Complexidade ao redor

Perguntas simples, respostas difíceis:

1) Numa fogueira, vemos os átomos a emitir luz?
Quando um objeto emite luz, é sinal de que os elétrons dos seus átomos estão a dar saltos quânticos. Isto significa que átomos ou moléculas concretas da matéria estão a emitir radiações com energias e comprimentos de onda específicos. O nosso olho percebe estas radiações na forma de cor. Obviamente, a energia adquirida pelo átomo para produzir esta radiação tem de lhe chegar de alguma fonte. Uma das formas de adquirir energia é o aquecimento do átomo. É por isso que as chamas freqüentemente parecem ter cor. Ao contemplar uma fogueira, pode notar-se uma pequena faixa sem cor entre a lenha e as chamas. Neste espaço, os gases elevam-se e são aquecidos, mas ainda não alcançaram a temperatura suficiente para se misturarem com o oxigênio. Quando isso ocorre, os átomos atingem a temperatura suficiente para emitir luz e produzir a chama.

2) Qual a  fórmula estrutural aceita para o gás dióxido de nitrogênio (NO2) e para o gás ozônio (ozone) (O₃) 
As evidências experimentais suportam para ambas as moléculas uma geometria angular, com o átomo central (N no caso do NO₂, O no caso do O₃) ligado a dois átomos de oxigênio periféricos. O comprimento da ligação é igual para os dois O. Já a fórmula depende da teoria que você pretende utilizar; supondo que seja para o ensino médio, imagino que seja a teoria de Lewis. No caso do O_3,podemos representar uma fórmula com uma ligação simples com um oxigênio, e uma dupla com outro: O=O-O. Só que aí aparece um paradoxo: experimentalmente ambas as ligações têm o mesmo comprimento (a ligação dupla deveria ser mais curta). Isso significa que uma fórmula de Lewis não permite explicar esta molécula. Daí foi criado um artifício chamado ressonância, que diz que a molécula real pode ser descrita pela combinação de várias fórmulas, por exemplo: O=O-O e O-O=O. Na minha opinião esta “explicação” só serve para complicar, ainda mais em nível de ensino médio. Para fugir deste paradoxo (na verdade da limitação da teoria de Lewis), acho melhor usar outras teorias, como o de ligações multicêntricas ou dos orbitais moleculares (caso tenha curiosidade, pode me perguntar sobre essas teorias). Ah, sim, no caso do NO₂ a coisa é pior, pois por ter número ímpar de elétrons, há um elétron desemparelhado.

 3) 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.

4) 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 ocorre 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.

5) Do que são feitos os adesivos que brilham no escuro? 
Os adesivos que brilham no escuro geralmente são feitos com sulfeto de zinco. Quando o sulfeto de zinco é exposto à luz, graças à sua configuração eletrônica, os elétrons das camadas mais externas absorvem a luz e são excitados para camadas etetrônicas ainda mais externas. Quando apagamos a luz deixamos de fornecer energia aos elétrons, que aos poucos vão retornando às suas camadas eletrônicas iniciais. Durante esse retorno (que pode durar horas), eles devolvem a energia que absorveram na forma de luz. Esse fenômeno se chama fosforescência.

Alguns modelos de relógios têm detalhes fosforescentes que nunca perdem o brilho mesmo quando são deixados vários dias no escuro. Isso acontece porque o material fosforescente desses relógios está misturado com um pouco de material radioativo, que funciona como uma fonte de energia para provocar a fosforescência.
Além da fosforescência, existe um outro fenômeno, chamado de fluorescência. Diferentemente das substâncias fosforecentes, os compostos fluorescentes deixam de emitir luz assim que são colocados no escuro. Podemos observar a fluorescência quando vamos a uma discoteca. Todo mundo que está de roupas brancas fica “brilhando” no escuro graças as lâmpadas de luz negra, que é uma lâmpada de luz ultra-violeta. Quando a luz negra é desligada, o brilho da roupa desaparece. A nossa roupa brilha sob luz negra por causa de um aditivo dos sabões em pó que usamos. Esse aditivo é usado para termos à impressão de que a roupa está “mais branca do que branca”, pois ele absorve a radiação UV e emite como uma luz azulada. Outras substâncias fluorescentes que podemos encontrar são a água tônica e a urina. É por isso que não tem luz negra nos banheiros das discotecas.

Quando a emissão de luz de uma substância é provocada por uma reação química ela recebe o nome de quimioluminescência.

6) Porque é que a água não é inflamável se ela é constituída por hidrogénio e oxigénio? 

As substâncias só ardem se, além de serem constituídas de elementos combustíveis, conseguirem reagir com o oxigênio do ar. A água não entra em combustão porque a sua estrutura molecular é tão estável que não reage com o oxigênio. Seria preciso muita energia para romper as suas moléculas. Nem o calor do fogo é capaz de quebrar as ligações moleculares da água.

7) Porque é que as frutas escurecem depois de cortadas?

Quando o oxigênio entra em contacto com essas frutas ele reage com uma substância delas e escurece-as, ou oxida como dizem os químicos. Mas isso não quer dizer que as frutas fiquem estragadas. Para retardar essa oxidação, quando cortares ou descascares essas frutas podes regá-las com limão. O ácido do limão ou da laranja pode fazer com que as frutas demorem a ficar escuras porque o ácido é um anti-oxidante.