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Química: 10 Mistérios Por Resolver

Química

10 Mistérios Por Resolver 

Muitas das mais profundas questões científicas – e alguns dos problemas mais urgentes da humanidade – referentes à ciência dos átomos e moléculas.

 

① Como começou a vida?

O momento em que os primeiros seres vivos surgiram a partir de uma matéria inanimada, há quase quatro mil milhões de anos, está envolvido em mistério. Como é que moléculas relativamente simples no ‘caldo primordial’ deram origem a compostos cada vez mais complexos? E como é que alguns desses compostos começaram a processar energia e a replicar-se (duas das características que definem o conceito de vida)? A nível molecular, todos esses passos são, obviamente, reações químicas que transformam a questão da origem da vida numa questão da Química.

O desafio para os químicos já não é encontrar cenários vagamente plausíveis, os quais são abundantes. Por exemplo, investigadores têm especulado sobre minerais, como a argila, que funcionam como catalisadores na formação dos primeiros polímeros auto-replicantes (moléculas que, como o ADN ou as proteínas, são cadeias longas de pequenas unidades); sobre a complexidade química alimentada pela energia da profundidade das fontes hidrotermais; e sobre um “mundo de ARN”, no qual o primo do ADN, o ARN – pode agir como uma enzima e catalisar reações da mesma maneira que as proteínas o fazem – terá sido uma molécula universal antes do aparecimento das proteínas e do ADN.

Não, o desafio é descobrir como testar essas ideias em reações protegidas no tubo de ensaio. A investigação tem mostrado, por exemplo, que certos químicos podem, espontaneamente, reagir de modo a formarem os mais complexos blocos de construção de sistemas vivos, tais como aminoácidos e nucleótidos, as unidades básicas do ADN e do ARN. Em 2009, uma equipa liderada por John Sutherland, agora no Laboratório de Biologia Molecular MRC em Cambridge, Inglaterra, foi capaz de demonstrar a formação de nucleótidos a partir de moléculas que possam ter existido no ‘caldo primordial’. Outros investigadores centraram-se na capacidade de alguns filamentos de ARN atuarem como enzimas, proporcionando indícios a favor das hipóteses do mundo ARN. Através de tais medidas, os cientistas poderão, progressivamente, ultrapassar a lacuna da matéria inanimada para sistemas autorreplicantes e autossustentáveis.

Agora que os cientistas têm uma melhor visão de ambientes estranhos e potencialmente férteis no nosso sistema solar – os fluxos ocasionais de água em Marte, os mares petroquímicos da lua de Saturno, Titã, e os frios e salgados oceanos que parecem esconder-se sob o gelo das luas de Júpiter, Europa e Ganimedes – a origem da vida terrestre parece apenas uma parte de perguntas grandiosas: em que circunstâncias pode surgir a vida? Quão amplamente pode a sua base química variar? Essa questão fica mais valiosa com a descoberta, nos últimos 16 anos, de mais de 500 planetas extrassolares que orbitam outras estrelas – mundos de uma variedade desconcertante.

Estas descobertas levaram os químicos a alargar a sua imaginação sobre as possíveis químicas da vida. Por exemplo, a NASA prosseguiu com o ponto de vista que a água líquida era um pré-requisito mas, atualmente, os cientistas não têm assim tanta certeza. E quanto ao amoníaco líquido, formamida, um solvente oleoso como o metano líquido ou o hidrogénio supercrítico em Júpiter? E porque deveria a vida limitar-se apenas ao ADN, ARN e às proteínas? No fundo, vários sistemas químicos artificiais foram criados para exibirem um tipo de replicação a partir de partes de componentes, sem dependerem de ácidos nucleicos. Parece que tudo o que é necessário é um sistema molecular que pode servir como um modelo para fazer uma cópia e, logo de seguida, se separar.

Olhando para a vida na Terra, diz o químico Steven Benner da Fundação de Evolução Molecular Aplicada em Gainesville, Flórida, “não temos maneira de decidir se as semelhanças [tal como o uso de ADN e proteínas] refletem ancestralidade comum ou necessidades universais da vida.“ Mas se recuarmos dizendo que temos que ficar com aquilo que sabemos, afirma Benner, “não nos divertimos”.

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Normas de Segurança no Laboratório

Os acidentes no laboratório são frequentemente o resultado do descuido ou ignorância, da sua parte ou dos seus colegas. Esteja atento e preste atenção constante às suas próprias ações e às dos seus colegas. As precauções de segurança abaixo descritas serão inválidas a não ser que haja planeamento, compreensão e uma reflexão sobre as consequências de cada ação antes da sua execução. Os acidentes comuns, que geralmente ocorrem em simultâneo, são incêndio, explosão química, queimaduras, cortes resultantes de tubos de vidro e termómetros partidos, absorção de substâncias tóxicas, mas não corrosivas, através da pele e inalação de gases tóxicos. Menos comum, mas obviamente perigoso, é a ingestão de um produto químico tóxico. Cada um destes casos é discutido de uma maneira geral abaixo, pelo que informações mais específicas sobre cada tipo de perigos serão encontradas nos protocolos individuais.

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Os Efeitos dos Fertilizantes Químicos Sobre o Solo

Adubos químicos ou fertilizantes inorgânicos são potenciadores do solo sintéticos, usados pelo Homem para aumentar o nível de nutrientes encontrados no solo. Os nutrientes naturais encontrados no solo essenciais para o crescimento das plantas, tais como o nitrogénio, o fósforo e o potássio, são fabricados sinteticamente a partir de material inorgânico e aplicados ao solo na forma de fertilizantes químicos. Embora os fertilizantes químicos melhorem o crescimento das plantas e aumentem a produção de frutas e legumes num período de tempo relativamente curto, existem algumas desvantagens provenientes do uso de fertilizantes químicos em vez de fertilizantes orgânicos provenientes de fontes naturais.

Poluição das Águas Subterrâneas

O uso continuado de fertilizantes químicos conduz à poluição das fontes de água subterrâneas ou lixiviação. Fertilizantes químicos que são altamente solúveis são absorvidos pelo solo mais rapidamente do que pelas plantas a que se destinam. As plantas têm a capacidade de absorver apenas um certo nível de nutrição de cada vez, deixando o resto do adubo contribua para a lixiviação. A lixiviação não é apenas perigosa para as fontes de água subterrâneas, mas também para a qualidade do subsolo, onde os ditos químicos reagem com a argila e criam camadas duras de solo conhecidas como surraipa. Como resultado do uso de fertilizantes químicos, a saúde do solo e da água é posta em risco, não esquecendo de mencionar o desperdício de dinheiro e as plantas desnutridas.

Efeito de friabilidade sobre o solo

A presença de um determinado número de ácidos no solo, tais como o ácido clorídrico e o sulfúrico, criam um efeito nocivo no solo, conhecido como friabilidade. Os diferentes ácidos presentes no solo desintegram as partículas do solo que ajudam a manter os fragmentos de rochas agregados. Os grumos de solo resultam da combinação de húmus ou outros materiais naturais decompostos, tais como folhas mortas, com barro. Estes grumos de solo ricos em minerais são essenciais para a sua drenagem e melhoram significativamente a circulação de ar no solo. Como os químicos presentes nos fertilizantes sintéticos destroem os grumos de solo, o resultado é um solo altamente compactado, com drenagem e circulação de ar reduzidas.

Destruição de microrganismos

Os produtos químicos sintéticos nos fertilizantes químicos afetam negativamente a saúde dos microrganismos que se encontram naturalmente no solo, prejudicando o seu pH. Estes níveis alterados de acidez no solo destroem os microrganismos que são benéficos à saúde das plantas e do solo, pois ajudam a aumentar as defesas naturais das plantas contra pragas e doenças. Estes microrganismos úteis consistem em bactérias produtoras de antibióticos, micorrizas e outros fungos que se encontram em solos saudáveis. O uso de fertilizantes químicos também põe em risco a saúde das bactérias que são responsáveis pelo equilíbrio do azoto no solo. Estas bactérias fixadoras de azoto são responsáveis pela conversão o oxigénio atmosférico numa forma de azoto que pode ser utilizado imediatamente pelas plantas.

Source: The Effects of Chemical Fertilizers on Soil