doi.org/10.1002/anie.202411673
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#Enigma
Um estudo inovador da Universidade de Umeå revela uma nova reação oscilante na transformação de grafite em óxido de grafite, oferecendo possíveis insights para futuras pesquisas químicas.
Pesquisadores da Universidade de Umeå explicaram uma reação que intrigou os cientistas por 50 anos. Instantâneos estruturais rápidos capturaram como o grafite se transforma em óxido de grafite durante a oxidação eletroquímica, revelando estruturas intermediárias que aparecem e desaparecem ciclicamente. De acordo com os pesquisadores, este é um tipo inteiramente novo de reação oscilante.
Compreendendo as reações químicas oscilantes:
As reações químicas oscilantes são fascinantes de assistir e fornecem insights valiosos sobre como sistemas complexos funcionam, tanto na química quanto na natureza. Exemplos visuais clássicos de tais reações mostram como as cores de uma solução mudam para frente e para trás, passando por diferentes estados e produzindo um produto final após cada ciclo.
Novas descobertas na oxidação de grafite
Em um novo estudo publicado no periódico científico Angewandte Chemie, pesquisadores de Umeå relataram um novo tipo de reação oscilante durante a oxidação eletroquímica de grafite.
Alexandr Talyzin, professor do Departamento de Física da Universidade de Umeå, explica: “Sabe-se há 50 anos que algumas oscilações de voltagem ocorrem espontaneamente quando uma carga é aplicada a um eletrodo de grafite imerso em solução de ácido sulfúrico. O produto final dessa reação é o óxido de grafite, um material que consiste em camadas de óxido de grafeno. No entanto, o que acontece com a estrutura do material durante a reação em cada ciclo de oscilação permanece um mistério completo.”
O vídeo mostra a superfície de um material que era originalmente grafite, e como sua aparência muda em ondas. Acima da filmagem, mudanças na voltagem são exibidas. Quando a voltagem é alta, muitas mudanças rápidas ocorrem no material, enquanto quase nenhuma mudança acontece em baixa voltagem. Crédito: Bartosz Gurz”da
Métodos avançados de síncrotron revelam insights
Graças aos novos métodos de síncrotron, os pesquisadores podem registrar varreduras de difração de raios X em questão de segundos, fornecendo instantâneos das mudanças na estrutura do material durante a oxidação. Surpreendentemente, os experimentos revelaram uma fase intermediária com uma estrutura específica que aparece em uma parte do ciclo, desaparece no próximo estágio e então reaparece, repetindo o ciclo.
“Logo percebemos que tínhamos observado um novo – até onde sabemos – tipo de reação oscilante. O que começou como um estudo detalhado de uma reação química específica de repente pareceu ser muito mais interessante do ponto de vista da química fundamental. Bartosz Gurzeda, o primeiro autor do estudo, também gravou um lindo vídeo mostrando mudanças periódicas na aparência de uma amostra a cada poucos minutos”, diz Talyzin.
Implicações para a cinética química:
Reações de oscilação acontecem dentro de todos os seres vivos, mas já foram consideradas impossíveis na química inorgânica. Esta descoberta expande nosso conhecimento sobre cinética química e mecanismos de reação e pode levar ao desenvolvimento de novas teorias e modelos em química.
Potencial para futuros avanços teóricos:
A primeira teoria que explica reações oscilantes rendeu a Ilya Prigogine o Prêmio Nobel em 1977 e se tornou uma parte fundamental da termodinâmica de não equilíbrio, mostrando como a ordem pode emergir do caos.
“Esperamos que novas teorias sejam desenvolvidas para explicar esse novo tipo de reação oscilante, o que pode levar à descoberta de novos exemplos semelhantes”, diz Talyzin.
Publicado em 26/09/2024 18h11
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