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Florianópolis, 07.08.99
Ano 1 - Número 07
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Departamento Química - UFSC

EDITORIAL

Esta já é a sétima edição do QMCWEB. E, pela primeira vez, a coluna Editorial está presente - por uma necessidade puramente imperial!!!
Tudo começou numa aula de química geral, para o curso de física. Um aluno me perguntou: "a matéria pode ser transformada em energia?". Afirmei, categoricamente, que não existia conversão de matéria em energia, ou vice-versa. Disse que a relação E=mc2 era uma relação de equivalência entre massa e energia - duas propriedade da matéria. Na verdade, eu não lembrada de como sabia esta informação, mas alguma força interior me fazia acreditar que era impossível converter matéria em energia.
Outro aluno revidou: "eu li na SuperInteressante um artigo dizendo que uns cientistas transformaram fótons em pósitrons, ou seja, energia em matéria...". Eu disse que não acreditava muito em revistas como a SI, mas, mesmo assim, ele trouxe o exemplar na aula seguinte. A manchete era grifada: cientistas convertem energia em matéria! A revista, entretanto, não dizia qual era a fonte desta informação, o nome dos autores da façanha, a revista onde haviam publicado este trabalho... apenas citava: "cientistas do SLAC".
Fui à internet e, pasmem!, encontrei várias referências sobre o assunto: "Scientists use light to create particles" (como exemplo, veja esta nota no NYTimes).
Fui à Biblioteca Setorial do CFM e consegui, finalmente, o artigo publicado no jornal Physical Review Letters, 79, 1626: "Positron Production in Multiphoton Light-by-Light Scattering". É um trabalho de 1997, com 19 autores! Mas nem eles, ao menos, parecem estar totalmente convencidos de que converteram luz em partículas... na verdade, esta afirmação não aparece nenhuma vez no artigo científico, ao contrário das manchetes em revistas não-indexadas... Leiam o artigo; vocês irão perceber a sutileza dos autores...
Levei uma cópia do artigo ao estudante; deixei-o mais confuso do que antes!
A história não parou por ai: eis que, há uns 15 dias, o professor Pinheiro me encontra no corredor e exclama: "Tenho uma perguntinha para você colocar no QMCWEB. Coloque assim: 'Responda rápido: energia pode ser convertida em matéria?'". Eu rapidamente lhe pus a par de minhas recentes aventuras com o tema e o Pinheiro, na parede do corredor do CFM, desenhava, com o dedo, a raiz de toda a confusão (vide artigo nesta edição). Estava claro: a matéria NÃO pode ser convertida em energia...
Neste momento lembrei de onde vinha aquela força interior que me compelia a rejeitar a hipótese contrária: das aulas que tive de Físico-Química 3, com o prof. Pinheiro, back in 1992...

A Energia pode ser convertida
em Matéria?

Resposta: NÃO !
E=mc2

Embora a resposta à esta pergunta seja, evidentemente, não, a resposta afirmativa é freqüentemente encontrada na imprensa e mesmo em livros textos conceituados de química. Surpreso? Pense bem. Se a resposta fosse afirmativa, dois princípios fundamentais da ciência, os princípios da conservação da massa e da energia, não seriam rigorosamente válidos. Na melhor das hipóteses, seriam aproximadamente verdadeiros. Além disso, se E=mc2, DE=Dmc2 e a razão DE/D m=c2. Como c, a velocidade da luz no vácuo é um número real, c2 é sempre positivo. Se em um sistema houvesse transformação de energia em massa, DE seria negativo, Dm seria positivo e a razão DE/Dm seria negativa, o que mostra a inconsistência do raciocínio.

QMCWEBperguntou

Na última edição, perguntamos: "A matéria pode ser convertida em energia?". Foi a maior votação da história do QMCWEB: 82 votos!
Destes, 78 (95%) disseram "SIM". Apenas 5% estavam corretos...

 

Qual a origem do equívoco? Podemos identificar pelo menos duas. A primeira, e talvez a mais importante, resulta da falha em distinguir apropriadamente entre o sistema e o resto do universo. A segunda resulta da desinformação sobre o que é m na equação E=mc2.

Da mesma forma que para utilizar corretamente a primeira lei da termodinâmica devemos posicionar adequadamente a fronteira que separa o sistema do meio para que a relação DE(no sistema)=q+W(no meio) seja válida, aqui também precisamos definir com clareza o que está dentro do sistema e o que está fora dele (no meio). Se um sistema, no estado I (com energia E1), sofre uma transformação de estado com transferência de energia para o meio, a energia do estado II (após a transformação), E2 , será menor que E1 . A energia transferida para o meio será igual à variação de energia do sistema, ou seja, E(meio)=DE=E2-E1. Se somarmos E2 com a energia transferida para o meio, a soma será igual a E1, e o princípio da conservação da energia será obedecido. O que está escrito acima nos parece bastante familiar. Mas o que acontece com a massa do sistema? Para que DE/Dm=c2 , é necessário que m2< m1. Isto já não nos parece tão familiar, pois o sistema estaria perdendo energia, e, também, perdendo massa.

O problema é que poucas pessoas se dão conta de que o símbolo m na equação de Einstein representa a massa relativística, que é uma função da velocidade, e não a massa de repouso. A massa relativística está relacionada à massa de repouso pela equação:

m=m0 (1- v2/c2) -1/2 (1)

onde v é a velocidade do corpo e m0 a massa de repouso.

Analisemos um caso simples. Considere uma bola de futebol de massa de repouso m0 . Se a bola estiver em repouso no campo, isto é, v=0, sua massa será m0 e sua energia m0c2. Se o Roberto Carlos der um pontapé na bola e ela adquirir uma velocidade v, sua energia será mc2 e DE=mc2-m0c2 ou DE=(m-m0)c2. Como todos os termos na equação 1 são positivos, m> m0 , e podemos dizer que a bola aumentou sua energia e também sua massa (massa relativística, evidentemente). Sua massa de repouso, m0 , no entanto, permanece constante.

  1. Se m2>m1 , m2c2>m1c2 ;
    portanto, E2>E1
  2. Se m2<m1 , m2c2<m1c2 ;
    portanto, E2<E1

Sistema no estado 1

Massa=m1

Energia=E1

 

 

®

Sistema no
estado 2

Massa=m2

Enegia=E2

 

 

 

 

________
colaborou: Eduardo Pinheiro

QMCWEB://ESPECIAL: Robert Wilhelm Bunsen
Após ter escapado duas vezes da morte em acidentes no laboratório, e já parcialmente cego, Robert Bunsen, um dos pioneiros da espectroscopia química, morreu, há exatamente 100 anos. Para o mundo, ele deixou todo o legado de seu trabalho, muito mais do que o bico de bunsen.
Robert  Bunsen: um dos grandes químicos do milênio!A invenção do bico de bunsen abriu o campo da espectroscopia química. Pela primeira vez era possível se observar, sem interferência da fonte, as linhas de emissão espectral dos elementos, tais como o Rubídio e o Césio, que foram descobertos por Bunsen; "I'm calling the new metal "caesium" on account of the splendid blue line in its spectrum", dizia em uma carta para Kirchhoff.
Suas contribuições não param por aí: ele foi o inventor do primeiro antídoto contra o arsênio; O bico de bunsen abriu caminhos para a espctroscopiaajudou Frankland a desenvolver o conceito de valência; forneceu os primeiros suportes experimentais para a teoria de radicais em compostos orgânicos; inventou toda uma metodologia para análise de gases; criou vários instrumentos (ele era um excelente vidraceiro) para laboratório; estudou o efeito da luz em certas reações orgânicas; e, finalmente, desenvoulveu um aparelho para produzir o máximo de luz possível de uma reação de combustão. Um aparelho que faz uma mistura controlada entre o ar e o gás, produzindo uma chama forte, quente, limpa e uniforme: este aparelho ficou conhecido como "bico de bunsen".
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Colaborou: Maria da Graça Nascimento
QMCWEB://entrevista:
Dr. Bernhard Welz
Sua caixa de correspondência é uma das mais movimentadas no departamento: dezenas de revistas indexadas, artigos para revisão, submissão de abstracts para congressos internacionais (dos quais ele é um dos organizadores), comunicações científicas, entre outros. Sua "personal library" compete com a nossa setorial... Poucos sabem, mas, em nosso departamento, trabalha um dos mais importantes químicos na área de Espectroscopia de Absorção Atômica da atualidade. Dr. Welz, que tem mais de 260 artigos publicados, era o diretor de pesquisa aplicada da Perkin Elmer, onde trabalhou 32 anos. Hoje, aposentado, é professor visitante aqui, no depto. de química, onde pretende ficar 4 anos.
Confira o que Dr. Welz disse ao QMCWEB.

QMCWEB:// É verdade que você é um dos mais famosos químicos de espectroscopia de absorção atômica?
WELZ:// I don't like to talk about me being famous, but it is true that I have devoted all my life (more than 32 years) to atomic absorption spectrometry (AAS), and I have certainly contributed to its development, both instrumentally and theoretically, and we have done a lot of method development as well. All this is reflected in more than 260 publications in various scientific journals, and in a book on AAS which appeared recently in its third completely revised edition with almost 1000 pages and 6595 references. Maybe all this has contributed to make me kind of famous, but in essence I am just a strong believer in the potential of AAS, and I am preaching this gospel all over the world.

QMCWEB:// Por que você decidiu morar no Brasil?
WELZ:// After 32 years of service for Perkin Elmer, the last 15 years as director of applied research, the new management decided that there is no need for research any more, at least not in atomic spectrometry, and they sent me to early retirement. Obviously, with all my dedication for AAS, I could not retire, and I started to look around for new goals. It did not take very long to find out that the most attractive and rewarding alternative was to accept the offer of my old friend Adilson, who had invited me already many years ago to spend a sabbatical year with him in Brazil. Another driving force was my strong association to Brazil through the Rio Symposia that I have been organizing together with Adilson and other well-known representatives of spectroscopy in Latin America for more than a decade, and through which I have found a lot of very good friends in Brazil.
believer in the potential of AAS, and I am preaching this gospel all over the world.
QMCWEB:// Qual é a sua opinião sobre o Departamento de Química da UFSC?
WELZ:// I do not yet have a very deep insight into the work that is done here, but I obviously know Adilson's group for many years, and the research done in his group has a very high standard. The laboratory is also well equipped and very well maintained, and soon we will have another AAS instrument there. Everyone I have met until now in the Department was very nice and helped me to get started here without problems. I like it here.

QMCWEB:// É muito difícil morar no Brasil sem saber falar português?

WELZ:// Fortunately everybody here at the Department speaks English, and my maid at home even speaks German so that I have no problems most of the day. The rest of the time I have to try to communicate one way or another, or I have to ask someone to help me. However, it is obvious that I have to take up my portuguese classes again very soon, because there is no way to really live in Brazil without speaking portuguese.

QMCWEB://Você irá dar aula aqui? Quando? Que disciplina?

WELZ:// Yes, with the beginning of the new semester, mid August, I will start to give a class on AAS for postgraduate students together with Adilson, where I will do the teaching, and he will superwise the practical experiments.







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QMCWEB
A carga do elétron não é mais elementar

Dois grupos de físicos chegaram, de maneira independente, à primeira prova experimental da existência de portadores de cargas iguais a uma fração da do elétron.
Desde a medida da carga e do elétron pelo físico americano R. Millikan em 1913, a experiência tem mostrado sempre que as cargas elétricas das partículas que transportam corrente eram múltiplos de e.
Dois grupos de físicos, um francês (L. Saminadayar et al., Phys.Rev.Lett.,79) e outro israelense (R. Piciotto et al.,Nature,389), vêm pela primeira vez colocar em evidência a existência de cargas fracionadas, iguais a um terço da carga do elétron.
Sua experiência consiste em medir as cargas em movimento em um condutor apresentando uma estranha propriedade chamada "efeito Hall quântico fracionário". Este efeito surge em temperaturas muito baixas, quando os elétrons confinados a uma fina camada são submetidos a um intenso campo magnético. Experimentalmente isto se traduz, logo que se aumenta a intensidade do campo magnético, de um aumento da tensão elétrica perpendicular à corrente (e igualmente a ausência de dissipação). Para explicar este fenômeno, os teóricos propuseram, há catorze anos, o conceito pouco ortodoxo de "quasipartículas" portadoras de uma carga fracionada. Uma quasipartícula resulta do movimento coletivo de um conjunto de elétrons. Ela corresponde a um déficit localizado de carga. Este "buraco" se desloca em meio aos elétrons como uma partícula, mas, contrariamente às partículas livres (os elétrons por exemplo), estes portadores de carga não podem existir fora do meio eletrônico. Para observa-los, os pesquisadores submeteram a uma temperatura de 25 milikelvin e a um campo magnético de várias teslas uma fina camada de elétrons em um semicondutor de arsenato de galio. Sob estas condições, uma das propriedades do efeito Hall quântico é a aparição nas bordas da amostra de uma corrente transportada pelas quasipartículas. Logo que as bordas opostas são separadas por uma distância menor que 100 nanômetros (0,0000001 metros), as quasipartículas saltam de uma borda a outra, criando uma corrente entre estas duas bordas. Efetuando-se uma medição desta corrente, bastante fraca (0,000000000000001 Amperes), os pesquisadores puderam mostrar que a carga das quasipartículas eram iguais a e/3, provando assim experimentalmente que o quantum de carga e não é indivisível.

"La charge de l'électron n'est plus élémentaire",
La Recherche,303,1997

 

QMCWEB://humor: A escolha do Rei Arthur

O jovem Rei Arthur foi surpreendido pelo monarca do reino vizinho enquanto caçava furtivamente em um bosque. O Rei poderia tê-lo matado no ato, pois tal era o castigo para quem violasse as leis da propriedade, contudo se comoveu ante a juventude e a simpatia de Arthur e lhe ofereceu a liberdade, desde que no prazo de um ano trouxesse a resposta a uma pergunta difícil.
A pergunta era: O que realmente as mulheres querem?. Semelhante pergunta deixaria perplexo até ao homem mais sábio, e ao jovem Arthur lhe pareceu impossível de responde-la. Contudo aquilo era melhor do que a morte, de modo que regressou a seu reino e começou a interrogar as pessoas. À princesa, à rainha, às prostitutas, aos monges aos sábios, ao palhaço da corte, em suma, a todos e ninguém soube dar uma resposta convincente. Porém todos o aconselharam a consultar a velha bruxa, porque somente ela saberia a resposta. O preço seria alto, já que a velha bruxa era famosa em todo o reino pelo exorbitante preço cobrado pelos seus serviços.
Chegou o último dia do ano acordado e Arthur não teve mais remédio se não recorrer a feiticeira. Ela aceitou dar-lhe uma resposta satisfatória, com uma condição, primeiro aceitaria o preço. Ela queria casar-se com Gawain, o cavaleiro mais nobre da mesa redonda e o mais intimo amigo do Rei Arthur! O jovem Arthur a olhou horrorizado: era feíssima, tinha um só dente, desprendia um fedor que causavava náuseas até a um cachorro, fazia ruídos obscenos,...nunca havia topado com uma criatura tão repugnante.
Se acovardou diante da perspectiva de pedir a um amigo de toda a sua vida para assumir essa carga terrível. Não obstante, ao inteirar-se do pacto proposto, Gawain, afirmou que não era um sacrifício excessivo em troca da vida de seu melhor amigo e a preservação da Mesa Redonda.
Anunciadas as bodas, a velha bruxa, com sua sabedoria infernal, disse: O que realmente as mulheres querem é: "serem soberanas de suas próprias vidas!" Todos souberam no mesmo instante que a feiticeira havia dito uma grande verdade e que o jovem Rei Arthur estaria salvo. Assim foi a ouvir a resposta, o monarca vizinho lhe devolveu a liberdade.
Porém, que bodas tristes foram aquelas, ... toda a corte assistiu e ninguém se sentiu mais desgarrado entre o alivio e a angústia, que o próprio Arthur. Gawain, se mostrou cortes, gentil e respeitoso. A velha bruxa usou de seus piores hábitos, comeu sem usar talheres, emitiu ruídos e um mau cheiro espantoso.
Chegou a noite de núpcias. Quando Gawain, já preparado para ir para a cama aguardava sua esposa, ... ela apareceu como a mais linda e charmosa mulher que um homem poderia imaginar! ... Gawain ficou estupefato e lhe perguntou o que havia acontecido. A jovem lhe respondeu com um sorriso doce, que como havia sido cortes com ela, a metade do tempo se apresentaria com aspecto horrível e a outra metade com aspecto de uma linda donzela. Então ela lhe perguntou. Qual ele preferiria para o dia e qual para a noite? Que pergunta cruel, ... Gawain se apressou em fazer cálculos,...Poderia ter uma jovem adorável durante o dia para exibir a seus amigos e a noite na privacidade de seu quarto uma bruxa espantosa ou quem sabe ter de dia uma bruxa e a uma jovem linda nos momentos íntimos de sua vida conjugal.
Vocês. o que teriam preferido? ... o que teriam escolhido? A escolha que fez Gawain está mais abaixo, porém antes tome sua decisão.
É MUITO IMPORTANTE QUE SEJAM SINCEROS COM VOCÊS MESMOS.
...Para saber a resposta de Gawain, clique aqui

Colaborou: Nito Debacher

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