Cientistas fazem material impossível... por acidente

Pesquisadores em Uppsala, Suécia acidentalmente deixaram uma reação em execução no fim de semana e acabaram por resolver um problema de química centenário. 

O trabalho levou ao desenvolvimento de um novo material, apelidado Upsalite, com notáveis ​​propriedades de ligação de água. A upsalite promete encontrar aplicações em tudo, desde controle de humidade em casa até ao fabrico de produtos químicos na indústria.

Maria Strømme e seus colegas na Universidade de Uppsala, cujo trabalho aparece na revista PLoS ONE, modificaram um processo que remonta a 1908 para fazer um pó seco e de carbonato de magnésio (MgCO3). 

Os componentes de reacção são todos baratos e disponíveis: o óxido de magnésio (MgO) e dióxido de carbono (CO2), dissolvido em metanol, um solvente industrial comum. O resultado é MgCO3 puro e seco.

Seco, neste caso, significa muito seco. No sentido químico que significa vazio de quase todas as moléculas de água. As formas cristalinas de MgCO3 secas, que não possuem a estrutura necessária para absorver a água, são prontamente sintetizados a temperaturas elevadas (acima de 100 ° C). 

Já em 1820, as pessoas começaram a procurar rotas de baixa temperatura para fazer MgCO3 seco, mas nenhum deles teve sucesso no produto puro até agora. É por isso que Upsalite tem sido descrita como um "material impossível".

A modificação principal foi aumentar a pressão de CO2 três vezes superior à pressão atmosférica normal, em vez de simplesmente borbulhar o gás através de uma mistura de MgO em metanol. Quando uma mistura acidentalmente reagiu durante um longo fim de semana, os pesquisadores encontraram um gel. 

O gel foi formado por moléculas de metanol que ficou preso dentro do material. Quando aquecida a 70 ° C, acima do ponto de ebulição do metanol, o gel "colapsou e se solidificou na forma de um pó branco e grosseiro". A análise confirmou que o produto era exatamente o que os químicos estavam a tentar fazer há mais de 100 anos - uma forma seca, e em pó de MgCO3.

A Upsalite tem propriedades impressionantes como dessecante, uma vez que absorve a água melhor do que os materiais muito mais caros que são usados ​​atualmente (chamados zeólitas). A maior parte da água absorvida é retida quando a Upsalite é transferida a partir de um ambiente húmido para um muito seco. 

A forma seca pode ser regenerada por aquecimento a 95 °C. Em contraste, a maioria dos zeólitos precisa ser aquecido a mais de 150 °C de modo a secá-las. Não só é fácil de fazer a Upsalite e reutilizar, mas também não é tóxica para os seres humanos, o que o torna adequado para controlo de humidade no interior.

A propriedade de secagem impressionante decorre da grande área de superfície interna da Upsalite. MgCO3 é um mineral comum que ocorre numa variedade de formas, muitas das quais têm água ligada à sua superfície e é cristalina. Por outro lado, a água não tem Upsalite integrada na sua estrutura e não é cristalina. 

Em vez disso, é mesoporosa - uma estrutura com poros que são um milhão de vezes menores do que a espessura de um cabelo humano - que lhe proporciona uma maior área de superfície. Nos últimos 20 anos, houve um aumento de interesse em materiais mesoporosos, tais como zeólitos e nanotubos de carbono, devido à sua capacidade de absorver selectivamente as moléculas pequenas.

Estas moléculas pequenas podem permitir o desenvolvimento de aplicações na entrega de fármacos ao corpo, a remoção da poluição, bem como o desenvolvimento de novos catalisadores para reacções químicas. Reconhecendo estas perspectivas, os pesquisadores criaram uma empresa spin-out chamada Disruptive Materials para comercializar e aplicar a Upsalite.