A química de “Breaking Bad”: um ciclo de crescimento, declínio e transformação

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Por Dave Trumbore e Jonathan Hare
Publicado no Collider e na BBC

“Tecnicamente, A química é o estudo da matéria. Mas prefiro encarar como o estudo da transformação. Pensem uma coisa. Elétrons. Eles mudam seus níveis de energia. Moléculas. Moléculas alteram suas ligações. Elementos. Eles se combinam e se transformam em compostos. Isso faz parte da vida, certo? É uma constante, é um ciclo. É solução, dissolução, infinitamente. É crescimento, declínio e transformação.” — WALTER WHITE

É provável que as pessoas se lembrem mais da química de um episódio de Breaking Bad da AMC do que da química de seu tempo no ensino médio e na faculdade. Para aqueles que não são familiarizados com as façanhas de Walter White, o show acompanhou sua transformação de gênio da química para professor de ciências do ensino médio e de paciente com câncer para chefão de um império de metanfetamina. Não só o conhecimento científico de Walt o ajuda em seus empreendimentos na fabricação de drogas, como também o tira de apuros. Walt usa não apenas sua compreensão de química, mas também física, toxicologia e bioquímica para descartar corpos, apagar evidências condenatórias, e garantir que a vantagem esteja sempre do seu lado.

“A química deve ser respeitada”. É o que dizia Walter White. Com sua formação como professor de química, há momentos em que Walt instrui seu ex-aluno e parceiro de crime Jesse Pinkman como se ele estivesse de volta à sala de aula. Jesse era um estudante de ciências muito pobre na escola, mas enquanto “cozinhava” metanfetamina com Walt, ele começa a entender e respeitar a química, tão essencial para um bom produto. Mas como as “lições” de Walt se saem do ponto de vista científico?

Aqui está o nosso aviso: Este artigo não tem como objetivo instruir os leitores sobre os métodos de produção de explosivos, descarte de corpos, fabricação ilegal de drogas ou auxiliar na obtenção de venenos mortais ou outros materiais ilegais. Em vez disso, o seguinte tem apenas o objetivo de comparar a “versão Breaking Bad” da ciência com os fundamentos do mundo real. Nosso site tem sido um esquema de lavagem de dinheiro e um negócio respeitável em boa posição. Entre em contato com nosso advogado, Saul Goodman, para quaisquer questões legais.

A metanfetamina azul pode ser pura?

A metanfetamina de cristal que Walt produz é considerada incomumente pura e também possui uma delicada cor azul característica. Este é um dispositivo útil para a narrativa, mas geralmente a cor de um cristal não sugere um composto químico puro ou impuro.

Impurezas em minerais como cristal de quartzo podem fazer com que pareça rosa (quartzo rosa) ou violeta (ametista), mas geralmente a cor é o resultado da maneira como os elétrons na substância absorvem a luz e não é um indicador específico de pureza.

Fulminato de mercúrio

Durante seu primeiro negócio com Tuco Salamanca, após Jesse ter sido brutalmente espancado e ter sua mercadoria roubada, Walt enfrenta Tuco em seu escritório, ao oferecer mais cristais de metanfetamina em troca de um pagamento imediato. No episódio, observamos Walt mostrar para Tuco um cristal (que aparentava ser metanfetamina), para depois jogá-lo no chão e demonstrar as propriedades potentes do fulminato de mercúrio, mantendo os capangas de Tuco afastados com uma quantidade que provavelmente nivelaria o edifício. Isso teria funcionado na vida real?

O fulminato de mercúrio [Hg (CNO) 2] é de fato um explosivo, usado classicamente como um gatilho nas tampas de detonação usadas para detonar explosivos maiores. A estrutura cristalina do fulminato de mercúrio foi descoberta em 2007, mais de 200 anos depois que o composto foi sintetizado pela primeira vez e cerca de um ano antes de ganhar atenção no popular sexto episódio da primeira temporada de Breaking Bad, “Crazy Handful of Nothin'”. É decididamente instável e pode ser detonado por fricção, calor, faísca ou choque. No entanto, para obter os efeitos explosivos mostrados no episódio, Walt não apenas precisaria de uma quantidade muito maior do composto mas também uma velocidade de arremesso muito mais rápida, sem contar que ele e todos os outros teriam morrido juntos por causa da explosão.

Ácido fluorídrico

Essa cena em particular envolveu Jesse Pinkman tentando se desfazer de um corpo, submergindo-o em ácido fluorídrico. Embora Walt o avisasse de que essa solução particularmente reativa só podia ser armazenada em plástico, Jesse foi em frente e jogou o corpo em uma banheira junto com alguns litros do ácido. Pouco tempo depois, o corpo foi reduzido a sopa e o ácido também foi consumido através da banheira e do piso, causando uma bagunça e tanta para Jesse limpar.

Embora o íon flúor seja muito reativo, uma solução de ácido fluorídrico não se dissocia completamente (isto é, se divide em íons H e F) na água. Como a capacidade dos íons do composto de se dissociar está relacionada à força do ácido, o HF é considerado relativamente fraco. Isso não quer dizer que não seja perigoso. Na verdade, pode corroer o metal com o tempo e corroer as ligações de óxido de silício no vidro. O contato da pele com a solução pode levar a queimaduras indolores, danos aos tecidos, interferência no metabolismo celular, parada cardíaca e, eventualmente, morte. Ah, e na forma gasosa, pode danificar os pulmões e as córneas dos olhos.

Foram feitas experiências para testar a hipótese da série, tentando dissolver um porco inteiro em seis litros de ácido fluorídrico (contra dois litros de HF usados ​​por Jesse em Breaking Bad). O porco se despediu relativamente rápido (sem mencionar uma nuvem nociva de fumaça), mas a banheira e o piso embaixo dele permaneceram intactos. Os caras de Breaking Bad aparentemente queriam manter o cânone dos fatos da série, já que usaram o ácido para descartar mais corpos nas próximas temporadas.

Gás de fosfina

Continuando nossa turnê de produtos químicos mortais, verifica-se que a metanfetamina não é apenas uma droga mortal e viciante, como o processo para fazê-la é repleto de produtos químicos perigosos e tóxicos. Embora isso deva ser visto como um impedimento adicional para, você sabe, não cozinhar metanfetamina, Walt usa seu conhecimento para subjugar seus colegas de trabalho menos informados que, por acaso, o estão pressionando à mão armada. Conhecimento é poder! Mas é preciso?

No piloto de Breaking Bad, Walt é forçado a revelar sua receita para que dois bandidos não o matem e o deixem no deserto. Enquanto Walt está cozinhando no laboratório de RV, ele aproveita a natureza perigosa do processo para preencher o espaço fechado com um gás mortal. O cozimento da metanfetamina envolve uma redução química da pseudoefedrina ou efedrina (um estimulante e descongestionante em medicamentos para resfriados que costumava estar prontamente disponível em farmácias) por meio de fósforo vermelho e ácido iodídrico (outro ácido desagradável pelas razões descritas acima). O fósforo vermelho é produzido pelo aquecimento do seu alótropo (forma estrutural diferente de um elemento), o fósforo branco. Por si só, o fósforo branco pode se auto-inflamar e queimar seu improvisado laboratório comercial de metanfetamina aprovado pela DEA. Quando misturado com hidróxido de sódio, o gás fosfina mortal é produzido.

O gás incolor e inflamável causa estragos no sistema respiratório quando inalado e apresenta risco de vida imediata a 50 ppm (partes por milhão, ou 0,005% do volume de ar respirável). Ainda bem que Walt e Jesse tinham esses respiradores, caso contrário eles estariam em péssimas condições.

Diversão com chamas

Nem tudo são explosões e morte, e MacGyver salva de situações com risco de vida. Às vezes Walt apenas tenta educar as pessoas nos caminhos da ciência. No piloto, vemos Walt tentando despertar a curiosidade de seus alunos de química do ensino médio, pulverizando várias soluções através de uma chama aberta, e então elas mudam de cor. Os alunos dele não se importaram, mas se você ainda estiver lendo, aposto que está interessado.

Aqui é onde pulamos do laboratório de química para o laboratório de física, pois esse tema tem mais a ver com estados de energia excitados do que com interações químicas. Visitamos a primeira lei da termodinâmica, que explica que a energia é conservada, ou seja, não pode ser criada ou destruída, mas sim transformada. Walt aciona o queimador de Bunsen, que atua como fonte de calor. Quando ele espalha uma série de soluções inflamáveis, a chama fica verde e depois vermelha.

O truque está na mistura, pois Walt provavelmente dissolveu íons / sais metálicos em uma solução de etanol. Enquanto o etanol queima rapidamente, os íons metálicos são deixados para trás. Esses íons absorvem a energia térmica da chama, fazendo com que seus elétrons subam um degrau para um estado excitado, ainda que brevemente. Como esse estado é instável, os elétrons retornam ao seu estado fundamental mais sustentável, mas para onde vai essa energia térmica? Ah, é emitida como luz! Uma solução de cobre ou bário produzia a cor verde, enquanto a cor vermelha provavelmente era devido ao estrôncio.

Queimando a fechadura

Walt e Jesse arrombam uma fechadura de uma porta pesada para ter acesso a uma loja de produtos químicos industriais. Walt descreve o processo que eles estão usando – a reação termite – a Jesse. Aqui você mistura um óxido de metal (por exemplo, óxido de ferro) com um pó de metal reativo (como o alumínio) e produz metal de ferro e óxido de alumínio. A temperatura da reação é extremamente alta e pode ser usada para soldar trilhos de trem juntos ou até mesmo queimar uma trava. A ciência aqui está correta e o episódio é memorável quando Jesse e Walt se atrapalham e tropeçam enquanto tentam carregar os barris de produtos químicos em vez de rolá-los.

Efeitos da Ricina

Sim, da diversão com a ciência à morte por ricina. Bem, aqui vamos nós. Às vezes você não precisa criar um laboratório elaborado para combinar vários produtos químicos com calor e pressão para formar compostos tóxicos … a natureza já faz isso por nós! A ricina é um composto tóxico encontrado nas sementes da mamona, Ricinus communis. Classificada como uma poderosa lectina (proteína com sítios de ligação a açúcares), a ricina interfere na capacidade celular mais básica do corpo de produzir proteínas, jogando uma chave nos trabalhos de processos metabólicos essenciais à vida. Quando inalada ou injetada, a ricina pode matar da ordem de 22 microgramas por kg, mas é preciso cerca de 1.000 vezes mais para matar alguém quando tomado por via oral (cerca de quatro comprimidos de aspirina). Os seres humanos também podem ser envenenados consumindo os próprios grãos de mamona (cerca de 5 a 20), mas devem se recuperar com o tratamento. A parte mais assustadora sobre a ricina é a facilidade de obter as plantas e processar os grãos.

Lírio do vale

Mais coisas na natureza podem nos matar; que surpresa! No final da quarta temporada, quando Walt estava encurralado, com a sua vida e de sua família em risco, principalmente por Jesse não ter matado Gus, Walt consegue envenenar Brock com o Lírio do Vale a fim de que Jesse volte para seu lado e colabore com seu plano contra Gus. Mas a planta é realmente tão tóxica?

Sim! Todas as partes são prejudiciais, não apenas as bagas (embora sejam particularmente atraentes para crianças pequenas devido à sua cor vermelha). Até o momento, cerca de 38 compostos químicos conhecidos como glicosídeos cardíacos foram encontrados no Lírio do Vale (Convallaria majalis). Esses compostos podem ser utilizados terapeuticamente no tratamento da insuficiência cardíaca, pois aumentam a força da contração do coração, regulando indiretamente as concentrações celulares de cálcio. No entanto, quando o coração está funcionando normalmente, a ingestão das bagas do Lírio do Vale pode atrapalhar seu ritmo, além de causar visão embaçada, diarreia, vômito e náusea, desorientação, sonolência, dores de cabeça, erupções cutâneas excessivas, salivação e possível morte. É particularmente perigoso para crianças pequenas e animais de estimação.

Metilamina e o efeito de diluição

Nem todas as soluções são criadas iguais. Em “Dead Freight”, o quinto episódio da quinta temporada de Breaking Bad, Walt explica por que as propriedades físicas da densidade realmente os ajudarão no roubo planejado de 1.000 galões de metilamina de um transporte de trem. Por que metilamina? Bem, é um produto químico precursor alternativo para o cozinheiro (que facilita a obtenção de uma maior pureza do produto), e roubar uma grande carga de um trem era aparentemente menos visível do que lavar dinheiro com dezenas de produtos contendo pseudoefedrina em farmácias. Embora eles consigam tomar 1.000 galões de uma solução de metilamina a 40% p/p (peso a peso) em água, eles precisam apenas substituir essa quantidade por uma quantidade menor de água pura, massa por massa, não volume por volume. Por quê? Diferenças de densidade.

Densidade é definida como a massa de uma substância por unidade de volume, ou seja, quanto de algo você pode colocar em um determinado espaço. A metilamina pura tem uma densidade de 700,00 kg/m³, mas uma solução de 40% p/p em água atinge cerca de 890 kg/m³. A água, a 20°C, tem uma densidade de 998,21 kg/m³. Agora, divirta-se com as conversões: 1.000 galões = 3,79m³. A multiplicação desse volume de metilamina pela sua densidade nos dá uma massa de 3.373 kg que precisa ser substituída por água. Como a água tem uma densidade mais alta, é necessário um volume (massa dividido por densidade) de apenas 3,38m³, ou 892 galões, para substituir a massa perdida no assalto.

Os espectadores também estavam preocupados com o fator de diluição da substituição de 1.000 galões de metilamina (lembre-se de que ele já foi diluído para 40% p/p) por cerca de 900 galões de água. Vou poupar-lhe outra rodada de cálculos. A perda resultante em massa é de apenas 0,03% com uma solução final de 38 % de metilamina em peso, quantidades que provavelmente estariam dentro dos limites de tolerância para as escalas industriais e para as medições finais em laboratório, mesmo que os compradores estivessem conversando rapidamente com o fornecedor caso essa redução na concentração se tornasse uma ocorrência frequente.

Curiosidade: Walt e Jesse poderiam simplesmente ter preparado metilamina com algumas borbulhas de amônia através do metanol, mas isso não é tão divertido quanto um assalto a um trem. Além disso, Walt teria que enviar Jesse à loja para suprimentos … e todos nós sabemos o quanto isso funcionou:

Ímãs!

Na estreia da quinta temporada, Walt e Jesse precisam destruir evidências de vídeo em um laptop. Não parece muito complicado até você perceber que o laptop está no armário de evidências da polícia altamente protegido. Quaisquer planos de se infiltrar no edifício provavelmente os afetarão no processo, então a dupla dinâmica decide atacar de fora. O local é construído como um bunker, então bombas estão fora de questão. O que eles decidiram? Usar ímãs!

Parece ótimo na teoria (e certamente foi feito de maneira divertida na tela), mas funcionaria na vida real? Primeiro de tudo, vamos nos concentrar na teoria por trás da tentativa de limpar a memória do computador por meio de um ímã. Os discos rígidos tradicionais são divididos em pequenos domínios de magnetização uniforme (ou seja, todos apontando para cima ou todos apontando para baixo). Converta a orientação para cima ou para baixo em 1s e 0s e fica fácil usar o binário como método de armazenamento de informações. Uma cabeça de leitura e gravação pode se mover sobre o disco e alterar esses domínios por meio de um pequeno ímã permanente.

Parece que um ímã forte redefiniria os dados para corrompê-los, certo? Existem até dispositivos, conhecidos como desmagnetizadores, que têm a única tarefa de apagar em massa os dados do disco rígido. Infelizmente, os discos rígidos precisam de um campo magnético bastante forte para forçar o apagamento dos dados (e se você tiver um disco de estado sólido não magnético, não terá sorte), e os laptops possuem uma quantidade significativa de blindagem em torno do disco rígido.

Portanto, o apagamento magnético provavelmente está fora de questão, mas e a destruição arbitrária? Walt e Jesse aumentaram a potência do eletroímã de tal maneira que destruiu completamente a sala de evidências (levando a complicações imprevistas), incluindo o laptop em questão. Não há dúvida de que os eletroímãs possuem força fantástica, mas também exigem um alvo com massa adequada e são mais eficazes em pequenas distâncias. A força de um campo magnético cai aproximadamente exponencialmente ao longo da distância. Como o eletromagnético de Walt provavelmente estava a 5 metros do laptop no armário de provas (para não mencionar a parede reforçada entre os dois), seria necessário um pouco mais de energia do que aquela que as dezenas de baterias de carros poderiam fornecer.

Bateria DIY

Nos velhos tempos antes do superlaboratório ou do brilhante esquema de cozinhar metanfetamina, Walt e Jesse levaram o trailer para o meio do deserto do Novo México e cozinharam lotes conforme necessário. Estava tudo ocorrendo bem no grande plano até que Jesse deixou a chave na ignição por alguns dias, o que resultou em uma bateria morta e um laboratório de metanfetamina encalhado sobre rodas apenas esperando para ser encontrado pelas autoridades. Walt abastece o gerador para dar partida na bateria, mas Jesse derrama gás por todo o gerador. Uma centelha subsequente incendeia o gerador. Assim que Walt chega com um extintor de incêndio, Jesse apaga as chamas com a água potável restante. Além disso, a bateria do seu celular morre e sua única esperança de salvação se perde no labirinto de estradas desérticas não marcadas. Walt recorre à ciência para se salvar e acaba criando uma bateria improvisada, a fim de ligar o trailer. Mas o esquema dele teria funcionado?

Enquanto a ciência de Walt é sólida, ele poderia ter tentado melhorar o telefone celular, o que levaria muito menos energia eletroquímica do que ligar um trailer. Vamos começar com a teoria. Uma bateria é uma fonte de alimentação independente que gera e armazena energia elétrica por meio de reações químicas. Composta por uma série de células de combustível (ou células galvânicas, que convertem energia livre de uma reação química em energia elétrica), as partes funcionais básicas da bateria têm os seguintes componentes: ânodo, o eletrodo negativo que contém íons carregados; cátodo, o eletrodo positivo que contém íons descarregados; uma solução eletrolítica (isto é, sal) que permite que os íons se movam do ânodo para o cátodo; e um condutor para transportar os elétrons, geralmente um fio de metal. Que tipo de metal produz o melhor fio?

Agora que temos o básico do design, aqui está o design fragmentário de Walt: para o ânodo, ele reuniu metal galvanizado composto principalmente de zinco na forma de moedas, porcas, parafusos e arruelas; o cátodo era feito das pastilhas de freio do trailer, compostas de óxido mercúrico e grafite; o eletrólito era uma esponja embebida em hidróxido de potássio, com o fio de cobre acima visto como condutor. Embora Walt tenha fabricado seis dessas células de combustível e as tenha atacado na bateria do trailer com cabos de ligação em ponte, isso seria suficiente para despertar o veículo? Provavelmente não. A bateria improvisada teria apenas 12 volts e 20 a 30 amperes de corrente no máximo. O trailer precisaria cerca de 20 vezes mais para dar partida.

Ricina no chá

Inicialmente, a ricina foi produzida por Walt para matar Tuco, que não caiu na armadilha graças ao seu tio Hector Salamanca. Posteriormente, a ricina voltou com o propósito de matar Gus, no entanto, Jesse não foi capaz de envenená-lo. No último episódio da série, a ricina apareceu novamente e teve seu desfecho com Walt envenenando o chá de Lydia. O vício da personagem por açúcar Stevia e leite de soja em seu chá de camomila foi o que causou a sua morte. Walt trocou o açúcar do pacote por ricina, e quando Lydia percebeu, já era tarde demais: ela desenvolveu uma pequena gripe e depois morreu envenenada. Mas isso teria funcionado?

Provavelmente não. A ricina, quando inalada, precisa apenas de 1/228 de um comprimido de aspirina para ser mortal e cerca de 4 comprimidos de aspirina quando ingerida oralmente para obter o mesmo efeito. Walt provavelmente deu a ela essa dose, provavelmente equivalente a um pacote de Stevia e com aparência muito semelhante ao substituto do açúcar. Embora Lydia pudesse ter sido curada se tivesse ido direto para o hospital, é mais provável que a toxina não tivesse efeito em primeiro lugar… mas por que não?

O vilão da ricina é a lectina, como mencionado anteriormente, uma proteína que interfere no metabolismo celular (ou seja, no processo de produção de energia e indução de reparo). O problema das proteínas é que sua estrutura é extremamente importante para sua função; portanto, qualquer alteração no primeiro causará uma alteração no último. Coisas que alteram a estrutura das proteínas incluem, entre outras, extremos de pH, forte agitação, radiação e, mais importante, calor. É provável que a temperatura quase fervente da água no chá de camomila de Lydia tenha desnaturado as lectinas da ricina a ponto de reduzir ou até mesmo a inatividade total. Desculpe Walt!

FeLiNa

Se aproximando do fim de Breaking Bad, a atenção dos telespectadores voltou-se para o título do episódio final, “Felina”. Alguns pensaram que se referia à mulher na música de Marty Robbins, “El Paso”. Outros pensaram que era simplesmente um anagrama de “finale”. Porém, a teoria que mais fez sucesso entre os fãs, foi a de que “FeLiNa” nada mais era que a junção da representação simbólica na tabela periódica dos elementos ferro (Fe), lítio (Li) e sódio (Na).

A teoria foi ainda mais longe, ligando cada elemento, respectivamente, ao sangue, a metanfetamina e às lágrimas. O ferro é essencial para a produção de hemoglobina, uma proteína que fornece oxigênio por todo o corpo, ajudando as células vermelhas do sangue (que seria um elemento muito presente nas cenas finais de violência do episódio); o lítio é um agente redutor em alguns processos de produção de metanfetamina (o que levou alguns “cozinheiros” amadores a coletá-lo em abundância nas baterias); o sódio, bem como o sal (cloreto de sódio), é um componente das lágrimas (dos telespectadores, tão tristes com o final da série que amavam assistir).

Mesmo que “FeLiNa” não tenha sido tão contundente no campo da ciência quanto o resto do premiado programa, continua sendo uma das melhores horas finais para um dos melhores programas de todos os tempos na TV.

CrescimentoDeclínioTransformaçãoBreaking Bad.

Embora os resultados na TV possam não coincidir com os seus homólogos da vida real, Breaking Bad certamente fez a sua parte por trazer um pouco de curiosidade científica para as nossas salas de estar, juntamente com o drama mais convincente nos últimos anos. O programa foi o mais perfeito que se podia ter, pseudociência à parte, por isso é válido suspender a descrença e apreciar a transformação do Walter White de um simples professor para um cientista louco.

Logo no início da série, ainda no primeiro episódio, temos um pequeno vislumbre de Walter White atuando como professor de química. A cena é curta, mas de extrema importância para entendermos o que Breaking Bad iria nos contar ao longo de 5 temporadas. Walt fala para sua turma: “Tecnicamente, a química é o estudo da matéria. Mas prefiro encarar como o estudo da transformação. Pensem uma coisa. Elétrons. Eles mudam seus níveis de energia. Moléculas. Moléculas alteram suas ligações. Elementos. Eles se combinam e se transformam em compostos. Isso faz parte da vida, certo? É uma constante, é um ciclo. É solução, dissolução, infinitamente. É crescimento, declínio e transformação”.

A grosso modo, Breaking Bad é basicamente sobre isso: o estudo da transformação. A transformação de um homem que foi QUEBRADO ao longo da série. O professor Walter White resume Breaking Bad em menos de 5 minutos de aula: crescimento, declínio e transformação. As três palavras que iriam acompanhar o protagonista até o fim de sua jornada, quando de uma maneira muito poética, acaricia um dos barris do laboratório onde Jesse ficou preso. Era Heisenberg deixando Walter White assumir o controle pela última vez.

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