O GIF acima mostra uma das reações mais clássicas em aulas de química: jogue um pedacinho de sódio puro na água, e isso cria uma explosão. A reação química é fácil de se entender, mas sempre houve uma peça faltando nesse quebra-cabeça – e cientistas finalmente a descobriram usando câmeras de vídeo de alta velocidade.

O sódio é um dos metais alcalinos altamente reativos. Na sua forma pura, o metal macio e brilhante reage com a água para formar hidróxido de sódio (NaOH) e hidrogênio gasoso (H₂). A reação também libera muito calor, o suficiente para queimar o gás hidrogênio – por isso ocorre a explosão.

Isso é provavelmente o que o seu professor de química disse a você, mas Pavel Jungwirth – da Academia de Ciências da República Checa – sabia que faltava resolver alguns detalhes dessa reação.

Normalmente, para criar uma explosão, é preciso misturar bem os elementos químicos. Mas a interação do sódio com a água é diferente: ele está na forma sólida, e só os átomos de sua camada exterior podem reagir.

Tem mais: o gás hidrogênio acaba criando uma camada que separa o sódio da água, o que deveria desacelerar a reação. No entanto, ela acontece cada vez mais rapidamente até acontecer a explosão.

Ou seja, há muitos fatores conspirando para a reação não acabar em um boom – mas isso acontece mesmo assim. Por quê? Pavel sacou uma câmera de alta velocidade para descobrir; seu estudo foi publicado na revista Nature Chemistry.

A Science explica:

As câmeras capturaram um efeito nunca antes visto. Menos de um milésimo de segundo após a reação começar, dezenas e centenas de protuberâncias pontiagudas de metal perfuram a água… Essas pontas surgem porque, segundo os pesquisadores, quando os elétrons fogem do metal para a água, acumula-se uma carga positiva intensa.

A repulsão mútua dessas cargas positivas acaba dilacerando o metal, e ela explode em pequenas agulhas. Isto aumenta a área de superfície do metal em contato com a água, gerando uma reação vigorosa. As simulações de computador realizadas pelos pesquisadores confirmaram este efeito…

Aí está: um experimento clássico de química enfim explicado – inclusive em seus detalhes – com a ajuda da tecnologia do século XXI. Para entender melhor o básico da reação, confira o vídeo abaixo do Manual do Mundo. [Science]

GIF via YouTube