Está tudo nas ligações químicas

Por que essa chaleira de metal não explode em chamas como a madeira embaixo dela? Crédito da imagem: ArtistGNDphotography via Getty Images

Imagine-se sentado em frente a uma fogueira. Um cheiro de fumaça flutua no ar enquanto uma panela de sopa ferve sobre a chama aberta. Enquanto você olha para as labaredas laranja tremeluzentes, você pode se perguntar: Por que as toras de madeira estão pegando fogo, mas a panela de metal não está?

A razão pela qual algumas coisas pegam fogo e outras não, se resumem às suas ligações químicas e à energia necessária para mudar ou quebrar essas ligações. 

Mas primeiro, veja uma cartilha do próprio fogo. O fogo precisa de algumas coisas para existir: Oxigênio, calor e combustível.

O oxigênio é um gás que está no ar. O calor pode ser criado com atrito, como quando você acende um fósforo, ou pode ser criado de outras maneiras, como um raio. O combustível é o que queima: Geralmente, isso pode ser qualquer coisa feita de material orgânico, disse Carl Brozek, químico da Universidade de Oregon. Neste caso, "orgânico" refere-se a moléculas que são feitas principalmente de ligações carbono-hidrogênio e às vezes incluem oxigênio ou outros átomos, como fósforo ou nitrogênio.

Especificamente, a queima é uma reação química que libera energia de um sistema instável com ligações químicas relativamente fracas. Tudo quer ser mais estável, especialmente moléculas orgânicas que contêm carbono, oxigênio, hidrogênio e alguns outros elementos, disse Brozek. Materiais como madeira e papel, que pegam fogo com facilidade, são feitos de celulose, uma molécula composta por ligações entre carbono, hidrogênio e oxigênio. 

E quando algo queima, acaba "liberando muita energia porque agora você está movendo o sistema para um estado de energia mais baixo", disse Brozek. "E essa energia tem que ir para algum lugar". 

Quando um objeto feito de madeira pega fogo, a celulose que compõe a madeira é convertida em dióxido de carbono e vapor de água, ambas moléculas muito estáveis com fortes ligações. A energia liberada por essa reação química excita os elétrons nos átomos de gás, que por sua vez emitem luz visível. Essa luz nos parece uma chama, disse Brozek.

De volta à madeira em chamas versus a panela quente de sopa: A diferença entre uma tora de madeira e uma panela de metal, tem a ver com o quão bem o material pode distribuir a energia envolvida quando o fogo é aplicado a ele, disse Brozek, que se resume a quão forte suas ligações químicas são. As fortes ligações químicas no metal não podem ser quebradas facilmente. Um pedaço de madeira, por sua vez, não tem essas ligações fortes, por isso não tem a capacidade de absorver a energia da chama. Em vez de absorver a energia, a madeira libera a energia pegando fogo. Mas o metal na panela "tem uma enorme capacidade de absorver essa energia e dissipá-la", e é por isso que a panela ficará quente ao toque.

Uma melhor absorção de calor também pode impedir que a madeira pegue fogo. Se uma chama fosse aplicada a um copo de papel cheio de água, o copo não queimaria, disse Brozek. Como a água no copo pode absorver o calor, o papel não pega fogo. (Embora não recomendemos que você tente isso sozinho.)

Alguns metais, no entanto, queimam. Esses "metais combustíveis", incluindo potássio e titânio, são usados para fazer fogos de artifício. Os metais nos fogos de artifício estão em forma de pó, o que fornece mais área de superfície para reagir muito mais rapidamente com calor e oxigênio, disse Brozek. Quando esses metais são expostos a calor suficiente para reagir com o oxigênio, a quantidade de energia liberada faz com que eles queimem em cores diferentes.

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Referência:

WENDEL, JoAnna. Why does wood catch fire, but metal doesn't? Live Science, Nova York, 15, mai. 2022. Disponível em: <https://www.livescience.com/why-wood-burns-not-metal>. Acesso em: 11, jun. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.