A INFLUÊNCIA DO CAMPO MAGNÉTICO NA RECRISTALIZAÇÃO DE SOLUÇÕES DE CLORETO DE SÓDIO (NaCl)
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A. D. O. S. Pedrosa (ICJ)¹, (TC)2 Fundação de Amparo à Pesquisa e Desenvolvimento Científico do Maranhão – FAPEMA, 2 Instituto Federal do Maranhão (IFMA) – Campus São Luís Monte Castelo; e-mail:
[email protected]
(IC) Iniciação Científica Júnior; (TC) Técnico em Química
RESUMO Os campos magnéticos estão em todos os lugares. A partir de ímãs naturais até a própria Terra, existe um campo magnético, que influencia diversos materiais. O material cristalino, que possui um arranjo de átomos periódico, tem um padrão tridimensional repetitivo. Como é capaz de criar corrente elétrica, o campo magnético neste tipo de material é significativo por conter propriedades como a polarização espontânea, em meio a sua tridimensionalidade singular, incluindo o mais simples arranjo cristalino, originado a partir de soluções supersaturadas de cloreto de sódio. Com o preparo destas soluções, submeteu-se os cristais em ímãs de neodímio. Por meio de microscopia e espectrofotometria, pôde-se observar
mais detalhadamente as diferenças existentes entre os cristais sob influência de campo e os que não sofreram influência, sendo principalmente no quesito espacial: cristais muito próximos uns dos outros, regulares e organizados, sob influência das linhas de campo magnético. O próprio arranjo cristalino tridimensional sofreu intervenção da submissão do ímã, o que indica uma possível mudança nas características físicoquímicas destes materiais. Com um estudo experimental preliminar, pôde-se observar como cristais de cloreto de sódio, presentes em cálculos renais, por exemplo, sofrem expressiva ingerência de campo magnético em suas estruturas.
PALAVRAS-CHAVE: campo magnético, materiais cristalinos, cloreto de sódio.
THE INFLUENCE OF THE MAGNETIC FIELD IN THE RECRYSTALLIZATION SOLUTION OF SODIUM CHLORIDE (NaCl) ABSTRACT Magnetic fields are everywhere. From natural magnets to the earth itself, there is a magnetic field that influences various materials. The crystalline material having a periodic array of atoms, has a repeating threedimensional pattern. How can create electrical current, the magnetic field in this material is significant in that it contains properties such as spontaneous polarization, amid its unique three-dimensionality, including the simplest crystalline arrangement, originated from supersaturated sodium chloride solutions . With the preparation of these solutions, the crystals underwent neodymium magnets. Through microscopy and spectroscopy, we could observe in more detail the
differences between the crystals under the influence of the field and those who were not affected, mostly in the space Question: crystals very close to each other, regular and organized, under the influence of magnetic field lines. The three-dimensional crystalline arrangement itself was seized submission magnet, indicating a possible change in physico- chemical characteristics of these materials. With a preliminary experimental study, it was observed as crystals of sodium present in kidney stones, for example chloride, suffer significant interference from magnetic field structures.
KEY-WORDS: magnetic field, crystalline material, sodium chloride.
IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014
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A INFLUÊNCIA DO CAMPO MAGNÉTICO NA RECRISTALIZAÇÃO DE SOLUÇÕES DE CLORETO DE SÓDIO (NaCl) INTRODUÇÃO Desde a antiguidade, o Magnetismo tem atraído a atenção dos estudiosos. Por ser um campo de estudo vasto e misterioso, os cientistas têm se dedicado cada vez mais a explicar os fenômenos magnéticos. Um dos primeiros a observar e tentar explicar estes fenômenos foi Tales de Mileto, que observou que uma espécie de minério tinha o “poder” de atrair objetos ferrosos. Intuitivamente, Tales explicava o fenômeno considerando que o minério – magnetita (mineral magnético formado pelos óxidos de ferro I e II, cuja fórmula química é Fe3O4, sendo a pedra ímã mais magnética de todos os minerais da Terra) - tivesse “alma” e este conseguia comunicar “vida” ao ferro inerte. Apesar de simples, a explicação de Tales de Mileto foi um dos grandes passos para o que hoje conhecemos como Ciência Magnética. Apesar das explicações de Tales, de acordo com a história acredita-se que os chineses foram os primeiros a utilizar na prática os fenômenos do magnetismo, quando criaram uma espécie de bússola. A ciência do Magnetismo, ainda nos dias atuais é intrigante e o que se conhece sobre seus fenômenos se resume a aplicações práticas no cotidiano. Suas aplicações vão desde a agricultura até a medicina, perpassando pela indústria tecnológica e por estudos dos efeitos biológicos da influência do campo magnético. Acerca desses estudos, surgem atualmente várias literaturas que relatam a influência do campo magnético em diversas áreas, como por exemplo, a influência do campo magnético na germinação de vegetais. E experimentos em diversas soluções aquosas vêm crescendo nos últimos tempos. Muito se tem ouvido falar sobre a influência do Campo Magnético em água e inúmeras literaturas surgiram acerca do tema, tentando provar a interação magnética com a água. A água, substância essencial para a vida, considerada como solvente universal, cobre 80% da superfície terrestre e 70% do corpo humano. Possuindo estrutura química composta por duas moléculas de hidrogênio e uma molécula de oxigênio, é encontrada frequentemente em seu estado líquido, mas podendo ser observada também em seu estado sólido e gasoso. Esta substância possui características peculiares e intrigantes, tendo propriedades diamagnéticas: portanto é um material que é ligeiramente repelido na presença de campo magnético. Mas apesar de ter propriedades diamagnéticas, já é bastante evidente que o campo magnético influencia e altera algumas de suas propriedades. Pesquisas recentes, realizadas em laboratório, mostram que quando a água é submetida à influência de um campo magnético, há alterações na sua condutividade elétrica, tensão superficial e espectro de absorção ultravioleta [3]. Além dos estudos em água cresceu também o estudo com soluções. Outras pesquisas relatam que em estudos feitos com soluções de cloreto de sódio (NaCl) é observada uma peculiaridade no comportamento hidrodinâmico da substância quando submetida a ação de campos magnéticos. O cloreto de sódio, também indispensável ao consumo humano, está presente em praticamente todos os alimentos consumidos, fazendo parte da alimentação e dieta do homem. Como material cristalino, seu arranjo periódico, em forma de íons de cloro e sódio, forma uma estrutura tridimensional de ângulo de 90°. Logo, um material sólido com piezo eletricidade (capaz de produzir corrente elétrica), também pode produzir campo eletromagnético, já que uma IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014
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corrente elétrica produz campo magnético. Diante deste contexto científico, este trabalho realiza um estudo experimental, discutindo o comportamento desta solução (água + NaCl) sob a influência de um campo magnético, especialmente por utilizar cristais, uma composição genuinamente mais equilibrada e organizada, sendo mais perceptível a atuação e influência do campo magnético sob essas estruturas.
Figura 1 - Estrutura cristalina do cloreto de sódio MATERIAIS E MÉTODOS Materiais utilizados: Cloreto de sódio (reagente de marca desconhecida); Água potável (CAEMA); Água destilada (cedida pelo Laboratório de Físico-Química do DAQ – IFMA); Balança analítica (Marte); Manta aquecedora (QUIMIS); Placas de petri; Termômetro a laser (Minipa); Pipetas graduadas (Uniglas e Vidrolabor); Bastão de vidro; Pêra (BIOPLAST); Espátula (METALIC); IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014
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Béqueres (TWA e Nalgon); Ímãs de neodímio (anel, 400 mT); Microscópio (aumento de 50x); Espectrofotômetro; Base da placa de petri (polímero semelhante a isopor). Obtenção das soluções: Foram feitas soluções supersaturadas de cloreto de sódio (efeito não quantitativo, apenas qualitativo, logo a quantidade significativa de cloreto de sódio estava acima do coeficiente de solubilidade – 58,5g NaCl/100 mL H2O -, com cerca de 20 mL de água em cada placa de petri) para que houvesse o crescimento de cristais, de forma natural e espontânea. O crescimento de cristais ocorre da seguinte forma: a solução inicial estava supersaturada. À medida que a água vai se evaporando e, portanto, diminuindo a quantidade de água no copo, o NaCl vai se precipitar na forma de um cristal cúbico microscópico. Com a evaporação contínua da água, mais NaCl irá se precipitar. Mas a precipitação ocorrerá preferencialmente sobre o NaCl que já estiver cristalizado e portanto atuando como se fosse uma semente para que mais NaCl se cristalize. A tendência natural do NaCl é cristalizar-se na forma cúbica. Se lhe é oferecida uma superfície ou material com o mesmo arranjo atômico cúbico, ele vai encontrar mais facilidade de se depositar sobre este material e não sobre outro lugar qualquer.
As soluções foram preparadas através da diluição do cloreto de sódio na água, depois colocadas em placas de petri e separadas em dois grupos (grupos 1 e 2). No grupo 1, chamado de grupo teste, as soluções foram submetidas à influência de um campo magnético com ímãs permanentes; e no grupo 2, o qual chamou-se de grupo controle, a solução ficou distante da influência de campos magnéticos. As soluções permaneceram neste estado por cerca de 7 dias. Observou-se o comportamento das substâncias tanto do grupo teste quanto do grupo controle para a descrição do fenômeno de formação e estabilização dos cristais. Análise das soluções: A análise e observação das soluções foi feita através de espectrofotômetro e microscopia óptica, com aumento de 50 vezes. Após o tempo decorrido para o crescimento e estabilização dos cristais, levou-se as amostras para as análises nos determinados equipamentos. O objetivo das análises nos equipamentos foi basicamente comparar os resultados do grupo teste e do grupo controle. IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014
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Figura 2 – Método da espectrofotometria RESULTADOS E DISCUSSÃO Os cristais de cloreto de sódio possuem uma estrutura cúbica. Foi observada que a sua estrutura com influência de campo magnético torna-se mais organizada, o mais próximo de um retículo cristalino, com um cristal se sobrepondo ao outro, com um espaço indefinido, podendo até mesmo apresentar uma espessura relativamente mais grossa; enquanto a estrutura sem influência de campo magnético, mostrou-se um pouco mais desorganizada, sem cristais se sobrepondo ao outro, com um espaço mais definido, e com espessura fina, mais frágil. Solução S/C: cristais não-unificados, desorganizados, de espaço definido (a distância entre os cristais era considerável, não estavam tão próximos ao ponto de sobreporem-se, como no retículo cristalino), como em forma de cubo, com espessura relativamente fina em toda sua extensão; Solução C: cristais mais unificados, organizados, sobrepostos, (porém sem direção e sentido), em forma de cubo, com espessura relativamente grossa principalmente nas extremidades.
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Figura 3 – Cristais em microscópio (50x) sem influência de campo magnético
Figura 4 – Cristais em microscópio (50x) com influência de campo magnético
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ABS
ABS
1,8
1,5
1,2
350
400
450
500
Frequência
Figura 5 – Gráfico observado de absorbância na amostra com influência de campo magnético (espectrofotômetro)
CONCLUSÃO Os resultados realizados nos experimentos demonstram a modificação do processo de recristalização dos cristais de cloreto de sódio quando submetidos a campo magnético, impedindo a formação de cristais desorganizados, o que não ocorre no grupo controle. A estrutura desordenada na recristalização do grupo teste aponta para o fato de que o sistema água + NaCl submetida a um campo magnético sofre uma mudança de ionicidade afetando diretamente na estrutura cristalina do sal, diferenciando do grupo controle. Acredita-se que tais estudos ajudarão a desenvolver técnicas válidas tanto para indústria no que diz respeito à utilização do campo magnético no tratamento do cloreto de sódio, para aplicação industrial e quanto para a área médica, na prevenção de doenças como os “cálculos renais” que são formados por acúmulos e cristalizações de sais.
REFERÊNCIAS 1 Felipe Heneine, Ibrahim; Biofísica Básica, São Paulo, ed. Atheneu. p 16 – 18 2 Ciência Hoje, Uma descoberta eletrizante; vol.26, nº 155; 09/1999. IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014
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3 Lacaz-Vieira F. Bioeletrogênese. In: Lacaz-Vieira , Malnic G, editores. Biofísica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 1981. p. 41-63. 4 McDonough AA, Thompson CB, Youn JH. Skeletal muscle regulates extracellular potassium. Am J Physiol 2002; 282: F967-F74. 5 Furtado MR. Balanço do potássio e sua regulação. In: Malnic G, Marcondes M. Fisiologia renal. São Paulo: EPU; 1986. p. 301-10. 6 Wrigth SH. Generation of resting membrane potential. Advan Physiol Edu 2004; 28: 13942. 7 Biologia: volume único/ Elias Avancini de Brito...[et.al.]. – 1 ed. – São Paulo: Moderna. 1999. p. 526. 8 Mudado MA, Moreira TH, Cruz JS. O início da era dos canais iônicos. Ciência Hoje 2003; 33: 56-8. 9 Origem dos Potenciais Eléticos das Células Nervosas, Jorge A. Quillfeldt, Depatamento de Biofisica, IB, URGS. p. 1 – 18. 10 Kawamoto, Emília Emi. Anatomia e fisiologia humana / Emilia EmiKawamoto. – São Paulo: EPU, 1988, p. 29-37. 12 11 Atlas de anatomia: o corpo e a saúde / [editores Atlair F. Brasil, José Vergara Galdós; revisão técnica Pedro Melo Barbosa; adaptação para o Brasil Luiz Roberto Maltal]. –Cotia, SP: Editora Vergara Brasil, 2004. p. 65.
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