ESTUDO DO MOVIMENTO BROWNIANO UTILIZANDO MICROSCOPIA ÓPTICA

ESTUDO DO MOVIMENTO BROWNIANO UTILIZANDO MICROSCOPIA ÓPTICA

Milena Galvani Rodrigues de Almeida (PIBIC/Fundação Araucária/UEPG), Julio Flemming Neto (Orientador), e-mail: [e-mail]

Universidade Estadual de Ponta Grossa /Departamento Departamento de Física/Setor de Ciências Exatas e Naturais /Ponta Grossa, PR.

Ciências Biológicas, Biologia Geral.

Palavras-chave: Brown, pólen, hibisco.

Resumo:

O movimento Browniano foi descoberto pelo botânico inglês Robert Brown quando estudava partículas de pólen. Este movimento consiste num movimento aleatório contínuo de partículas quando em suspensão num fluido. Pensou-se inicialmente tratar-se de algum tipo de força vital, porém reconheceu-se posteriormente ser uma consequência do choque das partículas pelas moléculas do líquido em constante movimento. Neste trabalho realizamos um experimento baseado no realizado por Brown, o qual se deu com a utilização de esporos obtidos da ruptura de pólen de hibisco, através de solução de sacarose. Observando uma partícula, nota-se que ela está sujeita a choques com as moléculas do fluido em todas as direções, não havendo uma direção preferencial.

Introdução

Movimento browniano é o deslocamento aleatório de partículas em suspensão num meio fluido (líquido ou gás). A primeira evidência do movimento hoje denominado movimento browniano parte do Romano Tito Lucrécio (99-55 a.C.) em seu poema De rerum natura (Sobre a Natureza das Coisas), onde argumenta a existência de partículas muito pequenas (átomos) e seus movimentos desordenados comprovam sua existência.

Séculos mais tarde, Jan Ingenhousz 1785, descreve o movimento irregular de partículas de carvão pulverizado na superfície do álcool. Porém a descoberta é atribuída ao Botânico Escocês Robert Brown (1773-1858) que investigava a fertilização de uma nova espécie de flor, Clarkia pulchella, quando notou no microscópio um "movimento oscilatório rápido" dos grãos de pólen suspensos na água.

Como o movimento não se interrompia, Brown acreditou que os grânulos estivessem submetidos à ação de uma força viva, e Brown explicou-o assim: "O grão se movimenta porque está vivo e se desloca de acordo com a sua vontade". O que mais podia ser, uma vez que não se tinha como explicar que energia era aquela que movia aquelas partículas, senão a própria vida? No entanto, a sua pesquisa tomou outros rumos quando Brown repetiu o experimento com outras substâncias suspensas em água e, em alguns casos, em gim: fibras de vitela em decomposição, teias de aranha e até mesmo o próprio muco. Mas o fator determinante foi quando substâncias inorgânicas mostraram o mesmo fenômeno: cobre, manganês. Isso provava que o movimento não estava ligado à questão da vida. Esse movimento foi chamado de browniano.

Embora Brown pudesse evidenciar a existência deste movimento, ele não foi capaz de descrevê-lo matematicamente. Alguns cientistas tentaram descrever este fenômeno, mas sem êxito até que em 1905 Albert Einstein, em um dos seus trabalhos, explica de forma correta este fenômeno, e demostra a existência de átomos, conseguindo inclusive determinar o Número de Avogadro (número de partículas constituintes por mol de uma determinada substância, em que o mol é uma das sete unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades (SI). A constante de Avogadro tem dimensões de mol recíprocas e seu valor é igual a 6,02214129 x 1023 mol−1)

Por fim, o experimento realiza-se em laboratório e tem como objetivo principal reproduzir o movimento browniano. Posteriormente é possível fazer uma análise quantitativa do movimento browniano simples, e realizar uma variação deste experimento.

Através de filmagem com microscopia óptica, deve-se obter a trajetória randômica bidimensional de uma esfera em um líquido. Usando uma concomitante base de tempo (integrada no “software” de filmagem), será possível calcular parâmetros relevantes do movimento browniano.

Materiais e métodos

A fim de realizar o experimento do movimento browniano foi utilizado o microscópio óptico Olympus BX-51, o aparelho trabalha acoplado a uma filmadora Evolution LC Color Media Cybernetics PL-A662, com “software” apropriado, contando com uma base de tempo simultânea à filmagem. Isto permite a análise quantitativa deste experimento clássico da Mecânica Estatística.

O experimento teve inicialmente como base a utilização de pólen de flores aleatórias colhidas na região, após algumas análises, trabalhamos com o pólen de hibisco, em virtude do experimento original de Robert Brown, que se utilizou do pólen da flor Clarkia pulchella, porém tal planta não foi de possível aquisição para esta pesquisa.

Para análise se fez necessário inicialmente observar polens em água destilada, como não houve sucesso, a água destilada foi substituída por solução de sacarose (2 gr de açúcar diluídos em 20 ml de água).

O procedimento parte da adição de 2 gostas de água destilada em lâmina e adição do pólen de Hibisco, mais lamínula. Com o auxílio do microscópio citado acima, bem como o software é possível fazer as observações e registros fotográficos para análise.

        

Resultados e Discussão

A Primeira parte do trabalho se dá a partir do conhecimento do funcionamento do microscópio óptico Olympus BX-51, bem como da filmadora Evolution LC Color Media Cybernetics PL-A662, e o “software” apropriado para filmagem, pois sem a correta utilização desses meios não seria possível a continuidade do estudo.

Posteriormente, seguindo as descrições de Brown, deu-se a busca pelo grão de pólen mais apropriado. Para tal, foram realizadas inúmeras análises de tipos e tamanhos dos grãos. As características necessárias do grão de pólen deve ser o menor possível, tendo de tamanho o mais próximo a 1 micrômetro e de forma esférica.

Visto que em seus estudos, Brown utilizou-se do pólen da flor Clarkia pulchella, não existente no Brasil se tratando de uma planta nativa do continente Europeu. Foram então realizadas algumas tentativas de análise com alguns polens como, por exemplo, os das flores Hypochoeris brasiliensis (almeirão-do-campo), Bromus catharticus (cevadinha), Jasminum mesnyi (Jasmim-amarelo) e Hibiscus rosa-sinensis (Hibisco), todas existentes na Região dos Campos Gerais, para tal informação foi necessária nova pesquisa a fim de descobrir o nome científico e popular das flores.