Álcool e água,

hidrogênio em aço, carbono 14 e mutações,
e algumas outras coisas

Recentemente, uma colega de academia onde faço minha indispensável - na minha idade e por quase vício - musculação, perguntou-me porque água e álcool quando misturados diminuem de volume.

Fique bem claro que sendo minha colega profissional da área de análises clínicas, é pessoa que vizualize este fenômeno em condições técnico-científicas, ou seja: que ao medir por exemplo 30 ml de água numa proveta bastante precisa e 70 ml de água noutra proveta igualmente precisa, e ao passá-los para um balão volumétrico ainda mais preciso que as duas provetas, verifica que o volume destacadamente não alcança 100 ml.

Por experiência pessoal, sei que este fenômeno pode ser visto não só no resultado da "soma" após a homogenização, mas "no tempo" durante a homogenização, quando com relativamente algum cuidado, nos primeiros momentos, não há a homogenização completa das duas fases (o álcool tende a "flutuar" na água inicialmente, em fase nítida mas não duradoura) e com o tempo, com o avançar da mistura das fases, o volume total se contrai.

Pois bem. O que causa tal exótico fenômeno que parece contrariar determinadas premissas ao se tratar com líquidos? Pois sabemos até intuitivamente que estes possuem volume constante, embora forma variável, e ao contrário dos gases, quando abrimos uma garrafa de refrigerante, desde o primeiro momento percebemos que os gases ocupam novos espaços, em busca de um equilíbrio de pressões, mas o líquido, para sorte da limpeza de nossas cozinhas, bares e restaurantes, permanece ali, ao volume da garrafa ou copo, sempre em seu nível mais baixo, se "em repouso".

Para entender este fenômeno trivial entre álcool e água, e a partir dele apresentar diversos outros conceitos e questões, primeiramente definamos algo técnico, que é o que seja um azeótropo.

Sempre que temos, já por exemplo na produção de álcool nas fermentadoras e destilarias, por exemplo a partir da cana, a presença de álcool em algo que no caso é chamado de "vinho de cana", onde o açúcar já foi fermendado e produziu-se o álcool como excreção das leveduras, pode-se separar este álcool desta mistura predominantemente aquosa (com água) por destilação.

O álcool, fervendo a aproximadamente 78°C, e a água, fervendo a aproximadamente 100° (consideremos pressões habituais, por favor, e não das profundezas marítimas ou na altitude de cruzeiro de aviões a jato) podem ser por esta mesma diferença separados. Assim, ao se levar a mistura a 78°, "arredondadamente", começa o álcool a transformar-se em vapor e poderá, após condensação deste vapor, ser recolhido puro noutro recipiente, correto?

Errado!

Primeiramente, e adiante veremos o motivo de tal, diversas substâncias serão "arrastadas" juntas, e o jargão usado por quem trata de destilação é este mesmo, "arraste". Mas desprezemos este detalhe e consideremos que arraste algum de outras substâncias aconteça.

Ainda assim, uma determinada quantidade de água, por mais que se destile repetidas vezes, sempre acompanhará o álcool, daí o que chamamos pelo termo azeótropo; uma mistura entre duas substâncias que são inseparáveis por destilação pois em determinada temperatura comporta-se como uma substância pura, com ponto de ebulição específico.



Exatamente por isso o álcool usado nos motores que comportam o funcionamento com "álcool puro" é chamado de álcool hidratado, e sua concentração em álcool é da ordem de aproximadamente 96 % (4 % de água), sua temperatura de ebulição é de 78,1 °C contra os 78,4 °C do etanol puro, e expressa-se esta concentração pela peculiar medida das soluções de álcool e água que expressa a quantidade em mililitros de álcool absoluto contida em 100 mililitros de mistura hidro-alcoólica, °GL, graus Gay Lussac, no caso do azeótropo 96°GL e nas unidades do INPM (Instituto Nacional de Pesos e Medidas) 92,6° (INPM) quando então o grau é dado pela quantidade em gramas de álcool absoluto contida em 100 gramas de mistura hidro-alcoólica.

Mas nem só de álcool (etanol) e água vivem os azeótropos. O álcool isopropílico (2-propanol, um álcool com três átomos de carbono, enquanto o etanol tem dois) forma com a água um azeótropo de 87,9% de álcool para 12,1% de água em massa com um ponto de ebulição na proximidade de 80°C, e se não me engano, está entre as maiores taxas de água formando um azeótropo com álcoois alifáticos, aqueles constituídos de cadeias de carbono que não possuem anéis de benzeno. E existem os de diversas substâncias com a água e inclusive de diversas substâncias umas com as outras. Vale a frase "cada caso um caso".



Mas qual o motivo de formar-se o azeótropo, ao nível molecular?

As moléculas de água e etanol interagem, e aqui vale exatamente minha sempre presente analogia com bolas de bilhar. Moléculas não são bolas de bilhar em colisão. São muitas vezes muito parecidas com um casal de escorpiões em dança de acasalamento. Circulam umas ao redor das outras, "engancham-se" momentaneamente e voltam a seus caminhos.

Isto se dá porque nem só de reações entre os átomos na sua formação vivem as moléculas, e são dotadas de polaridades variadas em suas geometrias e de acordo com seus ângulos, atraem-se de variados modos.

Quando temos água pura, o balanço geral destas atrações e repulsões, fique bem claro, leva a água a ter uma densidade de 1 grama para cada centímetro cúbico, o mesmo, com outro valor de densidade (0,789 gramas por centímetro cúbico) para o etanol, assim como para quaisquer outras substâncias.

Deste modo, temos de entender que a densidade (mais uma vez, em pressões normais, e desprezando o fator de agitação causado pela temperatura) não só é resultado do volume de cada molécula, mas de sua dinâmica (o melhor seria de suas dinâmicas e dinâmica de interações).

Ao se acrescentar água no etanol, a dinâmica de ambas as substâncias puras transforma-se na dinâmica de sua mistura, não mais homogênea no tipo de moléculas.



O aparentemente óbvio paragrafo acima é necessário quando temos que apontar que qualquer densidade de valor bem conhecido despreza, pois desprezível é a influência de impurezas, que por exemplo na água, não terão significativa influência em meio a 6,023x10^23 moléculas para cada 18 gramas. Em outras palavras e por um caminho um tanto diverso, a densidade de um solvente como a água só será alterada de maneira notável para determinadas concentrações e de específicas substâncias para cada uma das curvas que descrevem este fenômeno.

Podemos citar o ácido sulfúrico, que apesar de ter uma densidade o dobro da água, causará um alteração de densidade superior a 1% somente quando possuir uma concentração em peso acima de 2%.

Para o caso da água e do etanol, a mudança de volume é visível, já para a escala laboratorial ou doméstica.

A interação é tão intensa que a mistura destes dois líquidos gera calor sensível já pelo tato, amornando qualquer mistura de proporções próximas, como as muito usuais 30 para 70% que citamos. Esta geração de calor, e consequentemente a redução de volume, só não será perceptível para proporções extremadas, como algumas gotas em um litro, por exemplo também extremado.

Mas retornemos ao que seja azeótropo e consideremos um álcool como o que se deve, apenas, acrescentar à gasolina, como aditivo e redutor de custos, o dito álcool anidro, que é aquele com o mínimo de água ou, mais tecnicamente, 99,3° (INPM).

Este álcool, apenas para constar, não é obtido por destilação do azeótropo álcool-água, como já vimos, mas a partir da destilação do álcool com sua concentração azeotrópica de água acrescido do benzeno ou outros solventes adequados, que permitirá a destilação como método de seperação do álcool de sua água.



Tendo o álcool anidro, e este estando em contato com a umidade do ar, as moléculas na superfície do álcool, se com energia cinética (velocidade) suficiente para "sair" do líquido, e sair é exatamente o que fazem. Estas moléculas que saem, a grosso modo formam um gás, e neste gás, continuam a ocorrer interações entre as moléculas de etanol, assim como entre as moléculas de etanol e as moléculas de água e a umidade do ar. Este "estado dinâmico", que pode ser comparado a um baile de danças folclóricas, onde os pares se alternam, é o que chamamos de vapor. Nos vapores não há a completa liberdade e independência das moléculas, e inclusive há a formação de agregações significativamente grandes de moléculas, como gotículas. Exatamente por isso, vapores, a partir de determinadas pressões e temperaturas são visíveis, ou tornam-se o que chamamos colóides (como é a fumaça, partículas sólidas finas em suspensão no ar). Basta ver nossa respiração em dias frios, que ao sair da temperatura em nosso corpo, embora sem grande variação de pressão, encontra a temperatura mais baixa do exterior, e forma pequenas nuvens.

Assim como saem moléculas de etanol do dito álcool anidro, igualmente são "capturadas" moléculas de água. Estas moléculas, a continuar neste processo, levarão o álcool inexoravelmente à concentração de azeótropo, até porque pelos próprios mecanismos que apresentamos, as moléculas de água são liberadas com muito mais dificuldade da agora solução de alguma água em muito álcool.

A hidratação, este processo, caracteriza-se pela afinidade o etanol como uma substância higroscópica, aquela que absorve água. Se houver uma concentração suficiente de água no ambiente, o álcool ultrapassará a concentração em água no azeótropo álcool-água.

Acreditando que tenha esgotado a questão do álcool e da água, avançarei por outras substâncias e elementos e seus comportamentos, que após apresentados mostrarão o ponto que desejo apresentar.

Todos que tem experiência com produtos químicos e com química num determinado nível sabem que acrescentar ácido sulfúrico concentrado à água gera calor, até o nível da fervura, e no caso de acrescentar-se água, em volume pequeno, ao ácido sulfúrico concentrado, a absorção (avidez, como seguidamente vi em textos técnicos) da água pelo maior volume de ácido será tão enérgica que a ebulição gerará perigosos salpicos da mistura corrosiva.

Mas notemos que este comportamento é bastante característico do ácido sulfúrico, mas não é de seu homólogo do fósforo, o ácido fosfórico.

Logo, este comportamento não pode ser relacionado a um quadro de "similaridade" de "espécie química".

A "avidez" do ácido sulfúrico é devida a sua ionização em água, e mais que isso, a maneira como que tal ionização ocorre. Esta ionização ocorre gerando novas formas moleculares (íons) que apresentam determinadas interações específicas.

Há ácidos muito mais ionizáveis que o sulfúrico, como o clorídrico, que é solução de cloreto de hidrogênio em água. Mas a dissolução do ácido clorídrico, mesmo concentrado, não gera o desprendimento de calor gerado pelo sulfúrico. Pode-se alegar que não existe à temperatura e pressões normais ácido clorídrico de concentração maior que 40% em água, enquanto o sulfúrico apresenta-se comumente a 98%. Mas o mesmo não se pode alegar para o iodídrico, obtível em soluções mais concentradas (por exemplo, 57%) ou o bromídrico, líquido quando puro e entre os ácidos mais ionizáveis conhecidos, seus homólogos, tanto em alta dissociação quanto em estrutura molecular natureza dos elementos halogênios que os compõe, juntamente ao hidrogênio.

Logo, esta característica de dissociação exotérmica não é diretamente relacionada com a capacidade de dissociação iônica.

Igualmente não é adequado associar-se este fenômeno com outras características de substâncias similares, como o poder de oxidação do ácido nítrico, que não apresenta reação violenta nem mesmo significativamente exotérmica quando em dissolução com água.

Mas onde queremos chegar não é este amontoado até inútil de informações - pelo menos a imensa maioria das pessoas - sobre características de substâncias químicas, e sim em mostrar que exatamente estas características tão diversas entre substâncias a primeira vista completamente similares (portanto deveriam ter propriedades e comportamentos próximos), propriedades causadas pelas interações entre as moléculas que as constituem, causando modificações de propriedades que nos pareciam inalteráveis e contra lógicas primárias, como ao somar dois volumes praticamente incompressíveis - como são os líquidos, estes deveriam resultar na soma aritmética dos volumes - leva-nos a entender o que defino com uma frase bastante simples: a natureza se comporta como bem entende, e não conforme nossos raciocínios lógicos, aritméticos e geométricos - ou também em outras palavras - a natureza é natural, e aqui não há nenhuma redundância.

Mais uma vez repito para fixar-lhes o que já tratei diversas vezes; que a natureza não é lógica nem matemática, ela é natural, e neste natural, tratável pela matemática e pela lógica, ou como digo, é "matematicalizável".

Voltando ao campo das ciências naturais, e tratando da questão do que seja volume, e relacionando com o que seja massa resultando da correlata densidade, analisemos os casos que aqui já vemos, no que costumamos classificar como os "estados da matéria", que possuem definições bastante estritas e claras, mas que quando não tomados de maneira bem completa e clara, permitem algumas confusões e aparências enganosas, como temos nos vapores, nos vidros, nas "pastas".

Aqui tratemos por hora mais precisamente dos gases, dos líquidos e dos sólidos estritamente definidos.



Os gases apresentam sua densidade definida pelo bailar de seus componentes, sejam eles átomos ou moléculas (os gases nobres, como o hélio, incluem-se no primeiro grupo, o gás carbônico no segundo - existem gases formados por íons, mas aqui não os trataremos). As colisões e interações que porventura ocorram geram a dinâmica de seus afastamentos e aproximações, e portanto, na média, sua densidade quando restritos por algum reservatório ou força. Como reservatório, basta eu lhe apresentar um botijão de gás liquefeito de petróleo, onde acima do líquido forma-se o volume de gás, limitado e definido até a primeira abertura de válvula, pois os gases não possuem volume constante, e sempre tenderão, por incrivel que pareça, a um volume teoricamente infinito.

O que os leva a não ocupar um volume infinito é a pressão de gases em outro ambiente, como se eu abrisse completamente um bujão de gás dentro de um tanque industrial hermético ou, e aqui trataremos do segundo caso, uma força, pela atmosfera, no caso de nosso planeta, que é retida - e nem tanto - pela força da gravidade, que ocasionando um coluna de gases, aqueles que chamamos ar, propicia, ao nível do mar a pressão que consideramos "1 atmosfera" e a medida que é menor, subimos, uma pressão reduzida até a, na prática, pressão nula, ou primeiramente, o que chamamos de "vácuo planetário" - que entenda-se bem, não é um vácuo "absoluto" propriamente dito de forma alguma, o espaço isento de matéria. É o que poderíamos chamar de um "vácuo na prática".

Os gases, quando comprimidos chagam ao ponto de não mais poderem fazer seu "jogo", seu "bailado" e tal como temos no gás liquefeito de petróleo, chaga-se ao estado líquido. A água e o álcool fazem a mesma coisa, porém, já com pressões como as de 1 atmosfera e até menores, por isso se comportam normalmente (são conhecidas) nas nossas pressões e temperaturas habituais como líquidos. Entre os metais, o mercúrio faz a mesma coisa, e o bromo igualmente. Na verdade, praticamente todas as substâncias possuem uma "fase", como chamamos, líquida, mas muitas não suportam a fusão, e outras, como o vidro, este mesmo de janelas e garrafas - pois no meio mais técnico o que seja vidro é um conceito muito mais amplo - nem mesmo propriamente passam ao estado líquido, e sim apenas se tornam mais fluidos, mais móveis, pois eram, na verdade, quando "frios", líquidos de viscosidade, a "mobilidade" de suas moléculas constituintes, extremamente alta e porque não dizer, infinita - como prefiro definí-los, didaticamente "líquidos de viscosidade infinita" - , e se comportarem identicamente à sólidos para efeitos mecânicos.



Uma pausa...

Como exemplos de substâncias triviais que apresentam comportamento anômalo em suas passagens de estado em estado, ou podemos dizer, não suportam determinados estados naturalmente, temos o sulfato de magnésio - encontrável em qualquer farmácia, que não se funde, mas se decompõe, assim como o carbonato de cálcio - composto base desde a pia de mármore de seu banheiro até as conchas de mariscos, e como um exemplo de elemento que não apresenta-se trivialmente no estado líquido, mesmo sob altíssimas temperaturas, temos o carbono, que apenas se sublima, passando diretamente do estado sólido para a forma de vapor. A própria conceituação de mudanças de estado possui relativas generalidades, mas diversas exceções e divergências, e novamente, cada caso é um caso.



A própria solubilidade das substâncias nos solventes é anômala em muitos casos, pois para a maioria dos sais, por exemplo, quanto maior a temperatura do solvente e da mistura, maior a solubilização, mas há exceções, como o simples sulfato de sódio. Ou ainda exceções destacadas, marcantes até nos ambientes terrestres e nos comportamentos atmosféricos planetários, como a dilatação da água ao se solidificar, ou a "genérica" de que a viscosidade decai para os líquidos com o aumento da temperatura (basta lembrar de graxas e óleos lubrificantes em carros), mas aumenta para os gases.

Também é de se destacar que similaridades entre os sólidos aos azeótropos existem entre as misturas sólidas, que chamamos de eutéticos, ou misturas eutéticas, que são misturas em que o ponto de fusão dos elementos que a compõem tornam-se muito próximos, e daí inseparáveis por fusão. São abundantes entre os metais, em suas ligas, como o milenar bronze, que une inseparavelmente o cobre e o estanho.


Retornando...

Aqui, usarei uma analogia mais visível, e de cores gritantes, quando não, de sons gritantes. Um líquido é aproximadamente como aquelas "piscinas de bolas plásticas" onde crianças mergulham, e até Arnold Schwarzenegger já mergulhou.



Se pudéssemos ver hélio ou argônio líquido, seria extremamente parecido com aquilo. Já moléculas, mesmo simples como o fluoreto de hidrogênio, dentre as mais compactas de dois átomos da natureza, os movimentos já seriam mais complexos e intrincados, com maior viscosidade.

Exatamente por isso que os líquidos atômicos, como os gases nobres liquefeitos são tremendamente fluidos, e a glicerina, de molécula relativamente complexa, é viscosa, e igualmente os domésticos óleos vegetais, mel e xarope de glucose de milho (estes dois, fundamentalmente pelo mesmo motivo, sua composição similar).

Mas notemos que apesar desta mobilidade, maior ou menor, os líquidos quando colocados num recipiente, mesmo no vácuo (aqui, desprezemos que inúmeros volatilizam-se no váco, mesmo a baixas temperaturas) permanecem com volume constante no fundo, ou mais especificamente, distribuídos em todos os níveis contínuos mais baixos do recipiente que os contém, ou "equipotenciais em força gravitacional ou centrífuga".

Se achou você que a definição acima é rebuscada, entenda que nela está toda a razão de porque os oceanos existem, os mares, os lagos e outras massas d'água igualmente, os rios fluem e a chuva cai e escorre, desde as calhas das casas, os esgotos pluvias até chegar, por fim, a sua posição mais estável no enorme recipiente esferóide que é a Terra, que é como uma bacia curva mas sempre mantida por força gravitacional normal a seu "plano tangente" em qualquer ponto da Terra.

Sobre a força centrífuga, lembre da brincadeira de criança que é girar um balde amarrado num corda com água dentro, de maneira que a água não caia, mesmo quando a rotação já forma um cone bastante aberto, ou um truque de "bons de copo", que é girar de um lado para outro com uma mão, apenas segurando a borda superior com dois dedos, num plano vertical em frente ao corpo, um copo de destilado com gelo sem que caia a bebida.

Perdão, mas em Física nada é propriamente simples, mas de conceitos sólidos e simples, pode-se construir - e até entender - questões tremendamente complexas.



O que nos interessa no momento é que os líquidos, mesmo submetidos a pressões significativas, como as esmagadoras pressões do fundo dos oceanos, permanecem com volume constante. Apenas como ilustração, as pressões mais profundas do oceano deformaram peças de aço de alta qualidade usadas nos equipamentos com os quais, nas pouquíssmas vezes, fomos a estas profundidades.

Os líquidos resistem bem a altas pressões sem, alterações dimensionais (que causam variação de densidade) exatamente pela mobilidade de seus componentes mais fundamentais, sejam eles átomos ou moléculas.

Aqui um detalhe: quanto mais compacta a molécula, maior sua invariabilidade de densidade, ou resistência à pressão. As moléculas mais longas, como o são os diversos óleos minerais e vegetais, apresentam uma, digamos, tolerância à compressão, mas nada que se compare à elasticidade dos gases, perceptível já numa seringa de injeção que fechemos a ponta com o dedo e apertemos o êmbolo.

Neste exemplo trivial, nesta demonstração prática banal, percebemos que a medida que a compressão aumenta, mais difícil será aumentarmos a compressão a maior, e mais força será requerida para tal. Ao se chegar à determinadas pressões, e tal acontece com o gás liquefeito de petróleo, este tenderá a se tornar um líquido, e se comportará com a notável resistência à compressão dos líquidos, e a mobilidade de seus componentes continuará tão característica como aquela que permite mesmo a elevadíssimas pressões os seres vivos abissais nadarem ou nós mergulharmos a 11 km de profundidade (pelo menos dentro de equipamentos de mergulho).

Já entre os sólidos, características similares de resistênca à compressibilidade, e até a mobilidade são evidentes, mas a baixíssima mobilidade, a não ser por significativas forças, os faz apresentarem não só volume constante, como também constante forma.

Certas coisas aqui me parecem óbvias, e as saltarei, e tratarei de algumas que são muito mais importantes e de entendimento mais difícil.



Qualqer pessoa concorda que aço é sólido. Qualquer pessoa concorda que um arame, sendo de aço, será igualmente sólido. Mas o que faz um arame ser dobrável, ou se romper?

Um arame dobra pois seus átomos e moléculas (aço possui os dois assim como inúmeras ligas metálicas) fluem uns sobre os outros, e mesmo formando grãos extremamente rígidos, estes apresentam fluidez de suas camadas, e estas são mantidas mais uma vez por interações entre os átomos. Quando os esforços são superiores a determinadas tensões, estas interações não suportam manter a coesão entre as partes, e mesmo o mais forte e de maior diâmetro cabo de aço, formado por até milhares de arames, assim como os que se veem nas pontes pênseis, se romperá.

Mas aqui não estamos tratando de resistência a tração, e nem mesmo de resistência à compressão com escoamento possível, e sim a diminuição de volume, ou aumento de densidade.




Mesmo para pressões da ordem de dezenas de milhões de atmosferas, como as que se encontram no interior da Terra, em seu centro destacadamente, são capazes de alterar a densidade dos átomos, embora o sejam capazes já a menores valores de comprimir moléculas. Mas o volume dos átomos, determinado pela sua nuvem de elétrons mais externa, não será alterado, ainda que em proporções, o átomo seja uma nuvem de elétrons do tamanho do maracanã e o núcleo seja uma joaninha no dentro do gramado.

Este volume enorme, proporcionalmente de vazio, só será comprimível significativamente com pressões no interior de estrelas, mas aqui, a questão temperatura não permitiria mais a existência da joaninha com o Maracanã a circundar, e sim teríamos um mar de "pedaços de concreto" em movimento e joaninhas insanamente a colidir, produzindo besouros maiores.

Este quadro é ponto para outro artigo, mas a conclusão no momento é que o que achamos que sejam as propriedades e características da matéria, algumas das quais já percebidas pelos filósofos greos e outros da antiguidade, só possuem nexo com o natural no nosso planetinha insignificante ou noutros planetinhas insignificantes, que podem incluir também gigantes maiores que Júpiter e até corpos ainda maiores, como as chamadas "anãs marrons", que são como se fossem planetas gasosos tremendamente grandes e com geologias diferentes de qualquer gigante gasoso propriamente dito, como Júpiter ou Saturno, mas sem massa-pressão para as joaninhas, perdão, núcleos, mesmo o simples próton do hidrogênio, produzirem núcleos maiores, e se tornarem estrelas com seu turbulento mecanicismo de gerar energia.

Antes de avançarmos: é aço impermeável, ou mais, existe algo impermeável?

Como citamos, aço é obviamente sólido, e dentre os materiais que normalmente lidamos, pode ser chamado de denso, assim como o dizemos "maciço", compacto, e até aquela característica dos materiais que quando realmente conhecemos o significado academicamente, torna-se difícil definir facilmente: duro.

Pois ao entrar em contato com algumas substâncias reativas, em especial os ácidos, e na indústria, destacadamente na enorme área de petróleo e gás o sulfeto de hidrogênio e sua solução em água, chamada ácido sulfídrico, este apresenta uma reação até pouco intensa de ferro presente no aço com o ácido, produzindo sulfeto de ferro e o hidrogênio.

Este hidrogênio nascente, mal encontrando outro hidrogênio nascente, forma a molécula biatômica de hidrogênio, que é bastante estável, e mais cedo ou mais tarde, na nossa atmosfera oxidante, reagirá com o oxigênio formando água.

Mas quando tal hidrogênio nascente íon hidrogênio, este possui a notável propriedade/característica de não possuir nuvem de elétrons como inúmeros outros íons.

Em outras palavras, nos termos de analogia que apresentamos, ele não é o estádio de futebol em diâmetro da nuvem eletrônica, mas a joaninha no centro do campo. Sendo assim tão pequeno, este íon/patícula subatômica permeia com extrema facilidade entre os átomos e cristais do aço em todos os seus espaços intersticiais.

Temos de destacar que este próton mantem-se móvel dentro da estrutura cristalina e atômica do aço, pois exatamente pelo seu extremamente pequeno tamanho, goza da propriedade de poder migrar de posições, pois não se adapta geometricamente à imensamente maior escala dos átomos da rede ao seu redor.

Enquanto ele ficar lá como um minúsculo átomo estático, ele comporá a função de um "preenchimento" dos interstícios mesmo da rede cristalina de átomos do aço e nada ocorrerá. Quando encontrar um elétron*, ele mesmo crescendo para o tamanho de um átomo, ainda sim não será um verdadeiro problema.

*Mas metais são condutores elétricos, logo possuem elétrons em movimento, e o processo corrosivo sempre forma correntes elétricas (aliás, forma pilhas e por causa destas produz-se corrosão), logo elétrons nos metais, destacadamente para as ligas de ferro, facilmente corrosíveis.

Ao encontrar outro próton e juntos com o acréscimo de mais um elétron, formará uma molécula de hidrogênio. Formada esta molécula, passará não a ocupar o volume de um átomo, mas o volume de molécula e apresentar a vibração e a mobilidade dos gases e mais que isto, a tendência ao volume que é aproximadamente 22 litros a temperatura ambiente para cada aproximadamente 2 gramas de hidrogênio, o chamado volume de Avogadro para pouco mais de 6 x 10^23 moléculas de um gás, e não o volume de 1 cm³ para quase 8 gramas do aço.

Logo, gerará pressões imensas dentro do aço, e mesmo o mais resistente aço apresentará o fenômeno chamado de "empelotamento pelo hidrogênio" que enfraquece gravemente (fissura) paredes e estruturas de aço sob estas condições, e é fator de falhas perigosas na indústria e construções de todos os tipos.

Portanto, o aço não é 'maciço" o suficiente, nem resistente, nem duro, nem o que pareceria óbvio, ser impermeável.

Assim, eu concluo esta parte, a matéria na natureza possui comportamentos muito mais exóticos do que somarmos dois volumes de álcool e água e obter um volume menor que sua soma. Mas será este o limite deste exotismo, a atmosfera de nosso planetinha?

Adianto: Não, e mostraremos que o universo é um caos muito maior que aritemética não ser aplicável a álcool e água.

Nossa atmosfera possui uma elevada concentração de nitrogênio. Este, submetido ao bombardeio de nêutrons oriundos de todo o universo* transformam-se em carbono.

*E convenhamos, me parece que o universo é o maior objeto ou sistema da qual se possa obter ou receber alguma coisa e portanto, caoticamente de todas as direções e aleatoriamente no tempo, pois também estas emissões de nêutrons foram aleatórias e oriundas de estrelas, que são sistemas extremamente caóticos pois tremendamente turbulentos.




Ou seja, o que seria um aparentemente estável e indissolúvel, até indivisível átomo - aliás, daí seu nome - transmuta, tornando-se de um elemento em outro, com propriedades completamente diferentes.

Aqui é conveniente destacar que nada de realmente extraordinário ocorre, a partir do momento que tem-se consciência de que átomos são arranjos de partículas mais elementares - e igualmente chamadas partículas elementares - , da mesma maneira que átomos são componentes de moléculas, estas sendo seus arranjos. Logo, rearranjando-se estas partículas, obtem-se outros átomos. Mas que fique bem claro que os mecanismos destes arranjos, embora relacionados intimamente, são bastante diferentes.

Este carbono produzido, em específico, é um isótopo diverso do carbono mais trivial, possuindo dois nêutrons a mais em seu núcleo. Este carbono, mais cedo ou mais tarde reagirá com o abundante oxigênio da atmosfera, produzindo dióxido de carbono, que mais cedo ou mais tarde será absorvido por plantas, na fotossíntese.

Antes desta absorção ocorrer, ou durante ou após esta etapa do ciclo desde "recém surgido" carbono na atmosfera, ele poderá perder seus nêutrons excedentes, tornando-se um carbono como o trivial, mais estável.

Mas digamos que ele seja absorvido após a planta, na genética, no DNA de um espermatozóide de um humano, por exemplo, e tal ocorre, o tempo todo. Igualmente para um óvulo, numa mulher. Estará lá um carbono que pode perder seus nêutrons, o que quimicamente não é um grande problema, mas também um carbono que poderá voltar a ser nitrogênio, e aqui, teremos um interessante fenômeno.

Antes de descrevê-lo, trataremos de um comportamento no tempo deste carbono, que será fundamental no que apresentaremos.

Consideremos uma quantidade qualquer de átomos de carbono 14. A cada aproximadamente 5700 anos, metade desta quantidade de átomos se transformará em átomos de nitrogênio, pela emissão de uma partícula beta, com a transformação de um de seus nêutrons em um próton. A parte não transformada, em outros 5700 anos se transformará pela metade, e assim por diante, sempre nestas aproximadas metades, estatisticamente a cada intervalo de aproximadamente 5700 anos.

Esta é a "meia vida" do isótopo C14. Apenas para ilustração, inúmeros outros elementos e seus isótopos possuem meias vidas características, como por exemplo, o utilíssimo urânio, na determinação de idades de rochas e fósseis, com respectivamente meia vida da ordem de centenas de milhões de anos.

Esta distribuição no tempo da transformação de C em N implicará que átomos de C14, estatisticamente se transformarão em N no CO2 do ambiente, da atmosfera, resultando em, átomos de nitrogênio e oxigênio, se transformarão em N mesmo em meio à celulose e a sacarose da cana de açúcar, "explodindo" moléculas em suas cadeias (pois onde antes havia um átomo de carbono fazendo suas típicas ligações não mais haverá aquela configuração que resulta do comportamento do carbono, e sim, do nitrogênio) e também similarmente do glicogênio em nossos músculos e glicose em nossa corrente sanguínea, em nossas cadeias de aminoácidos, que são as proteínas que estruturam nossas células e com grande importância, no DNA de nossas células.

O ciclo do C14 - www.sciencecourseware.org

Ao ocorrer no DNA, poderão causar a incapacidade deste exercer suas funções, propiciando a morte da célula, ou uma alteração de seu comportamento habitual, gerando uma multiplicação exagerada e aquilo que chamamos câncer, ou, quando ocorrendo numa célula de um óvulo ou espermatozóide (como anteriormente lançamos como ponto a tratar), a alteração de uma característica do organismo que este irão produzir, numa mutação.

Assim, por este caminho que apresentamos, o comportamento do universo inteiro conspira para que através da nossa atmosfera e sua composição, pela fotossíntese, pela cadeia alimentar, causa a nossa modificação no tempo como espécie, assim como de qualquer outra forma de vida.

Mas no núcleo de toda esta tendência das coisas em não se comportarem dentro de regularidades que julgaríamos a primeira análise coerentes, está a característica fundamental da natureza, em todos os seus níveis, desde o subatômico, de ser um sistema dinâmico em permanente mudança, e tais mudanças não tem de obdecer nossa lógica, nossa aritmética, nossos modelos físicos aproximados, nossa química conservativa ou a noção difusa que temos do que seja um ser vivo, quanto mais nós mesmos.