Cristalografia

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.

Desvendando a matéria com a cristalografia

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.