Qual é o efeito Tyndall? - Médico - 2023

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Você anda pela floresta e o sol está se pondo. Um raio de luz laranja muito fotogênico aparece entre a névoa e as árvores. A mesma coisa acontece quando você abre a janela do sótão, um raio de luz penetra e milhares de pequenos brilhos inundam o feixe de luz, podendo observar as partículas de poeira suspensas no ambiente.

Esse efeito romântico tem uma explicação científica. É um fenômeno físico denominado efeito Tyndall e graças a ele podemos vislumbrar as partículas coloidais que fazem parte de soluções aquosas ou que flutuam no ar.

No artigo de hoje, explicaremos em que consiste esse efeito mágico, que às vezes é considerado algum efeito paranormal e que, no entanto, é um produto da física clássica. Para isso, faremos uma breve descrição do que são luz e coloides, para finalmente dar lugar à explicação do efeito.

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O que exatamente é luz?

Em primeiro lugar, acreditamos que é importante definir o que é a luz. A luz é uma radiação eletromagnética que é transmitido por ondas cujo reflexo ilumina as superfícies e nos permite ver os objetos e cores ao nosso redor.

Mas o espectro da radiação eletromagnética é muito amplo. No final das ondas mais longas, temos o tipo de radiação como ondas de rádio e apenas na outra extremidade, encontramos as ondas mais curtas onde existem raios gama. Ambos os extremos não são perceptíveis ao olho humano.

O olho humano só consegue distinguir as cores que se enquadram no que é chamado de espectro visível de luz, que são as ondas que ficam entre a luz infravermelha e a luz ultravioleta.

A luz, como qualquer onda, está sujeita a fenômenos de reflexão e refração. A reflexão da luz ocorre quando um raio de luz atinge uma superfície opaca. que faz com que a luz reflita em diferentes direções ou em apenas uma direção (como acontece com os espelhos).

Por outro lado, a refração é a mudança na direção e na velocidade que uma onda experimenta ao se mover de um meio para outro com um índice de refração diferente. Seria o caso quando a luz do sol atingisse o mar. Como a água tem propriedades reflexivas diferentes do ar, o feixe de luz muda de direção.

O estado coloidal da matéria

Para compreender melhor o efeito Tyndall, é essencial que conheçamos o estado coloidal da matéria. É uma condição que apresenta uma mistura quando um de seus elementos, no estado sólido, se dispersa em outro, no estado líquido ou gasoso. Um colóide, então, é um sólido disperso em um líquido ou gás.

Costuma-se dizer que uma mistura está em um estado coloidal quando há duas fases químicas dentro dela ao mesmo tempo. O colóide é composto por duas fases, conhecidas como fase dispersa e fase fluida. A fase dispersa corresponde ao sólido, que é formado por partículas muito pequenas que medem entre 1 e 1.000 nanômetros. Quanto à fase fluida, é constituída por um líquido (como a água) ou um gás (como o ar da atmosfera) onde as partículas sólidas estão imersas em um estado de dispersão.

Um tipo de colóide são os aerossóis, que consistem em um sólido ou líquido disperso em um gás. Existem aerossóis sólidos, como fumaça ou névoa. Por sua vez, também existem as emulsões, onde um líquido se dispersa em outro. Os mais comuns são geralmente os laticínios, onde a gordura do leite é dispersa na água.

Uma das propriedades do estado coloidal da matéria é que é suscetível ao efeito Tyndall, que explicaremos a seguir.

O efeito Tyndall

O cientista irlandês John Tyndall descobriu, em 1869, um fenômeno que levaria seu nome: o efeito Tyndall. Este fenômeno físico explica porque certas partículas que não são visíveis a olho nu, às vezes pode ser visualizado quando exposto a um feixe de luz. Isso acontece quando um feixe de luz passa por um colóide, as partículas sólidas que o compõem desviam a luz e pequenos flashes de luz aparecem.

Portanto, é conhecido como efeito Tyndall, fenômeno pelo qual a existência de partículas coloidais (partículas tão pequenas que o olho humano não consegue apreciar) em soluções ou gases se torna palpável, pelo fato de serem capazes de refletir ou refratar a luz e se tornar visível.

Isso não acontece com gases ou soluções verdadeiras, pois não possuem partículas coloidais e, por isso, são totalmente transparentes, pois não há nada que possa espalhar a luz que entra. Quando um feixe de luz passa por um recipiente transparente contendo uma solução verdadeira, ele não pode ser visualizado e opticamente falando é uma solução "vazia".

Por outro lado, quando um raio de luz passa por uma sala escura com partículas dissolvidas no ar (coloides), será possível observar a trajetória do feixe de luz, que será marcada por uma correlação de partículas que refletem e refratam a radiação de luz, atuando como centros que emitem luz.

Um exemplo claro desse fenômeno pode ser visto com as partículas de poeira, que não são visíveis a olho nu. Porém, ao abrirmos a janela e o sol entrar na sala com um certo grau de inclinação, poderemos ver as partículas de poeira suspensas no ar.

O efeito Tyndall também pode ser observado quando procuramos um estrada enevoada. Quando acendemos as luzes do carro, a iluminação que as lâmpadas exercem sobre a umidade permite ver as minúsculas gotas de água contidas no ar em suspensão.

Outra forma de verificar esse fenômeno interessante é iluminar um copo de leite com um raio de luz. Sugerimos que você use leite desnatado ou dilua o leite com um pouco de água para que você possa ver o efeito das partículas coloidais no feixe de luz da lanterna. Além disso, o efeito Tyndall é usado em ambientes comerciais e de laboratório para determinar o tamanho das partículas dos aerossóis.

À esquerda, uma solução sem coloides, de forma que o efeito Tyndall não ocorre quando o feixe de luz atinge. À direita, sim.

Biografia de John Tyndall

John Tyndall nasceu em uma pequena cidade na Irlanda, Leighlinbridge, em 1820, filho de um policial e uma mãe deserdada por se casar com seu pai. Amante do montanhismo, ele era um cientista muito versátil que fez descobertas importantes, tão diferentes umas das outras, que mais de um se pergunta se é a mesma pessoa.

Mas, de fato, a descoberta da anestesia, o efeito estufa, a esterilização de alimentos, os princípios da fibra óptica e muitos outros marcos científicos podem ser atribuídos a este cavalheiro irlandês ativo e curioso. Portanto, parece que o efeito Tyndall não foi a única coisa que ele descobriu.

No entanto, a educação de Tyndall foi um tanto acidentada. Depois de estudar por algum tempo, tornou-se funcionário público e, finalmente, engenheiro ferroviário. Mesmo assim, ele tinha uma forte inclinação para a ciência e lia muito e assistia ao máximo de palestras que podia. Eventualmente, ele entrou na Universidade de Marburg, na Alemanha, onde estudou química como aluno de Bunsen e obteve seu doutorado em 1851.

O que impulsionou sua reputação foram seus estudos em diamagnetismo, a repulsão na qual se baseiam os trens de levitação magnética. Gostaríamos de saber se a sua experiência como maquinista o deixaria curioso sobre este campo. Esses trabalhos foram muito apreciados por Faraday, que se tornou seu mentor.

No entanto, uma das contribuições mais originais foi feita no campo da energia infravermelha dos gases. Foi essa linha que o levou a descobrir que o vapor d'água tinha uma alta taxa de absorção infravermelha, o que o levou a demonstrar o efeito estufa da atmosfera da Terra que até então era apenas uma mera especulação. Esses estudos também o levaram a inventar um aparelho que mede a quantidade de CO2 que as pessoas exalam por meio de sua absorção infravermelha, estabelecendo as bases do sistema que hoje é usado para monitorar a respiração de pacientes sob efeito de anestesia.

Também deu importantes contribuições no campo da microbiologia, combatendo em 1869 a teoria da geração espontânea e confirmando a teoria da biogênese, formulada por Luis Pasteur em 1864. Dele surgiu a esterilização de alimentos, processo atualmente conhecido como tindalização e que se baseia na esterilização por aquecimento descontínuo.

Graças às suas contribuições, hoje em dia, sistemas complexos de ventilação são usados em salas de cirurgia para evitar que os pacientes sofram infecções após as operações. Da mesma forma, estendeu o uso de chamas de gás em laboratórios de microbiologia como meio estéril para a preparação e manipulação de culturas.

E se isso ainda parece pouco para você, e como ela era apaixonada pelo montanhismo, ela não só coroou vários picos pela primeira vez, mas também se dedicou a estudar a dinâmica das geleiras. Outra de suas paixões era divulgação científica e deu palestras para audiências lotadas na Grã-Bretanha e nos Estados Unidos. Seus livros são um dos primeiros exemplos de popularização da ciência para um público não especializado.