Oscilação e a Química da Vida

Reações oscilatórias são aquelas em que a quantidade de algumas moléculas participantes oscila entre valores altos e baixos, repetidas vezes. Há diversos exemplos de sistemas assim, como a reação de Belousov-Zhabotinsky em que a alteração de concentrações está associada também a alteração da cor da solução (veja o filme abaixo), e o “coração de mercúrio” no qual a passagem de uma corrente elétrica faz com que uma pequena gota de mercúrio pulse ritmicamente. Em particular, existem reações que acontecem numa superfície metálica que funciona como catalisador, e fica recoberta alternadamente por 2 ou mais tipos de moléculas e a respeito delas conversaremos hoje.

     Para entender esse tipo de sistema, façamos uma analogia com um estudante que vai andar de bicicleta. O ciclista imprime certa força no pedal através da musculatura da perna e faz com que o eixo realize uma volta completa e então outra e outra. Se medíssemos a altura do pedal ao longo do tempo, veríamos em seu valor máximo, então decrescendo até a posição mais baixa e agora subindo para retornar à posição original. E assim por diante. 
     Analogamente ao caso citado, em um sistema eletroquímico oscilatório, a concentração das espécies na superfície do catalisador varia entre valores máximos e mínimos e a corrente aplicada corresponde à força que move o sistema dessa forma. Na prática, no entanto, o trem que chega não é o mesmo trem da partida, e uma característica importante desses sistemas oscilatórios é o valor em torno do qual as oscilações se desenvolvem muda lentamente com o passar do tempo. Especificamente em termos do sistema eletroquímico estudado, observa-se um acúmulo de moléculas na superfície do catalisador, até que o metal atinja um potencial alto o suficiente onde as oscilações cessam. É a mesma coisa que o aluno, junto com o acúmulo de ácido lático, fosse ficando cansado e dolorido e pedalando cada vez mais devagar até parar.

 "O trem que chega não é o mesmo trem da partida"

     Os alunos Graziela Ferreira e Bruno Batista, do Instituto de Química de São Carlos da USP, trabalham sob orientação do Professor Hamilton Varela com essas curiosas reações, onde o efeito exercido por uma perturbação química no ritmo natural do oscilador é avaliado. Segundo Graziela Ferreira, os principais efeitos provocados pela perturbação são a diminuição da velocidade das oscilações, diminuição do tempo de oscilação e aumento da taxa de acúmulo de espécies na superfície do catalisador. O envenenamento da superfície seria o equivalente ao acúmulo de ácido lático no estudante, o qual daria inicio à pedalada já fatigado, fazendo-o percorrer um percurso total menor numa velocidade menor. Ela ainda acrescenta: "Além dos resultados específicos, este estudo revela o potencial da utilização de sistemas químicos relativamente simples como análogos a sistemas mais complicados e menos acessíveis, como os biológicos." 

O trabalho “Experimental Assessment of the Sensitiveness of an Electrochemical Oscillatortowards Chemical Perturbations” está disponível gratuitamente.