OS FULERENOS

Após o diamante, o grafite e o carvão, outra forma alotrópica do carbono foi descoberta recentemente (1985), tornando-se popular entre os químicos, tanto pela sua beleza estrutural quanto pela sua versatilidade para a síntese de novos compostos químicos. São os fulerenos.

O carbono existe na natureza na forma de dois velhos conhecidos nossos: o grafite e o diamante. O grafite é esse mesmo que você está imaginando: o do lápis. Ele é considerado a forma mais macia do carbono. Já o diamante é muito duro, sendo usado para riscar e cortar materiais como o vidro e também na fabricação de jóias.

A pergunta agora é: se esses dois materiais são feitos do mesmo elemento, o que faz um ser grafite e outro diamante? Resposta: a arrumação dos átomos! Mas você deve estar se perguntando "o que é átomo?". Veja: há cerca de 2500 anos, um filósofo grego chamado Demócrito disse que, se dividíssemos qualquer coisa em pedacinhos cada vez menores até que se chegasse a um ponto que o último pedacinho não pudesse mais ser dividido, chagaríamos ao átomo.

Em outras palavras, o átomo seria a menor porção, o menor pedacinho formador de qualquer matéria. No final do século 19, porém, um físico inglês chamado Joseph Thomson descobriu que o átomo também poderia se dividir. Com essa novidade, o átomo deixou de ser considerado a menor partícula indivisível formadora de qualquer matéria, mas continuou sendo a menor porção capaz de guardar todas as características de um elemento.

Tomemos essa explicação para o nosso caso: um átomo de carbono será sempre carbono, mas para formar qualquer estrutura é necessário um grupamento gigantesco de átomos. E aí está a diferença entre o grafite e o diamante: os dois são formados por carbono, mas a maneira como os átomos de carbono se agrupam originam um ou outro. Observe as formas de arrumação do carbono para formar o grafite e o diamante:

Arranjo dos átomos de carbono no diamante (a) e no grafite (b)
(gráficos: Nato Gomes)

Até 1985, as únicas formas conhecidas do carbono eram estas duas: grafite e diamante. Naquele ano, um grupo de cientistas que estava de olho no espaço pesquisando estrelas vermelhas -- um tipo formado essencialmente por carbono -- descobriu que os átomos de carbono podiam se organizar deuma maneira diferente, que não resultava nem no grafite nem no diamante. Essas novas formas de carbono foram chamadas fulerenos.

O nome esquisito surgiu mais ou menos assim: um dos cientistas que participou da descoberta gostava muito das obras em estilo geométrico de um famoso arquiteto, chamado Richard Buckminster Fuller, e quis homenageá-lo. Daí, o nome em inglês fullerene colou, mesmo sob os protestos de outros cientistas que queriam que as novas formas de carbono fossem chamadas de... futebolenos! Veja a figura e entenda por quê!

Estrutura do fulereno (a) e de uma bola de futebol (b)

Alguém aí duvida de que os fulerenos se pareçam com uma bola de futebol?! A partir desta imagem, fica demonstrado que, apesar de serem feitos do mesmo elemento -- o carbono --, diamante, grafite e fulerenos têm estruturas distintas. Os dois primeiros a gente já sabe no que podem ser empregados, mas e essa nova descoberta?

Bem, até agora, sabe-se que os fulerenos podem ser dissolvidos em determinados solventes, coisa que não acontece com o grafite nem com o diamante. Portanto, a descoberta dos fulerenos é a descoberta de uma forma de carbono solúvel.

Como são formados os fulerenos?

Dê uma nova olhada na organização dos átomos de carbono que formam o grafite. Em seguida, repare outra vez como os átomos dos fulerenos estão organizados. Não parece que se pegou uma folha de grafite e que enrolando ela fez-se um fulereno? Pois os cientistas descobriram que os fulerenos se formam mesmo a partir do grafite, que, em condições especiais, é capaz de se enrolar originando esta nova estrutura!

A questão é que as condições especiais que formam os fulerenos só prevalecem nas tais estrelas vermelhas, que possuem muito carbono e onde as temperaturas são altíssimas. Como não encontramos essas mesmas condições na Terra, o que se faz, em laboratório, é tentar simular o ambiente das estrelas vermelhas para formar os fulerenos.

Mas nem sempre o grafite se enrola adquirindo o aspecto de uma bola de futebol. Alguns anos depois da descoberta dos fulerenos, foram feitos experimentos em que o grafite, ao enrolar-se, resultou em minúsculos tubos de carbono, que, de tão pequenos, ficaram conhecidos como nanotubos. A figura abaixo mostra alguns nanotubos. Seus aspectos são diferentes, pois em cada caso a folha de grafite enrolou-se de um jeito.

Nanotubos de carbono: canudos de aspectos
diferentes devido às formas distintas de enrolar
a folha de grafite (Science, vol. 297, ago/2002)

Sabia que hoje já se fabricam nanotubos? A partir desses minúsculos tubinhos, os cientistas planejam construir 'nanomotores' e outras 'nanomáquinas', que somente poderão ser vistas com o auxílio de um equipamento especial: o nanoscópio. E essas nanoestruturas poderão ter aplicações diversas.

Para se ter uma idéia, o fato de os fulerenos e os nanotubos serem ocos permite que dentro deles se coloque alguma coisa, como um átomo ou um grupo de átomos. Para que serve isso? Hummm! Pode servir muito para a medicina, por exemplo. Como vimos, na abertura deste texto, quem sabe poderão reparar problemas em nossas células, antes que elas se multipliquem?

Mas isso é futuro. No presente, os fulerenos estão sendo usados na fabricação de novos materiais magnéticos muito leves -- os materiais magnéticos atuais são feitos de ferro, muito mais pesado --, na preparação de novos compostos químicos que são usados para melhorar a qualidade das imagens nas radiografias e até no desenvolvimento de medicamentos contra a Aids, uma doença ainda sem cura. Já os nanotubos estão sendo estudados principalmente como condutores, isto é, como fios! Fios que podem ser milhões de vezes mais finos que um fio de cabelo!

Viu só? Às vezes a gente se pergunta para que servem certas pesquisas e nem imagina que desdobramentos elas podem ter... Antes de ler esse texto, dava pra imaginar por que razão alguns cientistas estavam tão interessados em estudar esse universo nanoscópico das novas formas do carbono?

Você imagina o mundo sem motores? Assim, sem geladeira, sem ventilador...? Pois uma vez perguntaram ao cientista que descobriu a indução magnética -- o princípio que faz funcionar a maioria dos motores e geradores de eletricidade -- para que servia a sua descoberta. Ele respondeu: "E quem pode dizer para que serve um bebê recém-nascido?" O futuro dirá!

Adaptado de: Ciência Hoje das Crianças