Dos cérebros lentos ao Fast X, a ciência por trás do óxido nitroso

May 19, 2023

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Neste fim de semana, o público em todo o mundo retornará às aventuras de alta octanagem da saga Fast em Fast X. A décima parcela da série vem do diretor Louis Leterrier e estrelada por Vin Diesel (Dominic Toretto), Michelle Rodriguez (Letty Ortiz) e o resto da família estendida, com aparições dos recém-chegados à franquia Jason Momoa (o vilão do filme, Dante) e Brie Larson (Tess). Isso resolve a parte Furioso da equação, mas ainda precisamos levar em conta o Velozes. E para isso, vamos precisar do outro pilar da saga Fast: óxido nitroso.

O óxido nitroso é um óxido de nitrogênio gasoso (obviamente) com a assinatura química N2O. Não é inflamável por si só, o que pode ser surpreendente devido ao seu uso em motores de combustão (mais sobre isso em um minuto), mas gosta de reagir, principalmente com a camada de ozônio.

O nitrogênio é o elemento mais abundante na atmosfera da Terra. Compõe mais de 78% de cada respiração que você toma. O oxigênio pode ser a estrela da respiração, mas representa pouco menos de 21%. O 1% restante é principalmente argônio, CO2 e alguns outros gases residuais. A questão é: há muito nitrogênio flutuando por aí.

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Esse nitrogênio atmosférico é absorvido por bactérias fixadoras de nitrogênio no solo e nos nódulos radiculares das plantas. Eles convertem o nitrogênio em amônia adicionando um pouco de hidrogênio. Em seguida, micróbios nitrificantes pegam a amônia e a convertem em nitritos (NO2) ou nitratos (NO3). Essa é uma ótima notícia para as plantas porque elas adoram compostos de nitrogênio. O nitrogênio é uma das principais coisas que precisaremos adicionar à terra quando começarmos a cultivar plantas na Lua, em Marte ou em outro lugar.

As plantas pegam esses nitratos do solo e os usam para construir algumas de suas estruturas. É por isso que as folhas verdes são uma boa fonte de nitratos dietéticos. Essas plantas então são comidas ou morrem e se decompõem, de qualquer maneira, elas eventualmente voltam para a terra onde os micróbios voltam ao trabalho, convertendo os nitratos de volta em gás nitrogênio. Isso acontece mais profundamente no solo ou nas profundezas da água, onde o oxigênio é mais difícil de obter e os micróbios anaeróbicos prosperam. Ao longo do caminho entre o nitrato e o gás nitrogênio, os compostos passam por vários gases intermediários, incluindo o óxido nitroso.

O nitrogênio pode servir como pouco mais do que um substituto pressurizado para sua própria respiração, mas é uma parte importante da infraestrutura natural do ecossistema. Fontes naturais produzem cerca de 60% do óxido nitroso do mundo, cada quilo tem 265 vezes o efeito de aquecimento da quantidade equivalente de CO2, e permanece na atmosfera por uma média de 121 anos antes de ser recolhido por bactérias novamente. Os 40% restantes são resultado da atividade humana, incluindo a produção comercial.

A produção intencional de óxido nitroso é um processo inteiramente químico, em vez de um facilitado biologicamente. A produção começa com nitrato de amônio, um sal cristalino branco — em química, um sal é qualquer composto contendo íons carregados positivamente e carregados negativamente, sem carga elétrica líquida; o sal de mesa é um exemplo comum, mas longe de ser o único — que é misturado à água na concentração de 80% a 93%. A solução de nitrato de amônio é então aquecida a 250 graus Celsius, o que causa a quebra reativa do nitrato de amônio em vapor d'água e óxido nitroso.

Os motores de combustão funcionam misturando uma fonte de combustível com ar e colocando fogo nessa mistura. Toda vez que você se desloca para o trabalho ou dirige para o teatro, está sob o poder de explosões cuidadosamente controladas. A mistura de combustível é pressurizada e uma faísca é introduzida. À medida que a mistura entra em combustão rapidamente, ela cria calor e pressão intensos que movem os pistões do motor. Esses pistões giram um virabrequim que atua sobre as engrenagens e assim por diante, movendo seu veículo na estrada.