Neste artigo vamos mostrar como podemos fazer um “cupcake” químico, que cresce rapidamente após misturarmos os ingredientes e vamos ver qual é a sua relação com um bolo de verdade.
Preparando o experimento
Compramos um kit para espuma de poliuretana rígida em uma loja em Belo Horizonte. O produto vem com dois componentes. Vamos utilizar copinhos de café e palitos de sorvete descartáveis. Vamos utilizar também 2 pipetas de plástico graduadas e de corante alimentício de várias cores (opcional).
É importante forrar a área em que se irá trabalhar, Deve se tomar muito cuidado com a mistura dos componentes, pois caso ela caia na mesa pode danificar o material, por ser de difícil remoção. Pelo mesmo motivo, recomenda-se usar luvas e evitar tocar na mistura até que o polímero esteja completamente sólido.
Realizando o experimento
Recomendamos o professor realizar este experimento como uma demonstração. Caso os alunos realizem o experimento, é importante chamar a atençã para as questões de segurança e disponibilizar luvas e óculos de segurança.
Coloque 2 mL do poliol no copo de café. Escolha o corante a ser utilizado e coloque uma quantidade bem pequena (menos de uma gota, apenas molhe o palito de sorvete) do corante no poliol, agitando bem.
Com outra pipeta descartável, meça 2 mL do isocianato. Adicione o isocianato ao poliol e agite bem com o palito, até que a mistura esteja uniforme e comece a crescer.
Deixe a espuma crescer sem interferência, chamando a atenção dos alunos para o que está acontecendo. Ao final, você pode decorar o cupcake colocando pedaços pequenos de plástico colorido.
O vídeo abaixo mostra o procedimento.
Você pode fazer a demonstração falando que você irá fazer um bolo que não precisa de forno. O vídeo abaixo mostra como você pode contar essa história.
O que acontece
A espuma de poliuretana usada neste experimento é uma espuma rígida, que é formada a partir de dois líquidos viscosos que foram comprados prontos para o uso. O líquido mais claro contém o poliol, além de aditivos como surfactantes e catalisadores. Já o líquido mais escuro contém um isocianato.
A reação que forma uma poliuretana pode ser representada como a seguir:
O poliol é uma long molécula com peso molecular na faixa entre 400 4 4.000, contendo grupos hidroxila ao longo de sua cadeia. Estes grupos são ligados pelos grupos isocianato, resultando em cadeias com um alto grau de ligações cruzadas.
Ao mesmo tempo que a reação de polimerização ocorre, uma reação secundária forma um gás que expande a espuma. É a reação do isocianato com água, que forma o ácido carbâmico, que por sua vez decompõe formando gás carbônico. O gás carbônico é preso pela estrutura tridimensional das cadeias do polímero, e a massa aumenta de volume.
A formação de gás carbônico no crescimento da espuma pode ser comparada com a formação do mesmo gás pelo fermento colocado em bolos.
Finalmentes
Podemos indicar este experimento para uso em feiras de ciências e em eventos de divulgação da ciência. Ao realizarmos este experimento com as quantidades indicadas, podemos repeti-lo diversas vezes sem grande custo. Este experimento foi usado na Mostra de Experimentos de Química no Museu das Minas e do Metal, no dia 20 de outubro de 2023, sendo repetido dezenas de vezes de maneira rápida e segura.
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