(PQ-CC) Química no Natal

O Natal é tradicionalmente uma época alegre, de renascimento e de atenção para com os outros. Um tempo de festas em família e tradições antigas e renovadas, mas também de consumismo e desperdício. Que haja química no Natal não é só uma metáfora: basta seguir a doce química da gastronomia típica, dos doces e das bebidas que se consomem nesta época. E dos materiais de que são feitos os brinquedos que fazem a alegria fugaz das crianças insatisfeitas, embora cobertas de caixas coloridas de papel 100% reciclado e a felicidade das outras que nesta altura são, aparentemente, melhor tratadas. Não nos interessa a química da hipocrisia que o Natal também gera assim como a química do desperdício. E deixemos por agora a química da reciclagem para outro passeio. Olhamos à volta e encontramos iluminações de Natal e anúncios, muitos anúncios...

Um refrigerante, a Coca Cola, que em tempos vestiu o Natal de vermelho aproveita sempre esta altura para manter viva a tradição que criou. Sobre a química da Coca Cola já se escreveram rios de palavras, mitos e discussões. Nem valeria a pena referir os mitos urbanos se não fossem tão persistentes: que digere unhas e dentes, que pode ser usada para desentupir canos e é usada para limpar sangue de acidentes na estrada, etc. Alguns desses mitos surgiram do facto de ter na sua composição ácido fosfórico (E-338) o qual, no entanto, está presente numa quantidade muito pequena (menos de um miligrama), apenas como regularizador de acidez. O principais problemas químicos deste refrigerante são na realidade o açúcar e a cafeína. A Coca Cola normal tem cerca de 40 g de açúcar (um valor típico em refrigerantes!) e cerca de 35 mg de cafeína (um café expresso tem cerca de 75 mg), por lata de 335 mL. Nas versões light o açúcar é substituído por edulcorantes, os quais têm uma química interessante mas que fica para outro passeio.

As iluminações de Natal surgiram logo que apareceu a luz eléctrica e as lâmpadas incandescentes, no final do século XIX [1]. Estas lâmpadas, tais como as usadas para iluminação, tinham inicialmente um filamento de carbono que ao ser aquecido emitia radiação visível, com a diferença de que, nas iluminações de Natal, eram pintadas ou com bolbos coloridos. Posteriormente o filamento passou a ser de tungsténio, tendo estas lâmpadas sido usadas até aos nossos dias: são as vulgares lâmpadas incandescentes que estão agora a ser abandonadas devido a serem pouco eficientes em termos energéticos. O funcionamento destas lâmpadas é muito simples: todos os materiais emitem radiação devida à temperara a que se encontram, a qual é conhecida como radiação do corpo negro; à temperatura ambiente essa radiação é essencialmente na zona do infravermelho, mas à temperatura a que atinge o filamento da lâmpada essa radiação atinge a zona do visível. As lâmpadas incandescentes são muito pouco eficientes porque a maior parte da energia eléctrica é transformada em calor, como costumam notar as pessoas que tentam mudar lâmpadas que estiveram acesas há pouco tempo! Bem o aquecimento é bom no Natal,¹ mas não no Verão!... Para além disso, quanto maior potência tiver a lâmpada mais rápida costuma ser a sua deterioração por fusão e vaporização do filamento de tungsténio. O tungsténio é o material com maior ponto de fusão a seguir ao carbono, mas este último é muito mais facilmente oxidado; em qualquer dos casos, mesmo sendo os bolbos das lâmpadas inicialmente evacuados e cheios com gases inertes, estas não são completamente estanques.

Actualmente as iluminações de Natal podem também ser de néon, LEDs ou até de fibra óptica [1-4]. Já aqui referimos as iluminações de néon, mas não os LED nem as fibras ópticas. As fibras ópticas são tubos de vidro da espessura de um cabelo cobertos por um material reflector e uma capa protectora que, por refletirem totalmente a radiação emitida no seu interior, são actualmente muito usados na transmissão de telecomunicações. As fibras ópticas podem ser usados para fins decorativos se forem construídas de forma que a que uma parte da radiação que as atravessa seja refractada para o exterior criando efeitos luminosos muito interessantes [4].

Os LED (light emitting diodes) existem actualmente em várias cores [2]. O primeiro a aparecer foi o de cor vermelha, a partir do composto de fósforo, arsénico e gálio, GaAsP, que é um material semicondutor resultante da mistura de fosfeto de gálio e arseneto de gálio num substrato de arseneto de gálio, GaAs. Posteriormente começaram a ser usados o fosfeto de gálio, GaP, e o composto GaAlAsP em diferentes combinações, emitindo cores na zona do vermelho e laranja. As cores laranja, amarelo e verde podem ser obtidas com uma mistura de fosfetos de alumínio, gálio e índio, InGaAlP, e azul com o nitreto de índio e gálio InGaN ou nitreto de gálio GaN. Os LED brancos são LED azuis cobertos com fósforo que absorve a radiação azul e emite fluorescência do verde ao vermelho, para além do azul devido ao LED.

Os globos de vidro ou plástico típicos do Natal que parecem ter neve podem ser feitos com cristais de ácido benzóico em água. Esta substância é pouco solúvel, mas a sua solubilidade aumenta com a temperatura, formando-se cristais parecidos com flocos de neve quando a solução arrefece [5].

Que tenham sempre Bons Natais!

¹É de notar que o aquecimento fornecido pelas lareiras é também essencialmente devido à radiação do corpo negro, daí a sua muito baixa eficiência energética.

Referências
[1] Chemistry daily - Christmas lights (acedido 29/12/2010).
[2] LED types by Color, Brightness, and Chemistry, by Don Klipstein (acedido 29/12/2010).
[3] How Fiber Optics Work, by Craig Freudenrich (acedido 29/12/2010).
[4] Christmas tree of optical fiber (acedido 29/12/2010).
[5] Christmas Chemistry Projects & Topics, by Anne Marie Helmenstine (acedido 29/12/2010).

[versão de 29 de Dezembro de 2010]