A técnica de espectrometria de massas, acoplada à espectroscopia, é uma maneira promissora de entender reações químicas a nível molecular, ou seja, na sua forma e estrutura. Com isso, é possível identificar maneiras de mudar o processo a fim de aprimorá-lo. É isso que faz o laboratório do professor Thiago Correra, do Instituto de Química (IQ) da USP. Lá, são usadas essas técnicas pioneiras no país para entender a fundo a estrutura das moléculas.

Essa compreensão pode parecer simples, mas quando ocorre uma reação, há muito mais coisa envolvida do que o reagente e o produto. No meio desse processo ocorrem várias etapas, e entender o "meio do caminho" é tão importante quanto identificar o começo e o final da reação.

Técnicas inovadoras

Duas técnicas se destacam no que diz respeito à definição de moléculas em laboratório: a espectrometria e a espectroscopia. Apesar do nome parecido, as duas técnicas se diferem em sua natureza e função. Enquanto a espectrometria tem como objetivo medir a massa molecular, a espectroscopia vem para apontar sua natureza exata.

A massa de moléculas, propriedade impossível de ser medida em balanças, é verificada na espectrometria, num aparelho chamado espectrômetro de massas. Nele, as partículas são carregadas, transformando-se em íons, e "jogadas" no aparelho. Cada molécula faz uma trajetória diferente, de acordo com a sua massa, e os raios de curvatura que cada composto realiza já são conhecidos na literatura. "O resultado é o espectro de massa, teremos alguns picos, e isso me fala qual composto é", explica Correra.

Aliado a esse método pode estar a espectroscopia, nome dado à interação da matéria com a luz. Em laboratório, é jogada uma radiação infravermelha, que pode ser absorvida pelos íons de formas diversas. Segundo o professor, "se há um íon com massa 59, isso pode representar vários compostos, mas as espécies que conseguem absorver a radiação nessa ou naquela frequência específica são poucas, então diminuem as opções". Portanto, a espectroscopia visa determinar as vibrações entre as ligações moleculares, ou seja, obter a assinatura vibracional.

Cada tipo de molécula tem a sua própria assinatura vibracional, mas além de conseguir apontar diferentes compostos com a mesma massa, a espectroscopia também diferencia formas diferentes de uma mesma molécula. Muitas espécies podem ter a mesma composição, mas uma configuração diferente. Não raro, a mudança espacial das moléculas pode mudar completamente sua ação e função.

A combinação dessas duas técnicas se configura como um modo eficiente de entender as espécies que participam de uma reação. Porém, essa combinação ainda não é difundida no Brasil. Segundo Correra, "há poucos lugares onde é possível fazer isso, porque o instrumento espectrômetro de massa não está pronto para fazer espectroscopia. É preciso adaptar".

Experimentação

O laboratório é especializado em reações de catálise. Por isso é importante entender a melhor configuração possível de uma molécula que pode acelerar o processo químico. Uma das reações estuda é a organocatálise, ou seja, processo que utiliza compostos orgânicos como catalisadores. "Na catálise normalmente se tem um centro metálico, que é caro e pode ser tóxico", explica. Assim, é interessante identificar sistemas orgânicos que possam ser usados como catalisadores, uma vez que eles seriam mais sustentáveis do que o material usado atualmente. Porém, a técnica não está pronta para ser aplicada. Segundo Correra, tem muita coisa para ser descoberta, inclusive a estrutura dessas moléculas, como essa reação acontece.

A partir disso, e com a ajuda dos laboratórios que sintetizam moléculas de catalisadores, o professor e sua equipe procuram desenvolver catalisadores cada vez mais eficientes. "Sempre visando o processo mais rápido, mais barato, mais verde, e de preferência as três coisas juntas", completa.