Sabe quando os aromas dos alimentos acabam se misturando na geladeira? Você
vai tomar um copo d’água e descobre que, de inodora, ela acabou é
ficando com o cheiro das sobras do almoço. Uma dica comum para evitar
essa mistura de aromas é colocar um pouco de pó de café
em um potinho e deixá-lo na geladeira. Melhor ainda se, no lugar de pó
de café, você utilizar carvão ativado. Mas por que esses
artifícios funcionariam? Os odores possuem algum tipo de preferência
pelos pós?
Interações sólido-líquido e sólido-gás
Você sabe que as moléculas apresentam interações
razoáveis entre si, principalmente nos estados sólido e líquido,
onde a densidade é alta e há grande proximidade entre as moléculas.
Moléculas de gases também interagem, porém bem menos, devido
a uma maior distância entre essas moléculas e à sua relativa
agitação.
Mas, o que é que ocorre nas interfaces entre duas substâncias
diferentes – por exemplo, um sólido e um gás? Ora, pode também
haver interação entre moléculas:
Reprodução
Quando a interação é entre um sólido e um fluido
– um líquido ou gás -, o fenômeno é chamado de adsorção.
Continuam valendo as interações entre moléculas estudadas
em ligações químicas: ponte de hidrogênio, dipolo-dipolo,
dipolo-dipolo induzido etc. Portanto, a interação entre as moléculas
do fluido e do sólido dependerá das propriedades das substâncias
em contato; algumas são fortemente adsorvidas, outras não.
Note que o sólido, o adsorvente, pode ser uma substância metálica
(por exemplo, platina ou paládio, usados como catalisadores), uma substância
covalente – como o carvão – ou mesmo iônico. Já as espécies
químicas do fluido podem ser moléculas ou íons. Além
disso, a adsorção em geral é facilitada por temperaturas
baixas. E o fenômeno inverso – dessorção – é facilitado
pelo aquecimento do sistema, que libera as moléculas para o líquido
ou gás.
Adsorção depende da superfície
Talvez você estranhe o nome “adsorção” ao invés
de “absorção”. A diferença é proposital,
porque a absorção é um fenômeno em que uma substância
permeia o volume de outra (por exemplo, uma esponja absorve água), enquanto
a adsorção é um fenômeno de superfície. A
adsorção é importante em inúmeras situações
no dia-a-dia (por exemplo, em filtros de carvão ativado) e na indústria
(por exemplo, em catalisadores).
Pensando em áreas superficiais, pode-se ter a impressão de que,
para ter uma adsorção eficiente, é preciso de grandes quantidades
de material, pois o fenômeno depende da superfície, e em uma pequena
quantidade de material – por exemplo, uma colher de sopa de café – a
superfície é pequena. É aí que os nossos sentidos
nos enganam…
Área de pós
Uma característica interessante dos materiais particulados (ver também
o texto sobre explosões acidentais) é que a sua área superficial
pode ser muito alta. No caso do café, por exemplo: uma colher de sopa
de café tem cerca de 7 g de pó. Se esse café tiver partículas
de 0,2 mm, a área superficial será de pelo menos 0,25m2, o mesmo
que um quadrado de 50 x 50 cm!
Mas o mais espantoso são superfícies com partículas pequenas
e de alta porosidade – por exemplo, um carvão ativado. Quando a superfície
de um material é tratada quimicamente, é possível aumentar
a área superficial, como ilustra a figura abaixo:
Reprodução
Esse tratamento pode ser uma oxidação parcial, onde parte do
carbono é convertido a óxidos, e a superfície restante,
desgastada de forma irregular, tem área maior que a original. Com materiais
porosos adequadamente escolhidos, é possível ter áreas
da ordem de 1000 m2/g!
Com tal área superficial, não é de espantar que o carvão
ativado seja tão eficiente na retirada de substâncias com aroma
ou sabor ruins. Umas três colheres de sopa de carvão ativado têm
a área de um campo de futebol, o que explica porque o carvão ativado
é um tratamento auxiliar em intoxicações e envenenamentos:
se administrado antes da absorção de toda a substância tóxica
pelo organismo, pode prevenir a piora do quadro ao adsorver a substância,
ainda no estômago.
Portanto, o artifício do pó de café – que apresenta partículas
pequenas e de razoável porosidade – funciona mesmo, embora talvez a sua
água acabe com um leve cheirinho de… café.