p Robert Levis despejou pedaços de uma substância esbranquiçada em um copo d'água, e imediatamente o líquido começou a espumar e se agitar como uma poção de feiticeiro, vomitando nuvens de névoa sobre a mesa de seu escritório na Temple University. p "Parece que a água está fervendo, "disse Levis, um professor de química.

p Exatamente o oposto. A névoa não era vapor, mas gotas de água que congelaram - graças a uma explosão de frio abaixo de zero da substância esbranquiçada:gelo seco.

p Formalmente conhecido como dióxido de carbono sólido, o gelo seco recebe seu apelido de uma propriedade química que é razoavelmente descrita como sublime. Não derrete, mas sublima - indo direto do sólido ao gasoso, sem nenhum líquido bagunçado envolvido. E porque a forma sólida tem uma temperatura negativa de 109 graus Fahrenheit, ele esfria tudo próximo como um campeão.

p Como vacinas. Como temos ouvido há meses, as injeções COVID-19 feitas pela Pfizer Inc. e BioNTech SE requerem atenção especial à "cadeia fria" - manter os frascos em temperaturas ultrabaixas na viagem da fábrica à clínica para que o produto baseado em RNA não se degrade. As temperaturas normais do congelador são boas por duas semanas antes do uso, mas para armazenamento e transporte de longo prazo, a faixa necessária está entre -112 e -76 graus:um ajuste perfeito para gelo seco.

p Levis ilustrou as propriedades interessantes do material recentemente com uma série de demonstrações. Havia balões estourando. Corante. Uma arma de brinquedo que disparou bolhas de sabão!

p Seu verdadeiro trabalho envolve pesquisas sobre tópicos de ponta, como o uso de lasers para medir os "marcadores" químicos de lesão cerebral, mas quem disse que os universitários não podem se divertir um pouco? Levis, que também dá palestras sobre a química de fazer vinho, é um grande defensor do uso de fenômenos cotidianos como ferramentas de ensino.

p E gelo seco, usado para finalidades tão variadas como fazer sorvete, explodindo graffiti das paredes, e criando "névoa" para efeitos especiais, é o mais cotidiano possível.

p Porque esta seco

p Simplificando, as moléculas de dióxido de carbono não se aderem bem umas às outras.

p Para entender por que, vamos começar com água. As moléculas de água são "polares, "significando que eles são ligeiramente positivos em uma extremidade (os átomos de hidrogênio em H2O) e ligeiramente negativos na outra (o oxigênio). Os opostos se atraem, então as moléculas se unem muito bem. É por isso que as moléculas de água tendem a se agrupar em pequenos grânulos em um copo ou para-brisa de carro, um processo denominado coesão.

p Mas as moléculas de dióxido de carbono (CO ₂ ) têm um átomo de oxigênio (a parte negativa) em ambas as extremidades, com carbono no meio. Nenhuma atração entre o final de uma molécula e a próxima. Resultado:não é preciso muito para que as moléculas de dióxido de carbono se separem umas das outras. Depois de chegar a 109 graus negativos, whoosh! As moléculas se separam na fase gasosa, sem pausar na forma líquida.

p Em temperatura ambiente, isso acontece com pressa.

p Para demonstrar, Levis colocou pedaços de gelo seco em uma garrafa de plástico e prendeu um balão por cima. Ele então fez o mesmo para outra garrafa com cubos do que chamou de "gelo de água" - isto é, água congelada, não o deleite do verão na Filadélfia. (Nota para quem pode tentar por conta própria:use luvas de proteção para lidar com o gelo seco, e fazê-lo em uma área ventilada.)

p Quase imediatamente, o balão da garrafa de gelo seco começou a inflar, à medida que os pedaços sólidos se sublimavam em gás dióxido de carbono. Em apenas alguns minutos, bang! Não há mais balão.

p "Ha ha!" ele gargalhou. "Vale a pena esperar."

p Ainda na outra garrafa, o gelo normal simplesmente derreteu na água. Pequenas quantidades estavam evaporando, mas não o suficiente para ver qualquer impacto. O balão permaneceu mole.

p Como isso é feito

p Se uma substância é sólida, líquido, ou o gás depende de mais do que temperatura. Outro fator é a pressão. Se a pressão for alta o suficiente, até mesmo o dióxido de carbono pode ser comprimido de um gás para sua fase líquida.

p Na verdade, é assim que o gelo seco é feito, disse Rich Gottwald, presidente da Compressed Gas Association, um grupo comercial da indústria. (Entre seus membros está a Airgas baseada em Radnor, um dos principais produtores de gelo seco dos EUA.)

p Primeiro, O gás dióxido de carbono é capturado como subproduto de vários processos industriais, como a fabricação de etanol. Em seguida, é comprimido em um líquido dentro de um tanque de metal. Quando um tipo especial de válvula de liberação é aberto, a queda repentina de pressão permite que o líquido escape rapidamente como um gás. A temperatura despenca de acordo, tanto que o gás congela imediatamente em flocos brancos:gelo seco.

p O mesmo princípio é usado em ar condicionado e refrigeração, à medida que o fluido refrigerante é comprimido, em seguida, permite-se que se expanda na forma gasosa, repetidamente em um ciclo. Mas outras substâncias são usadas para esse fim, não dióxido de carbono. Não há fase de "gelo", apenas líquido e gás. À medida que os alunos de química aprendem, cada substância se comporta de maneira diferente em resposta a várias combinações de temperatura e pressão.

p Membros do grupo comercial de gás comprimido produzem 35, 000 toneladas de dióxido de carbono todos os dias nos EUA e Canadá, dos quais 16% é transformado em gelo seco, Disse Gottwald. Para acomodar a demanda adicional de envio de vacinas, as empresas aumentaram a produção de gelo seco em cerca de 5% - o que corresponde a menos de 1% da produção total de dióxido de carbono. Nenhuma escassez foi relatada.

p Coisa pesada

p Curiosidade final. Isso não tem nada a ver com sua utilidade no transporte de vacinas, mas o dióxido de carbono é mais denso que o ar. Para demonstrar, Levis colocou pedaços de gelo seco em uma lata de plástico e permitiu que começasse a sublimar em uma camada invisível de gás.

p Ele então usou uma arma de brinquedo para atirar bolhas de sabão no topo. As bolhas estavam cheias de ar, e normalmente teria afundado no chão devido ao peso da fina película de sabão. Mas na demonstração do químico, as bolhas cheias de ar permaneceram no ar, flutuando sobre a camada de dióxido de carbono mais densa abaixo.

p "É como um balão de hélio, " ele disse.

p O dióxido de carbono também é um gás de efeito estufa, o que significa que desempenha um papel na mudança climática, mas isso é assunto para outro dia. E o gelo seco realmente não contribui para o problema, uma vez que é feito de CO ₂ que está sendo produzido de qualquer maneira.

p De volta ao assunto do momento:manter as vacinas resfriadas. Algumas outras substâncias podem fazer o trabalho, como nitrogênio líquido. Mas isso seria um exagero, como sua temperatura é 320 graus negativos.

p Você também pode resfriar o gelo comum o suficiente para manter as vacinas resfriadas. Mas isso seria menos eficiente do que simplesmente usar o próprio gelo seco, disse Levis, que é reitor associado sênior da Faculdade de Ciência e Tecnologia do Templo. Além do mais, quando o gelo normal derrete, o resultado (surpresa!) é água. Os rótulos das vacinas sairiam.

p Assim, à medida que você navega pelo processo complicado para se inscrever para a vacinação, faz sentido relaxar em pelo menos um aspecto. O gelo seco está no caso. p (c) 2021 EUA hoje
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