relações com possíveis processo de mutação celular, com tratamentos de algumas patologias utilizando radiações, radioterapia, ou com processos de esterilização de água e outros materiais. Nas provas de Física, podemos encontrar o tema: em ondulatória, desde classificação de ondas, até estudo das ondas estacionárias, passando pela equação fundamental da ondulatória, citada anteriormente; em Física Moderna, abordando a dualidade partícula-onda, a equação de Planck, também já mencionada, e o efeito fotoelétrico; em eletromagnetismo e eletrostática, nos estudos de aceleradores de partículas e espectrômetros de massa, aparelhos utilizados para identificar e quantificar elementos e moléculas presentes em amostras gasosas ionizadas.

Nesse ano de 2020, duas pesquisadoras, a francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer Doudna, foram laureadas com o prêmio Nobel de Química. É a primeira vez que duas mulheres são premiadas juntas. Antes delas apenas 5 mulheres haviam ganhado o prêmio de química contra 183 homens. O trabalho digno de premiação envolve o CRISPR/Cas9, um complexo presente no sistema imunológico de bactérias.

A sigla CRISPR vem do inglês Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats que pode ser traduzida como Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas, e se refere a um agrupamento específico de DNA capaz de guardar informação sobre o material genético de vírus que tenham tentado infectar uma bactéria. Já a Cas9 é uma proteína capaz de cortar o DNA em pontos específicos. Aprender sobre o funcionamento do CRISPR/Cas9 abriu as portas para uma nova era na edição de DNA, trazendo a promessa de cura para diversas doenças, mas também uma série de questões éticas sobre a possibilidade de alterações na informação genética da nossa própria espécie.

A edição de DNA não é uma novidade. Vários transgênicos importantes para a medicina, como bactérias produtoras de insulina humana, e uma série de outros, comumente usados na agricultura, como o milho Bt, foram obtidos através de técnicas mais antigas de edição de DNA. A chamada técnica do DNA recombinante, que contava com enzimas de restrição também descobertas em bactérias, já apareceu diversas vezes nos vestibulares, incluindo o ENEM.

A grande novidade trazida pelo CRISPR/Cas9 é sua maior precisão quando comparada com as técnicas de edição de DNA mais antigas. Na bactéria, o CRISPR funciona como uma espécie de biblioteca que contém cópias do DNA de vírus que tentaram infectar a bactéria no passado. No caso de uma nova infecção, a bactéria transcreve o trecho de DNA viral dessa biblioteca e produz uma molécula de RNA. Se esse RNA encontra no genoma bacteriano um trecho de DNA complementar a si, a bactéria identifica que foi infectada e a proteína Cas entra em ação retirando o trecho do DNA invasor de seu cromossomo, livrando a bactéria da infecção. Os cientistas podem desenhar moléculas especificas de RNA e, assim, usar essa técnica para retirar, inserir ou modificar trechos de DNA em determinados genes das células.

Apesar de o potencial dessa técnica só começar a ser de fato compreendido a partir de 2012, muitas pesquisas promissoras já foram realizadas. Em 2019, os cientistas foram capazes de remover pela primeira vez o vírus HIV-1 de células de animais vivos. Também foi possível desativar genes que levam à insuficiência renal em ratos e fazer com que células do pâncreas com genes associados a diabetes tipo I voltassem a produzir insulina. Porém, um uso no mínimo controverso foi feito pelo pesquisador chinês He Jiankui, que modificou geneticamente embriões humanos para torná-los mais resistentes ao vírus da Aids. As gêmeas geradas no processo nasceram no final de 2018, e o feito rendeu ao pesquisador dois anos de cadeia por ter realizado ilegalmente a manipulação genética de embriões para fins reprodutivos.

Provavelmente a era da edição do nosso próprio genoma está só começando, e, uma vez que novos genes forem inseridos em um ou outro indivíduo, eles passarão a fazer parte do repertório genético de toda a humanidade. Entender os limites éticos dessas alterações não cabe apenas aos cientistas, mas à sociedade como um todo.

*Por Rodrigo Machado Martins, professor do Anglo Vestibulares e do Colégio Anglo São Paulo

Como os astronautas da Estação Espacial Internacional (EEI) obtêm água para beber?

Na EEI, a água potável é obtida da urina e suor dos astronautas, que passa por um processo de separação. A urina é uma mistura constituída basicamente por água (95% em média) e outras substâncias, entre elas ureia e ácido úrico. A separação ocorre numa espécie de destilador, que, ao aquecer a mistura, evapora a água, separando-a dos outros componentes.

A descrição acima ilustra uma técnica, a destilação, utilizada para separar os componentes de uma mistura.

Uma mistura é caracterizada pela união de mais de uma substância sem que ocorra reação química entre elas. Na natureza, existe uma “preferência” por misturas, sendo raras as vezes em que é possível encontrar substâncias puras. Sendo assim, cabe ao ser humano desenvolver técnicas que permitem separar substâncias de acordo com seu interesse, o que sempre envolve algum gasto energético.

A escolha da técnica mais apropriada na separação de misturas depende das propriedades físicas dos componentes, como temperatura de fusão, temperatura de ebulição, densidade, solubilidade, tamanho das partículas, entre outras. Além disso, deve-se considerar o custo envolvido na técnica escolhida, já que, em alguns casos, é possível empregar técnicas diferentes para separar componentes de uma mesma mistura.

Um exemplo interessante disso é a dessalinização da água do mar ou de reservatórios de água salobra com a intenção de se obter água doce para consumo. Para esse fim, podemos citar duas técnicas importantes: destilação simples e osmose reversa.

Na destilação simples, processo similar ao que ocorre com o ciclo natural da água, o aquecimento da mistura promove a evaporação da água, enquanto as partículas sólidas – no caso, os diferentes sais – ficam retidas. Em seguida, o vapor d´água é captado por um sistema de resfriamento, provocando a liquefação do vapor. A água líquida assim obtida encontra-se livre de sais.

A osmose reversa, também conhecida como osmose inversa, é um processo contrário à osmose, fenômeno natural em que a água atravessa uma membrana semipermeável (membrana que permite apenas a passagem do líquido) no sentido da solução menos concentrada para solução mais concentrada. No processo de osmose inversa, a água é bombeada através da membrana semipermeável no sentido oposto à osmose, e, para que isso ocorra, a pressão empregada deve ser superior à osmótica. No Brasil, mais especificamente na região Nordeste e no norte de Minas Gerais, a dessalinização da água salobra é feita por osmose reversa.

Técnicas de separação também são empregadas em nossas casas, como acontece durante a preparação de alguns alimentos. Muitas vezes, antes de cozinhar o feijão, separamos com as mãos os grãos de outros sólidos que possam estar presentes no saco. Esse procedimento é conhecido como catação. Outro exemplo que podemos citar ocorre quando escorremos o macarrão para separar o alimento da água, nesse caso, é realizada uma filtração. Essa técnica também é empregada durante o preparo do café, processo no qual o pó do café fica retido no filtro, enquanto o líquido (água contendo substâncias dissolvidas) o atravessa.

As descrições de algumas técnicas feitas anteriormente são apenas uma pequena amostra da importância de se separar misturas. Em vista disso, esse tema é explorado pelos vestibulares com certa frequência.  Pesquise as principais técnicas empregadas na separação e veja como esse assunto foi cobrado nos principais vestibulares em anos anteriores.

Bons estudos!

*por Philippe Spitaleri Kaufmann, professor e autor do Anglo Vestibulares e do Colégio Anglo São Paulo

A alotropia é um fenômeno no qual um mesmo elemento químico apresenta a possibilidade de formar substâncias simples diferentes. Essas substâncias podem divergir entre si em relação à atomicidade (número de átomos) ou quanto ao arranjo geométrico das estruturas.

Um exemplo simples desse fenômeno consiste na alotropia do elemento oxigênio, que pode dar origem às substâncias simples gás oxigênio (O2) e gás ozônio (O3). Essas substâncias divergem tanto na atomicidade como na geometria molecular, como representado pela imagem abaixo:

Um outro caso importante, que tem sido destaque na mídia recentemente, refere-se aos principais alótropos do carbono: diamante, grafite, grafeno e fulereno.

O diamante é um material extremamente duro e resistente formado exclusivamente por átomos de carbono dispostos em uma rede cristalina tetraédrica.

Já o grafite consiste de um material macio, facilmente deformável, condutor de corrente elétrica e que pode ser utilizado como lubrificante. As propriedades do grafite são derivadas principalmente de sua organização submicroscópica, na qual os átomos de carbono encontram-se dispostos em folhas de redes hexagonais, sobrepostas entre si.

O grafeno consiste de uma monocamada de grafite que quando enrolada sobre o seu próprio eixo pode formar os famosos nanotubos de carbono.

Por se tratar de uma única folha, apresenta a espessura de um átomo. Essa variedade alotrópica do carbono possui características específicas como elevada resistência e flexibilidade, condutibilidade elétrica e térmica, além de ser muito leve.

Por fim, o fulereno consiste de uma espécie de “gaiola” formada exclusivamente por átomos de carbono.

Essa substância tem sido utilizada na confecção de placas fotovoltaicas e há também o desenvolvimento de pesquisas na área médica para a utilização do fulereno como um “carregador” de medicamentos no interior do organismo humano.

Embora os alótropos do oxigênio e do carbono sejam os principais casos que podem ser explorados nos exames vestibulares, podemos citar ainda a alotropia do enxofre e do fósforo.

O enxofre forma basicamente duas formas alotrópicas que divergem entre si em relação ao arranjo cristalino de suas estruturas, o enxofre rômbico e o monoclínico. Essas duas variedades são formadas por moléculas com oito átomos que podem ser representadas pela fórmula S8 .

Fonte: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/alotropia-enxofre.html

O fósforo, por sua vez, pode formar muitas variedades alotrópicas, entre as quais o fósforo vermelho e o fósforo branco são as mais comuns. A alotropia do fósforo foi explorada na prova de Química da segunda fase da Fuvest de 2018, da qual foi extraída a imagem a seguir:

Ainda, vale lembrar que, em 20 de dezembro de 2017, durante uma reunião plenária, a Assembleia Geral das Nações Unidas escolheu o ano de 2019 como o Ano Internacional da Tabela Periódica, em comemoração à sua proposição em 1869 pelo cientista russo Dmitri Mendeleev.

Segundo o próprio site oficial da Unesco:

O IYPT 2019 é uma oportunidade para se refletir sobre os muitos aspectos da Tabela Periódica, incluindo sua história, o papel das mulheres na pesquisa científica, as tendências e as perspectivas mundiais sobre a ciência para o desenvolvimento sustentável, além dos impactos sociais e econômicos dessa área.

Assim, é esperado que temas que estejam relacionados às propriedades dos elementos químicos, como a alotropia, sejam explorados e cobrados nos principais exames vestibulares.

Em 20 de dezembro de 2016, a Organização das Nações Unidas (ONU), por meio da UNESCO e com o apoio da IUPAC, declarou 2019 o Ano Internacional da Tabela Periódica. O ano foi escolhido pois em 2019 fará 150 anos da proposição da tabela periódica e coincidirá com o aniversário de 100 anos da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada).

A tabela periódica como conhecemos hoje foi proposta em 1869 pelo russo Dmitri Mendeleev de forma a organizar os elementos químicos. Os que possuem propriedades semelhantes foram colocados numa mesma coluna, mas, durante a organização, Mendeleev percebeu que parecia faltar alguns elementos e resolveu deixar alguns espaços em branco. Hoje, todos esses espaços foram preenchidos.

É importante o vestibulando associar a estrutura do átomo com a tabela periódica e saber que os elementos não foram colocados nela de forma aleatória. É necessário conhecer como a tabela foi organizada: os elementos químicos estão listados por ordem crescente de seu número atômico (número de prótons no núcleo). O hidrogênio é o primeiro elemento, pois possui um próton no seu núcleo; o hélio é o segundo elemento, pois possui dois prótons no seu núcleo e assim por diante.

As linhas horizontais são denominadas períodos e indicam o número de camadas eletrônicas. As linhas verticais são chamadas de famílias ou grupos (elementos do mesmo grupo apresentam propriedades semelhantes). Para os elementos representativos (bloco A da tabela), o número da família representa o número de elétrons da camada de valência.

Outra divisão importante da tabela é a de metais, ametais e gases nobres. Os metais representam a maior parte dos elementos da tabela e possuem as seguintes propriedades: sólidos a 25°C (exceto o mercúrio, que é líquido) são bons condutores de calor e eletricidade, são dúcteis e maleáveis (propriedades de fazer fios e lâminas, respectivamente). Os ametais em geral são isolantes térmicos e elétricos e seu estado físico varia; os gases nobres são gasosos a temperatura ambiente e inertes quimicamente.

No espaço reservado para cada elemento químico constam dois números: o número de prótons e o número de massa. O número de massa é a soma de prótons mais nêutrons, logo o maior valor apresentado refere-se ao número de massa. Esse valor é importante para exercícios que envolvem transformação de massa em mol e vice-versa, como exercícios de estequiometria, soluções e mol.

O vestibulando precisa conhecer a prova que irá prestar. Por exemplo, nas provas realizadas pela Vunesp (Unesp, Santa Casa, Albert Einstein, Santa Marcelina, etc) e Enem, a tabela periódica é fornecida e é importante o vestibulando criar o hábito de consultá-la ao fazer as tarefas. A Fuvest não fornece em sua prova a tabela, mas qualquer dado necessário é fornecido na forma de note e adote.

Os examinadores buscam em suas questões fazer contextualizações, e um assunto que tem grandes chances de aparecer nas próximas provas é tabela periódica. Por isso, ao iniciar os estudos de química, tenha sempre por perto uma tabela, pois, ao usá-la com frequência, você estará sempre lembrando sua organização e como tirar dela as informações necessárias.