Reatores rotativos - fábricas de produtos químicos auto-organizáveis

Graças à força centrífuga e ao uso de líquidos de diferentes densidades, fábricas químicas auto-organizadas podem ser desenvolvidas. A ideia de reatores giratórios proposta pela Polônia não é apenas inteligente, mas também bonita. A pesquisa foi capa da prestigiosa revista "Nature".

A equipe polonesa-coreana mostrou como toda uma série de reações químicas complexas podem ser realizadas ao mesmo tempo - sem recorrer a sistemas complexos de plantas, ... força centrífuga. O primeiro autor da publicação é o Dr. Olgierd Cybulski, que trabalha no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) na Coreia do Sul.

Um reator químico giratório

- Mostramos como preparar fábricas químicas auto-organizadas - descreve o autor correspondente da publicação, Prof. Bartosz Grzybowski (também UNIST e Instituto de Química Orgânica da Academia Polonesa de Ciências). Ele acrescenta que já tem uma idéia de como fazer esse reator químico giratório ... para recuperar lítio de líquidos em baterias.

O fato de que líquidos de diferentes densidades podem formar camadas não misturadas pode ser visto até mesmo durante o almoço - olhando para os caldos. A gordura da sopa flutua por cima porque é menos densa do que a parte aquosa da sopa.

Em casa, pode-se ter uma experiência mais complexa: muitos líquidos de diferentes densidades são lentamente despejados em um único recipiente, um de cada vez. Você pode começar com o mel mais denso, xarope de bordo, sabão em pó, água, óleo vegetal e até mesmo o querosene mais raro. Se isso acontecer lentamente, você verá camadas de cores diferentes separadas umas das outras e não misturadas nesta (não comestível) chamada coluna de densidade.
Mas se essa coluna de densidade começa a girar muito, muito rapidamente - para girar o vaso em torno de um eixo vertical (como em uma roda de oleiro, mas muito mais rápido - por exemplo, 2,6 mil rotações por minuto), verifica-se que as camadas subsequentes se formam concêntricas argolas. Os líquidos mais leves são menores em diâmetro e colocados mais próximo do centro da centrífuga, enquanto os mais densos são colocados em grandes anéis mais próximos da borda da centrífuga. A centrifugação é um fator importante aqui, pois a força centrífuga começa a dominar a tensão superficial do líquido. Camadas de líquidos muito finas - até 0,15 mm ou até mais finas - podem ser obtidas sem o risco de mistura. Se a densidade do líquido for escolhida corretamente, os cientistas mostraram que até 20 anéis coloridos podem ser obtidos em uma centrífuga que gira em torno de um eixo comum.

Fonte da imagem: Cover Nature: Article Volume 586 Issue 7827, 1 de outubro de 2020

Fábricas auto-organizadas

A coluna giratória de densidade é em si um experimento físico extremamente estético. No entanto, o Prof. Bartosz Grzybowski e sua equipe mostraram o quanto os químicos podem fazer uso dele. Líquidos rotativos de densidades diferentes podem ser feitos de modo que cada um deles contenha um reagente diferente que é necessário para a reação química.

Vamos supor que um composto químico seja colocado bem no centro da centrífuga. Ele se espalha pela centrífuga e começa a se difundir ao entrar em contato com a camada interna mais rara. Mas é aí que a reação química ocorre e um novo produto químico é formado. Também inicia a difusão e atinge a próxima camada mais densa, onde ocorre a próxima reação química. Outro produto é criado. E assim por diante até obtermos o produto final do produto inicial.