A Química do Airbag!

Muitos automóveis já vêm equipados de fábrica com o famoso Airbag. O Airbag (“bolsa de ar” em inglês) é um aparelho de segurança que protege o motorista em caso de uma batida. Quando o carro bate, uma bolsa se enche imediatamente na frente do motorista, como se fosse uma grande bexiga. Essa bolsa protege o seu rosto, impedindo que atinja o volante, e logo depois, se esvazia. Alguns carros têm AirBags para o passageiro ou até nas laterais, para maior proteção.

Mas como o Airbag funciona? Os primeiros modelos, desenvolvidos há 30 anos, eram muito caros e grandes, pois usavam ar comprimido para encher a bolsa. Ar sob alta pressão ficava guardado dentro de um pequeno cilindro de metal. Quando o carro batia, esse cilindro se abria enchendo a bolsa de ar.

Era difícil achar espaço dentro do volante para colocar o cilindro de ar e, quando ele se abria, o barulho era muito alto.

A química trouxe a solução para esses problemas nos anos 80. Ao invés de guardar ar comprimido em um cilindro, foi usada uma reação química muito rápida que produz o gás nitrogênio a partir de um sólido. O gás nitrogênio N₂ não é tóxico e não reage facilmente com outros compostos. O ar que respiramos tem 78% de N₂ em volume.

Esse sólido, que fica junto com a bolsa de ar vazia, é, na verdade, uma mistura de três compostos químicos sólidos: o azoteto de sódio NaN₃, o nitrato de potássio KNO₃ e o dióxido de silício SiO₂. A reação química é iniciada quando um sensor na frente do carro percebe que ele bateu. Então, é dado um choque elétrico na mistura sólida e o calor do choque faz com que o azoteto de sódio se decomponha imediatamente, produzindo o gás nitrogênio.

O azoteto de sódio NaN₃ é um sal, assim como o cloreto de sódio NaCl. O íon N3^¯ é formado por três átomos de nitrogênio ligados, mas a regra do octeto não pode ser usada para explicar as ligações nesse íon.

Normalmente, os átomos se comportam de acordo com a regra do octeto, que diz que os átomos sempre procuram ficar com 8 elétrons na última camada eletrônica. Para conseguir isso, os átomos podem doar, receber ou compartilhar elétrons com outros átomos.

O metal sódio Na que foi formado é muito reativo e reage rapidamente com o nitrato de potássio KNO₃. Nessa reação também há formação de nitrogênio gasoso N₂.

Essas duas reações são muito rápidas e produzem bastante gás nitrogênio quente para encher a bolsa de ar do Airbag. Essa bolsa fica dobrada como um paraquedas dentro do volante. E, quando a reação acontece, ela se infla e salta para fora, protegendo o rosto do motorista e, logo depois, se esvazia deixando o gás nitrogênio escapar.

Ocorre ainda uma terceira reação química, que não forma gás, mas cuida dos restos formados na última reação. O dióxido de silício SiO₂ reage com o óxido de potássio K₂O e com o óxido de sódio Na₂O para formar um silicato. Esse silicato é um composto seguro, pois é estável, não inflamável e não tóxico.

Essas reações químicas já salvaram muitas vidas! E lembre-se também de usar sempre o cinto de segurança e não beber antes de dirigir. Todo cuidado é pouco para evitar acidentes.

Os óxidos

O silicato de sódio e potássio KNaSiO3 é um sal misto. Ele tem dois cátions diferentes (K⁺ e Na⁺) e o ânion silicato (SiO₃^2¯). Esse sal é resultado da reação entre dois óxidos básicos (K₂O e Na₂O) e um óxido anfótero (SiO₂).Óxidos são compostos binários (formados por átomos de dois elementos) em que o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Estes são os tipos de óxidos existentes:

• Óxidos ácidos: reagem com bases formando um sal e água. Exemplos: CO₂, SO₃, Mn₂O₇.

• Óxidos básicos: reagem com ácidos formando um sal e água. Exs: K₂O, Na₂O, CaO.

• Óxidos anfóteros: reagem com ácidos ou bases. Exs: ZnO, Al₂O₃, SiO₂.

• Óxidos neutros: não reagem com ácidos e bases ou com a água. Exs: CO, NO, N₂O.

• Óxidos mistos ou salinos: a combinação entre diferentes óxidos do mesmo elemento. Ex: Fe₃O₄ (combinação de FeO e Fe₂O₃).

Reações de Decomposição

A reação do azoteto de sódio NaN₃ formando sódio Na e o gás nitrogênio N₂ é uma reação de decomposição. Nesse tipo de reação, uma substância se transforma em duas ou mais substâncias mais simples. Existem quatro tipos principais de reações de decomposição:

1. Pirólise: decomposição causada pelo calor (assim como acontece com o NaN₃ no Airbag).
2. Fotólise: decomposição pela luz.
3. Eletrólise: decomposição pela eletricidade.
4. Hidrólise: decomposição pela água.

Jorge Andrey W. Gut, Eng. Química da USP