A cristalografia
A geometria foi usada pelos cristalógrafos como
mecanismo para estudar as formas de cristais no mundo. Abundantes em formações
rochosas, os cristais podem ser encontrados como flocos de neves, gelo, grãos
de sal e outros. Para ser possível produzir imagem da estrutura atômica do
cristal tridimensionalmente, foi necessário o uso dos raios-X, no qual o mesmo
dispersa seus raios em algumas direções específicas e ao medir essas
determinadas direções, resulta-se na imagem.
Para estudar a estrutura
da matéria em nível atômico, os cristais foram essenciais, pois possuem três
características comuns: são sólidos, tridimensionais e construídos a partir de
arranjos dos átomos regulares e simétricos. O estudo das ligações químicas que
atraem um átomo para outro foi possível graças à cristalografia.
A cristalografia de
raios-X foi ampliada a partir do momento em que houve a descoberta de que era
possível tornar materiais biológicos em cristais. A mesma tornou - se o melhor
modo de estudar a estrutura atômica e propriedades relacionadas de materiais.
Atualmente estão inserindo novos métodos de cristalografia, e novas fontes
poderão se tornar disponíveis.
Em consequência desse
desenvolvimento, houve um avanço capaz de estudar a estrutura atômica de objetos
que não são cristais perfeitos, os “quasicristais”.
Quasicristais: Desafiando as Leis da Natureza.
Dan Shechtman foi o responsável pela descoberta da
existência de um cristal no qual átomos foram montados em um modelo não
repetido. Até o momento acreditavam que as formas geométricas com 1, 2, 3, 4 ou
6 lados poderiam estar em forma de cristal. Mas ao observar uma liga de
alumínio e manganês sob o microscópio, descobriu que esse tinha forma de
pentágono.
Os “quasicristais”
possuem como características, sua grande dureza, serem quebradiços e
comportarem-se como vidros, capazes de resistirem a corrosão e aderência. São
usados principalmente para aplicações industriais.
Dan Shechtman
Breve história
Os cristais foram muito
adorados ao longo de sua história. Desde muito tempo atrás são cobiçados pelo
ser humano e estão presentes em nossa sociedade no começo da era depois de
Cristo. Os pioneiros conheciam o cristal
a partir dos alimentos, como, por exemplo, o açúcar. A partir de então houve
diversos estudos e descobertas que giravam em torno dos cristais, trazendo para
nós novas maneiras de estudar o mundo científico.
Como exemplos dessas grandes descobertas, Wlliam Conrad
descobriu os raios-X que contribuíram para o moderno desenvolvimento de todas as
ciências. Outro exemplo foi a descoberta da estrutura cristalina de DNA, por
James Watson e Francis Crick.
Houveram muitas pesquisas, estudos, descobertas e
desenvolvimentos científicos sobre os cristais. Alguns conhecidos, outros não.
Mas todo esse processo nos trouxe aos dias atuais, com a tecnologia medicinal e
biológica que possuímos.
Investimentos
A cristalografia é a base do
desenvolvimento de praticamente todos os materiais. Podemos compreender
matérias do dia a dia, como uma tela de televisão ou a memória de um
computador, com o estudo da cristalografia. Os cristalógrafos utilizam seu
conhecimento para atribuir instalações novas em produtos, ou concerta - los,
deste modo, compreendemos que cristalógrafos não estudam apenas estruturas de
matérias, mas também aprendem a modificar ou atribuir novas propriedades nestes
materiais.
A cristalografia forma a “espinha dorsal”, ou seja, a fundamentação,
sustentação, da indústria que depende cada vez mais do desenvolvimento de
produtos.
Exemplos de fundamentações cristalográficas na indústria:
·
Na área de Mineralogia é usada a cristalografia de raios-X,
que determina a estrutura atômica dos minerais e metais. Tudo que sabemos sobre
rochas é resultado dos estudos de cristalografia.
·
Na produção de medicamentos a cristalografia também está
inserida, de forma que uma empresa farmacêutica procura um novo medicamento a
partir desta. A cristalografia tem sua importância também, na distinção de
diferentes formas sólidas de um medicamento.
Observamos a imensa gama de funções
e ramificações que existem na cristalografia. Rosalind Franklin obteve imagens detalhadas do DNA por meio do uso do
raios – X difratado. A cristalografia vem sendo vista como um dos métodos principais,
ou seja, de base, para diversos trabalhos ganhadores do prêmio Nobel.
William Henry Bragg juntamente
com seu filho William Lawrence, avançaram significativamente no estudo da
cristalografia, construindo o primeiro difratômetro de raios, este possuía a
capacidade de direcionar raios de raios - X. O instrumento, mais tarde, foi
utilizado pela mesma dupla para compreender a estrutura do diamante.
O estudo
da estrutura da penicilina com Dorothy Hodgkin, em 1945 também foi a partir da
cristalografia.
Mais atualmente com Ada Yonath, Thomas Steitz e V. Ramakrishnan, o processo e o estudo de cristalografia teve
como finalidade a caracterização do o ribossomo, estrutura responsável pela
síntese de proteínas.
Organização do ano internacional da cristalografia
Em organização da União
Nacional da Cristalografia (IUCr) e a UNESCO teve – se a criação do ano
internacional da cristalografia, este serve de ligação entre ao ano nacional da
química (2011) e o ano nacional da luz (2015). O ano comemora o centenário da
cristalografia de raios-X, devido ao trabalho de Max Von Laue, William Henry e
William Lawrence Bragg, além do aniversário de 50 anos do prêmio Nobel recebido
por Dorothy Hodgkin por seu trabalho sobre vitamina B12 e penicilina. Um
dos objetivos do ano nacional da cristalografia é promover educação e
conscientização sobre esse assunto.
Em mais de 80
países existem profissionais na área e a IUCr assegura a todos os países
membros (53), a igualdade de acesso à informação. Existe certa urgência em
divulgar a cristalografia, pois está fornece um progresso sustentável,
científico e industrial.
Estão entre os
países membros da IUCr o Brasil, Argentina, Rússia, Estados Unidos, Índia,
Austrália, África do Sul, China, Japão e quase toda a Europa.
Desafios para o futuro
Em 2000 foram
definidos objetivos das Nações Unidas para 2015, tais como reduzir a pobreza
extrema e a fome, melhorar o acesso à água potável e saneamento básico, reduzir
a mortalidade infantil e melhorar a saúde materna. A cristalografia pode
ajudar nesta questão, de forma que os estudos de cristalógrafos são
fundamentais para a análise de solos propícios para a produção agropecuária.
Pode também, contribuir com o desenvolvimento de tratamentos contra pragas e
doenças animais.
A respeito da
água, o estudo da cristalografia pode ser útil identificando novos materiais
que possam purificar a água por vários meses. A união nacional da
cristalografia garante que pesquisas nesta área possam ajudar a reduzir o
consumo energético, reduzir as emissões de carbono e aprimorar produções de
energia como painéis solares e moinhos de vento.
Falando da
indústria, profissionais em cristalografia dizem que é possível reduzir os
dejetos minerais e a poluição, além de poder desenvolver métodos de extração
que permita extrair só o mineral necessário. E, por fim, podemos citar também
que a cristalografia pode enfrentar a resistência crescente das bactérias aos
antibióticos.
Os benefícios desta
data
O ano internacional
da cristalografia, terá com alvo os governos e as escolas e universidades.
Tratando – se dos governos, a luta será pelo financiamento da criação e o
funcionamento de um centro nacional de cristalografia por país, incentivo ao
uso da cristalografia em pesquisa e desenvolvimento, realização de
maiores e mais avançadas pesquisa em cristalografia e também a introdução da
cristalografia em escolas e universidades, para ampliar os currículos dos
estudantes.
No quesito das escolas
e universidades, a ano a data fará com que haja
maior criação de laboratórios de cristalografia na Ásia, África e
América Latina, juntamente com o aumento na implantação de cursos de
cristalografia na Ásia e na América Latina, maior desenvolvimento em cristalografia
nas universidades africanas, promoção de demonstrações práticas e concursos
educativos sobre o tema nas escolas. O ano internacional da cristalografia tem
como objetivo também promover projetos, referentes a resolução de problemas no
âmbito da cristalografia destinados a alunos de educação básica e universidade.
Participação do Ano da Cristalografia em 2014
É visto que qualquer país tem a oportunidade de
participar do ano internacional da cristalografia, desde que o país esteja
interessado no desenvolvimento industrial e tecnológico para o estudo do mesmo.
Ao longo do ano de 2014, a
união internacional da cristalografia incentivará vários países a se tornarem
membros deste projeto.
A UNESCO e a União Internacional da Cristalografia
recomendam que os governos estabeleçam pelo menos um centro de pesquisas
equipado para o estudo da cristalografia, este deve ser dotado com um
financiamento permanentemente por parte de patrocinadores e por parte do
governo.
É recomendável para a participação que o governo estabeleça
uma ligação entre o centro nacional de pesquisas, com as universidades e
indústrias, a fim de desenvolver uma política de desenvolvimento durável
baseada no conhecimento cientifico. Nesta questão envolvendo a cristalografia,
há uma grande união entre a UNESCO e a União Internacional da Cristalografia.
A União Internacional da Cristalografia propõe aos
governos um incentivo para as escolas estabelecerem em suas unidades
olimpíadas, competições e varias atividades envolvendo a cristalografia.
Experimento: Cristalografia
1. Objetivo
Realizar um estudo de cristalografia, juntamente com a
observação do crescimento do cristal criado.
2. Materiais
Bico de Mecker (ou Bulsen), os sólidos, sulfato
de Cobre, Sulfato de sódio, sulfato de alumínio e cloreto de sódio, becker,
palito de madeira, linha, água destilada e qualquer material que simule uma
haste para mexer a solução.
3. Procedimentos
O experimento é dividido em três realizações:
3.1 Para a preparação da solução, coloque água destilada em
um becker, aqueça - a, e dilua o sólido fazendo com que a solução seja uma
solução supersaturada sem corpo de chão algum.
3.2 Amarre um pequeno fragmento do sólido no palito de
madeira com linha, de modo que este fique pendurado por mais ou menos 10 cm de altura em relação ao
palito.
3.3 Por fim, deixe a solução esfriar e coloque o palito com
o sólido na transversal do becker, de modo que somente o alinha com o sólido na
ponto, encoste no líquido dentro do becker. O processo é demorado. Após alguns
dias o experimento deve ser verificado.
4. Conclusão
Observamos o crescimento de três cristais com facilidade, o sulfato de alumínio, cloreto de sódio e o sulfato de sódio. O cristal de sulfato de cobre teve seu crescimento complicado. Repetidas vezes dissolveu - se e não foi possível o crescimento do mesmo. Os outros sólidos continuam à ser observados e verificados, tratando - se do seu crescimento.
Cristal de sulfato de alumínio crescido
Sólido de sulfato de cobre
Cloreto de sódio observado no microscópio
Sulfato de Cobre observado no microscópio
Sólido de Sulfato de sódio
Água destilada sendo aquecida
Solução de sulfato de cobre, supersaturada sendo preparada
Fontes fotográficas: Fotografias de celular do aluno (Rodolfo Alandia) durante a aula do experimento
Fontes: PDFs "Cristalografia e aplicações: no íntimo da matéria" Ano Internacional da Cristalografia;
"A MATÉRIA DESVENDADA: A BELA HISTÓRIA DA CRISTALOGRAFIA"
Imagens: curiosidades.batanga.com/5287/un-homenaje-a-la-cristalografia acessado ás 19:05 dia 29/09
nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2011/shechtman-facts.html acessado ás 19:15 dia 29/09
geosite.pt/tags/ano-internacional-da-cristalografia acessado ás 19:08 dia 29/09
Grupo: Gustavo Nunes, Nicholas Ramos, Rafael Alba, Rodolfo Alandia e Walter Pugliesi
2ºA
