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O Princípio de Le Chatelier e as Soluções Tampão – A Dificuldade de Deslocar o Equilíbrio

Este é o quarto e, por enquanto, último artigo da viciante série sobre a físico-química e o comportamento humano. Se você não gosta ou não entende química, no final da sua leitura, você entenderá o Princípio de Le Chatelier e seu paralelo com as relações humanas. Como nos artigos anteriores, procurarei não complicar os conceitos da química.

O Princípio de Le Chatelier afirma que o equilíbrio químico de um sistema é deslocado, quando suas condições (temperatura, pressão ou concentrações dos reagentes ou produtos) são alteradas.Reaction_equilibriumOu seja, se adicionarmos mais reagentes, o equilíbrio será deslocado para o lado dos produtos e, quanto mais reagentes forem adicionados, mais “violenta” será a guinada para este lado. Se adicionarmos mais produtos, acontecerá o contrário, o equilíbrio se deslocará para o lado dos reagentes. Se a reação direta precisa de energia para acontecer, se aumentarmos a temperatura, esta reação será favorecida e o equilíbrio se deslocará para o lado dos produtos.

Uma pessoa pode não ir a festas (ou baladas, como você preferir) pelos mais variados motivos: falta de dinheiro, compromisso com parceiro amoroso, restrição religiosa ou proibição dos pais, entre outras razões. Se for removida a restrição que neutraliza a vontade, a pessoa pode iniciar uma temporada de festas, onde trabalho ou estudo ficam em plano secundário. Isto é muito comum com jovens que passam a receber bons salários ou pessoas, que se casaram muito cedo, quando se separam. Jogadores de futebol de alto potencial com dezoito ou vinte e poucos anos de idade costumam passar por este processo. Depois de passar por dificuldades e apertos durante a infância e adolescência, passam a ganhar mais dinheiro que jamais sonharam e fica fácil cair nesta armadilha.

Na química, a acidez de um líquido é medida através do pH. Para segurar as mudanças de pH de um meio são usadas as chamadas “soluções tampão” (não tem nada a ver com soluções provisórias). Em inglês, usa-se a palavra buffer que significa amortecedor. Ou seja, estas soluções amortecem as mudanças de pH de um sistema.

buffer_pH

Gráfico sobre o efeito de soluções tampão

Como você pode notar no gráfico acima, o pH cresce pouco apesar da adição da solução alcalina (por exemplo soda cáustica) devido à presença de um agente tamponador. Neste caso, poderia ser o ácido acético (principal componente do vinagre). Num determinado ponto, o agente tamponador não consegue mais segurar o pH e seu aumento é imediato.

A definição de equilíbrio que uso neste artigo é diferente da empregada cotidianamente, equilíbrio é uma situação de estabilidade, onde a composição do meio não muda. Ou seja, não é algo necessariamente bom no âmbito humano, pois pode significar, por exemplo, estagnação ou uma situação desfavorável mantida por comodismo ou medo de tentar algo melhor.

Nas nossas vidas, também podemos ter uma série de “amortecedores”, por exemplo, nossos valores, nossas famílias ou nossos credos. Se a frase “cada um tem seu preço” for realmente verdade, deduzimos que as pessoas não tomam certas atitudes até que se atinja um certo “preço”. Quando ouvimos esta frase, a ligamos imediatamente à corrupção. Neste caso, além dos valores pessoais, a certeza da punição seria um excelente amortecedor para não sair da linha.

Por outro lado, o “preço” pode ser, por exemplo, o ponto em que a violência doméstica deixa de ser suportada por uma mulher. Neste ponto, a relação é rompida e, muitas vezes, o agressor é denunciado em alguma delegacia da mulher.

Também podemos fazer este tipo de analogia no campo social. Aqui no Brasil, vivemos uma quase contínua apatia, normalmente o amortecimento é enorme. Estamos sempre à espera que os governos resolvam nossos problemas. Em junho de 2013, o Brasil foi sacudido por uma enorme onda de protestos e o equilíbrio foi rompido. Os políticos sentiram-se ameaçados e aprovaram algumas medidas que apoiavam as aspirações populares dos protestos. Depois os protestos esfriaram, a pressão sobre a classe política baixou e, infelizmente, o equilíbrio voltou praticamente para o ponto original pré-protestos. Os políticos retornaram para seu universo paralelo e os anseios da população ficaram em terceiro plano.

Resumindo, todos nós temos alguns “amortecedores” que nos impedem de deslocar o equilíbrio atual estabelecido. Se quisermos crescer pessoal ou profissionalmente, vários “tampões” (ou buffers) deverão ser superados. O melhor sempre é, através de autoanálise, identificarmos para onde queremos deslocar o novo equilíbrio e quais são os “amortecedores” que seguram o deslocamento desejado. A partir deste momento, uma parte fundamental, apesar de muito pequena, foi alcançada, porque botar em prática nossos planos exige muita mais energia e coragem. A zona de conforto (às vezes muito desconfortável) deve ser abandonada para que a transformação ocorra.

homer simpson

Homer Simpson, eternamente na zona de conforto – este é o seu ponto de equilíbrio.

 

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Reações Espontâneas e Energia de Ativação – A Barreira Quase Intransponível Para Ser Feliz

Sabe que gostei deste negócio de misturar físico-química com comportamento humano… Hoje mostrarei que, da mesma forma que uma reação química, não basta ser espontânea para que uma transformação ocorra em nossas vidas, é necessária uma energia para iniciar o processo.

Muitas reações químicas que ocorrem à nossa volta são espontâneas, isto é, uma vez iniciadas prosseguem sem a necessidade de ajuda externa. A combustão da gasolina ou etanol é um exemplo deste tipo de reação. Se houver oxigênio, basta uma faísca para iniciá-la. Se não interferirmos, enquanto houver combustível e oxigênio, a chama não se extinguirá, porque a reação é espontânea.

Para reduzir a energia necessária para iniciar uma reação e aumentar sua velocidade muitas vezes usam-se catalisadores. Veja a figura abaixo.

Energia ativacao

Efeito do catalisador na energia de ativação de uma reação

Neste gráfico, fica claro que a reação catalisada (curva azul) ocorrerá mais facilmente do que a não-catalisada (curva vermelha).

Em nossas vidas, normalmente sabemos o que não está certo e o que deve ser mudado. Por que deixamos como está? Simplesmente, porque para que a mudança ocorra, necessitamos da “maldita” energia de ativação. Este é o motivo que justifica a permanência num emprego desmotivador, a manutenção de um casamento falido ou a dificuldade para assumir a opção sexual.

Para muitas pessoas, a energia para iniciar sua transformação é uma barreira praticamente intransponível. Medo do fracasso, de críticas dos outros, de preconceitos sociais elevam às alturas a demanda de energia de ativação.

gulliver

Gulliver preso pelas finas cordas dos pequenos habitantes de Lilliput. Na verdade, seu medo o manteve preso, não foram as cordas.

Neste momento, podem surgir catalisadores nas nossas vidas. Você está descontente com seu emprego e aparece uma proposta para um novo. Seu casamento vai de mal a pior e surge uma nova paixão. E assim por diante…

O ideal é autocatalisarmos as mudanças. Os catalisadores externos muitas vezes nos levam a armadilhas, porque as decisões são geralmente pouco refletidas. Passa-se anos sem encarar o problema, evitando até pensar nele e, graças a um estímulo externo, decide-se impulsivamente. Sempre é melhor refletir profundamente sobre os motivos das insatisfações para decidir quais serão as nossas ações para atacá-las. Geralmente os problemas, as oportunidades e as soluções já estão dentro de nós mesmos.

 

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As Pessoas Agem de Modo Exotérmico ou Endotérmico

Quando publiquei meu último artigo “A Primeira Lei da Termodinâmica e o Comportamento Humano”, a Claudia me provocou, via Facebook, para “escrever um sobre as pessoas exotérmicas e as endotérmicas”. Desafio aceito!

Quando você terminar a leitura, poderá classificar seus amigos e conhecidos nestas duas categorias. Por outro lado, você se lembrará de situações nas quais foi exotérmico ou endotérmico. Sei que a maioria das pessoas odeia química, mas iniciarei com a explicação sobre a diferença das reações exotérmicas e endotérmicas. Como no artigo anterior, serei mais pé no chão e direto possível. No final, além de entender um pouco mais de química, você poderá dar cantadas incríveis em uma balada como esta:

– Gata, você é muito endotérmica! E eu tenho toda energia que você precisa… 😉

OK, já sei – a piadinha foi muito nerd…

Nas reações exotérmicas, a energia dos produtos da reação será menor do que a dos reagentes. Esta energia é chamada entalpia (símbolo H) e a “sobra” (variação da entalpia ΔH) será liberada no meio, ocasionando aumento da temperatura. A combustão é um exemplo deste tipo de reação. Veja a figura abaixo.

exotermica

Reação exotérmica

Nas reações endotérmicas, ocorre exatamente o contrário. A energia dos produtos da reação será maior do que a dos reagentes. A entalpia (H) que “falta” (DH) será absorvida do meio, ocasionando redução da temperatura. A fotossíntese é um exemplo deste tipo de reação, pois utiliza a energia do sol para acontecer. Veja a figura abaixo.

endotermica

Reação endotérmica

Agora que você já sabe o que são reações exotérmicas e endotérmicas, entendeu a piadinha e teve certeza de que ela é fraca mesmo, vamos discutir as pessoas e a classificação de seus comportamentos.

Pessoas normalmente exotérmicas são aquelas que incendeiam o ambiente. Isto é péssimo, quando a harmonia do ambiente é prejudicada por esta forma de comportamento. São indivíduos que parecem amar os conflitos. Por outro lado, é ótimo, quando o ambiente é energizado por esta pessoa. São agentes da mudança que não permitem que o marasmo e o “concordismo” se perpetuem no ambiente. Algumas vezes a fronteira é tênue entre estes dois tipos de exotérmicos.

Da mesma forma do caso anterior, podem existir dois tipos de pessoas endotérmicas. O primeiro tipo é o depressivo. Ele parece existir para sofrer e roubar a energia das outras pessoas. São “vampiros”! Uma variação deste tipo são os pessimistas e os maledicentes que sempre acham que tudo está errado. A energia do ambiente é destruída por estas pessoas. Por outro lado, existem ótimos endotérmicos. São aquelas pessoas que absorvem a energia do ambiente para reduzir os conflitos. São grandes conciliadores!

Preparei a figura abaixo para resumir os quatro tipos apresentados acima.

Pessoas exotermicas endotermicas

Diagrama – Comportamentos Exotérmicos e Endotérmicos

Fica claro que ninguém deve ser 100% do tempo exotérmico ou endotérmico. O melhor sempre é agirmos conforme a situação. Poderíamos ser endotérmicos, quando houver conflitos, e exotérmicos, quando o moral do grupo estivar baixo ou se consolidar aquele pensamento único perigoso.

 

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A Primeira Lei da Termodinâmica e o Comportamento Humano

Se você não gosta ou não entende física ou química, prometo que, no final da leitura deste artigo, entenderá a Primeira Lei da Termodinâmica e seu paralelo com o comportamento humano. Serei mais pé no chão e direto possível.

A Primeira Lei da Termodinâmica diz basicamente que, ao fornecemos energia a um sistema, esta energia se converterá em trabalho ou variação da energia interna. Trabalho é movimento, expansão ou contração. Variação da energia interna pode ser medida pela temperatura. Ou seja, se adicionarmos energia a um sistema, esta energia pode se transformar em movimento e aumento de temperatura. A energia se conserva e a equação abaixo é representação desta Lei.

Q = W + ΔU

Onde Q é a energia, W é trabalho (work) e ΔU é a variação da energia interna.

Vamos usar um automóvel como exemplo. A combustão do etanol no interior do motor gera a expansão dos gases (trabalho) nos cilindros que é responsável pelo movimento do automóvel. Simultaneamente há aumento na temperatura do motor (variação da energia interna) que será absorvido pela água de arrefecimento. Esta água será, por sua vez, resfriada pelo ar que passa através do radiador do automóvel. Ou seja, a parcela da energia da combustão do etanol que aumentou a temperatura do motor foi desperdiçada. Só a parte que gerou trabalho foi útil, geralmente apenas 22% nos motores de automóveis a etanol ou gasolina. Sim, mais de 3/4 da energia do combustível são “desperdiçados”.

maq termica

Funcionamento de um motor à explosão

Os comportamentos humanos seguem uma lógica parecida. Recebemos permanentemente estímulos (energias) do ambiente externo. Seria interessante que nossa reação a estes estímulos fosse uma ação proporcional à magnitude destes estímulos. Infelizmente, muitas vezes, apenas geramos calor ou, pelo menos, geramos um calor desnecessário para a resolução de algum problema.

O ideal é, ao recebermos um estímulo, refletir antes de responder. Depois de falar ou enviar uma mensagem de forma agressiva, será necessária muito mais energia para corrigir o estrago.

Pato Donald stress

Não haja como o estressado Pato Donald.

Outra forma de apenas aumentar a “temperatura” sem gerar “trabalho” é a procrastinação. Muitas vezes, temos dificuldade para decidir sob certos graus de incerteza, mesmo sabendo que certeza absoluta, se realmente existir, é raríssima. Nestes casos, novas reuniões são marcadas ou novos estudos são requisitados. No final, muito mais energia é gasta para tomar a decisão, relacionamentos são desgastados e oportunidades perdidas. Não confunda reflexão com procrastinação!

Num mundo, onde desenvolvem-se máquinas cada vez mais eficientes que obtêm mais resultado com consumo mais baixo de energia, nós humanos também devemos buscar este tipo de eficiência. Para atingir este objetivo não precisamos agir como máquinas, devemos ser mais empáticos, menos egoístas, mais humildes, porque ninguém é dono da verdade. E, se for possível decidir, não devemos procrastinar.

 

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O Clínico Geral dos Engenheiros

Em 1982, eu tinha uma importante decisão pela frente, era o momento de escolher qual seria a curso que eu concorreria a uma vaga no vestibular em janeiro do ano seguinte. Escolhi engenharia química, porque gostava de química, matemática e física, especialmente termodinâmica. Com apenas dezesseis anos, desconhecia o que fazia um engenheiro químico. Passei no vestibular da UFRGS e iniciei o curso. Nos primeiros anos, foi uma overdose de cálculo, física e química. Depois vieram as disciplinas mais diretamente ligadas à formação profissional – termodinâmica, fenômenos de transporte e operações unitárias. Sinceramente tudo foi um enorme quebra-cabeça. O mais interessante é que as peças podiam se encaixar de diferentes modos e, dependendo de cada um, sobravam ou faltavam peças.

Logotipo do Departamento de Engenharia Química da UFRGS

Logotipo do Departamento de Engenharia Química da UFRGS

No dia 16 de janeiro de 1988, peguei o canudo e conquistei o título de engenheiro. Depois de vinte e seis anos, passando pelas mais variadas funções, me tornei um engenheiro de processos generalista. Alguns podem torcer o nariz, como fazem em relação aos injustamente desvalorizados médicos clínicos gerais, mas é maravilhoso olhar para um processo complexo e ver como cada pequena parte é importante para o funcionamento harmonioso do todo.

Hoje o mundo está em busca de sustentabilidade. Devemos gerar alimentos, suprir água potável e energia e produzir bens de consumo para mais de 7 bilhões de pessoas, minimizando os impactos ao meio ambiente. Os engenheiros químicos têm uma missão importante nesta mudança de rumo da humanidade. Tive a sorte de escolher a melhor profissão do mundo!

Parabéns a todos os colegas neste dia 20 de setembro – Dia do Engenheiro Químico!

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