Conhece a mecanoquímica? Ela vai te surpreender e te fazer esquecer da química tradicional

Desde o ensino fundamental, estudamos e aprendemos sobre químico. Pelo menos, costumava ser assim. Agora a onda é a chamada mecanoquímicaem que reações impossíveis de obter a partir de tentativas convencionais se tornam realidade.

Vamos explicar melhor. Imagine misturar vários líquidos em um laboratório químico, apenas esperando por alguma reação emocionante. Por exemplo, uma mudança de cores, o aparecimento de um pó ou um “explosão“.

Geralmente, as reações químicas requerem uma solvente para que elas aconteçam. Para tanto, é preciso encontrar o ideal. Mas existem maneiras de fazer com que duas substâncias interajam sem dissolvê-las. É aqui que entra a mecanoquímica, que permite esta interação através da introdução de forças mecânicas.

A mecanoquímica é o futuro da química?

• Os autores de um revisãorealizada em 2022, sobre o tema, disseram que, “embora apresentados por WH Ostwald No final do século XIX, a mecanoquímica foi frequentemente considerada química exótica. Isso está começando a mudar”;
• Como isso explica IFSciencenormalmente, a energia necessária para alimentar uma reação química vem da soma de luz, calor e/ou eletricidade;
• “Quase todos os tipos de energia podem ser aplicados para iniciar reações químicas ou para aquecer misturas de reações”, indica um artigo escrito em 2011;
• Mas a mecanoquímica não depende disso; depende de forças mecânicas, como moer fisicamente duas substâncias sólidas com um almofariz e um pilão;
• Esta abordagem tem como vantagem a sua aplicabilidade a sólidos que não são efetivamente solúveis, ou em casos em que a utilização de um solvente possa interferir na reação (ou ser perigosa para quem o manuseia).

Ferramentas Clássicas vs. Clássicas novas ferramentas

O pilão e o argamassa São ferramentas antigas, mas clássicas quando se trata de misturar componentes químicos. Mas, hoje em dia, os mecanoquímicos possuem aparelhos mais modernos.

Um deles é o moinho de bolasopção comum. É um grande moedor cheio de bolas duras que esmagam certos materiais em pequenas partículas. São projetados em diversos tipos, com diversos materiais de moagem, frequências de rotação, etc., tudo para que o experimento científico seja personalizado.

Com uma máquina como esta, o resultado será mais consistente do que quando a retificação é realizada por um ser humano. Falando assim, até parece fácil, sendo “apenas” necessário misturar duas coisas com força suficiente para haver uma reação química. Mas não é bem assim.

Na verdade, há muita química complexa por trás disso, e grande parte dela não é comprometida. “Compreender as transformações mecanoquímicas é uma tarefa problemática precisamente por causa das profundas diferenças entre a química de soluções convencionais e a química ativada por forças mecânicas”, diz a revisão de 2022.

Um pouco antes, em 2019, outro estudar tentei entender e aprender melhor o que realmente acontece com as partículas quando as substâncias sofrem uma reação mecanoquímica.

A equipe usou modelagem computacional para simular a cocristalização de aspirina e o meloxicamoutro medicamento analgésico. Isso os fez descobrir “novos insights impressionantes“.

Embora ambos os medicamentos tenham sido combinados em suas formas cristalinas sólidas, isentas de solventes, apenas um energia mínima foi necessária para eles começarem a misturar.

“O que me impressionou foi que os cristais se comportam como massa – quase parecem plasticina e são amorfos nesses contatos. Quando você os separa, há um pescoço conectivo de moléculas entre os dois cristais”, disse o co-autor Professor Stuart James. Química Mundial.

Ele também diz que “vejo isso como o início de uma nova área de pesquisa”. Além disso, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) concordou, ao nomear o extrusão reativa (que chamamos de mecanoquímica) como um dos dez inovações químicas previstas para mudar o mundocomo parte das comemorações de seu 100º aniversário.

O crescente interesse pela mecanoquímica se deve ao fato de ela poder ser utilizada para tornar os atuais processos de síntese mais seguros e sustentáveis. Os solventes normalmente constituem a grande maioria da mistura de reação. Mas a maioria deles não tem bons pontos verdes.

Além disso, muitos deles são perigosos para nós e são difíceis de armazenar e transportar. Isso significa que eliminá-los do processo pode ser bom de diversas maneiras. Outro ponto importante a destacar é que as reações mecanoquímicas são capazes de progredir mais rapidamente que as convencionais. Isso aumenta sua eficiência.

Leia mais:

Resumindo…

A mecanoquímica, embora não seja uma solução mágica para todos os desafios enfrentados pela ciência, tem potencial para desempenhar um papel crucial na busca por uma química mais sustentável. Outro aspecto que tem gerado grande repercussão é o seu potencial para abrir novas possibilidades para a síntese de materiais.

“Na década de 1990, estudos revelaram que as reações promovidas mecanicamente seguem trajetórias sintéticas diferentes daquelas observadas nas soluções”, aponta a revisão de 2022. Os investigadores alertam, no entanto, que limitar o uso da mecanoquímica apenas à melhoria de processos químicos já conhecidos seria “uma subestimação absurda e um erro potencialmente perigoso”. “Em resumo”, acrescentam, “a mecanoquímica representa uma oportunidade desafiadora para explorar territórios inexplorados no campo químico”.

Um exemplo notável envolve as N-sulfonilguanidinas, moléculas com grande potencial em produtos farmacêuticos e herbicidas. A síntese destes compostos é extremamente difícil com métodos tradicionais à base de solventes, mas estudos indicam que a aplicação de energia mecânica pode superar estes obstáculos e gerar rendimentos significativamente mais elevados.

Os defensores da mecanoquímica acreditam que muitas reações anteriormente consideradas impossíveis podem ser reavaliadas e viabilizadas através destas técnicas inovadoras. O que antes parecia impossível pode agora tornar-se realidade — e de uma forma mais sustentável. A IUPAC, aliás, acredita que a mecanoquímica tem o poder de transformar o mundo.