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O que faz com que as folhas sejam hidrofóbicas?

O que faz com que as folhas sejam hidrofóbicas?


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No meu jardim, estou cultivando brócolis. Eu estava borrifando água outro dia e percebi que a água ricocheteava nas folhas. Quando eu apenas borrifei em vez de um spray total, as gotas de água se acumularam, mas permaneceram como gotas em vez de se espalharem. Alguns deles ricochetearam, mas alguns se acumularam. Então, o que faz isso acontecer? Sei que a folha é hidrofóbica, mas não descobri, ao pesquisar no Google, se há algum tipo de revestimento na folha ou se é outra coisa que a torna hidrofóbica.


Isso se deve à presença de uma substância química hidrofóbica chamada cutina, presente nas superfícies aéreas das plantas.

Cutin é um dos dois polímeros cerosos que são os principais componentes da cutícula da planta, que cobre todas as superfícies aéreas das plantas. O outro polímero de cutícula importante é cutan, que é muito mais facilmente preservado no registro fóssil. [1] Cutin consiste em ômega hidroxiácidos e seus derivados, que são interligados por ligações de éster, formando um polímero de poliéster de tamanho indeterminado.


Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Cutin


Efeito hidrofóbico

o efeito hidrofóbico é a tendência observada de substâncias apolares de se agregar em uma solução aquosa e excluir as moléculas de água. [1] [2] A palavra hidrofóbico significa literalmente "temeroso de água" e descreve a segregação de água e substâncias não polares, o que maximiza a ligação de hidrogênio entre as moléculas de água e minimiza a área de contato entre a água e as moléculas não polares. Em termos de termodinâmica, o efeito hidrofóbico é a mudança de energia livre da água em torno de um soluto. [3] Uma mudança positiva de energia livre do solvente circundante indica hidrofobicidade, enquanto uma mudança negativa de energia livre implica hidrofilicidade.

O efeito hidrofóbico é responsável pela separação de uma mistura de óleo e água em seus dois componentes. Também é responsável por efeitos relacionados à biologia, incluindo: membrana celular e formação de vesículas, dobramento de proteínas, inserção de proteínas de membrana no ambiente lipídico apolar e associações de proteínas-moléculas pequenas. Portanto, o efeito hidrofóbico é essencial para a vida. [4] [5] [6] [7] As substâncias para as quais esse efeito é observado são conhecidas como hidrofóbicas.


Gorduras e óleos

Uma molécula de gordura consiste em dois componentes principais - glicerol e ácidos graxos. O glicerol é um composto orgânico (álcool) com três carbonos, cinco hidrogênios e três grupos hidroxila (OH). Os ácidos graxos têm uma longa cadeia de hidrocarbonetos aos quais um grupo carboxila está ligado, daí o nome & # 8220 ácido graxo. & # 8221 O número de carbonos no ácido graxo pode variar de 4 a 36; os mais comuns são aqueles contendo 12-18 carbonos . Em uma molécula de gordura, os ácidos graxos estão ligados a cada um dos três carbonos da molécula de glicerol com uma ligação éster por meio de um átomo de oxigênio (Figura 2).

Figura 2. O triacilglicerol é formado pela união de três ácidos graxos a uma estrutura de glicerol em uma reação de desidratação. Três moléculas de água são liberadas no processo.

Durante a formação da ligação éster, três moléculas de água são liberadas. Os três ácidos graxos no triacilglicerol podem ser semelhantes ou diferentes. As gorduras também são chamadas triacilgliceróis ou triglicerídeos por causa de sua estrutura química. Alguns ácidos graxos têm nomes comuns que especificam sua origem. Por exemplo, ácido palmítico, um ácido graxo saturado, é derivado da palmeira. O ácido araquídico é derivado de Arachis hypogea, o nome científico para amendoim ou amendoim.

Os ácidos graxos podem ser saturados ou insaturados. Em uma cadeia de ácido graxo, se houver apenas ligações simples entre carbonos vizinhos na cadeia de hidrocarbonetos, o ácido graxo é considerado saturado. Os ácidos graxos saturados são saturados com hidrogênio, em outras palavras, o número de átomos de hidrogênio ligados ao esqueleto de carbono é maximizado. O ácido esteárico é um exemplo de ácido graxo saturado (Figura 3)

Figura 3. O ácido esteárico é um ácido graxo saturado comum.

Quando a cadeia de hidrocarbonetos contém uma ligação dupla, o ácido graxo é considerado insaturado. O ácido oleico é um exemplo de ácido graxo insaturado (Figura 4).

Figura 4. O ácido oleico é um ácido graxo insaturado comum.

A maioria das gorduras insaturadas são líquidas à temperatura ambiente e são chamadas de óleos. Se houver uma ligação dupla na molécula, então ela é conhecida como uma gordura monoinsaturada (por exemplo, azeite), e se houver mais de uma ligação dupla, então ela é conhecida como uma gordura poliinsaturada (por exemplo, óleo de canola).

Quando um ácido graxo não tem ligações duplas, ele é conhecido como ácido graxo saturado, porque nenhum outro hidrogênio pode ser adicionado aos átomos de carbono da cadeia. Uma gordura pode conter ácidos graxos semelhantes ou diferentes ligados ao glicerol. Ácidos graxos longos e retos com ligações simples tendem a ficar compactados e são sólidos em temperatura ambiente. As gorduras animais com ácido esteárico e ácido palmítico (comum na carne) e a gordura com ácido butírico (comum na manteiga) são exemplos de gorduras saturadas. Os mamíferos armazenam gorduras em células especializadas chamadas adipócitos, onde os glóbulos de gordura ocupam a maior parte do volume da célula. Nas plantas, a gordura ou o óleo são armazenados em muitas sementes e são usados ​​como fonte de energia durante o desenvolvimento das mudas. Gorduras ou óleos insaturados são geralmente de origem vegetal e contêm cis ácidos graxos insaturados. Cis e trans indicam a configuração da molécula em torno da ligação dupla. Se os hidrogênios estiverem presentes no mesmo plano, ela é chamada de gordura cis; se os átomos de hidrogênio estiverem em dois planos diferentes, ela é chamada de gordura trans. o cis a ligação dupla causa uma curvatura ou um & # 8220kink & # 8221 que evita que os ácidos graxos se acumulem, mantendo-os líquidos em temperatura ambiente (Figura 5). Azeite, óleo de milho, óleo de canola e óleo de fígado de bacalhau são exemplos de gorduras insaturadas. As gorduras insaturadas ajudam a diminuir os níveis de colesterol no sangue, enquanto as gorduras saturadas contribuem para a formação de placas nas artérias.

Figura 5. Os ácidos graxos saturados têm cadeias de hidrocarbonetos conectadas apenas por ligações simples. Os ácidos graxos insaturados têm uma ou mais ligações duplas. Cada ligação dupla pode ter uma configuração cis ou trans. Na configuração cis, ambos os hidrogênios estão do mesmo lado da cadeia de hidrocarbonetos. Na configuração trans, os hidrogênios estão em lados opostos. Uma ligação dupla cis causa uma dobra na cadeia.

Gorduras Trans

Na indústria de alimentos, os óleos são hidrogenados artificialmente para torná-los semissólidos e com uma consistência desejável para muitos produtos alimentícios processados. Simplesmente falando, o gás hidrogênio é borbulhado através dos óleos para solidificá-los. Durante este processo de hidrogenação, ligações duplas do cis& # 8211 conformação na cadeia de hidrocarboneto pode ser convertida em ligações duplas na trans& # 8211 conformação.

Margarina, alguns tipos de manteiga de amendoim e gordura vegetal são exemplos de hidrogenação artificial trans gorduras. Estudos recentes têm mostrado que um aumento na trans as gorduras na dieta humana podem levar a um aumento nos níveis de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) ou colesterol & # 8220bad & # 8221, que por sua vez pode levar à deposição de placas nas artérias, resultando em doenças cardíacas. Muitos restaurantes de fast food proibiram recentemente o uso de trans gorduras e rótulos de alimentos são necessários para exibir o trans teor de gordura.

Ácidos graxos ômega

Figura 6. O ácido alfa-linolênico é um exemplo de ácido graxo ômega-3. Possui três ligações duplas cis e, como resultado, uma forma curva. Para maior clareza, os carbonos não são mostrados. Cada carbono unido individualmente tem dois hidrogênios associados a ele, também não mostrados.

Os ácidos graxos essenciais são ácidos graxos necessários, mas não são sintetizados pelo corpo humano. Conseqüentemente, eles devem ser suplementados por meio da ingestão através da dieta. Os ácidos graxos ômega-3 (como o mostrado na Figura 6) se enquadram nesta categoria e são um dos únicos dois conhecidos para os humanos (o outro é o ácido graxo ômega-6). Esses são ácidos graxos poliinsaturados e são chamados de ômega-3 porque o terceiro carbono do final da cadeia de hidrocarbonetos está conectado ao carbono vizinho por uma ligação dupla.

O carbono mais distante do grupo carboxila é numerado como ômega (ω) carbono, e se a ligação dupla estiver entre o terceiro e o quarto carbono dessa extremidade, é conhecido como um ácido graxo ômega-3. Nutricionalmente importantes porque o corpo não os produz, os ácidos graxos ômega-3 incluem o ácido alfa-linoléico (ALA), o ácido eicosapentaenóico (EPA) e o ácido docosahexaenóico (DHA), todos poliinsaturados. Salmão, truta e atum são boas fontes de ácidos graxos ômega-3. A pesquisa indica que os ácidos graxos ômega-3 reduzem o risco de morte súbita por ataques cardíacos, reduzem os triglicerídeos no sangue, reduzem a pressão arterial e previnem a trombose inibindo a coagulação do sangue. Eles também reduzem a inflamação e podem ajudar a reduzir o risco de alguns tipos de câncer em animais.

Como os carboidratos, as gorduras receberam muita publicidade negativa. É verdade que comer em excesso alimentos fritos e outros alimentos gordurosos & # 8221 leva ao ganho de peso. No entanto, as gorduras têm funções importantes. Muitas vitaminas são solúveis em gordura e as gorduras funcionam como uma forma de armazenamento de ácidos graxos de longo prazo: uma fonte de energia. Eles também fornecem isolamento para o corpo. Portanto, gorduras & # 8220 saudáveis ​​& # 8221 em quantidades moderadas devem ser consumidas regularmente.


Explicado: Hidrofóbico e hidrofílico

Às vezes, a água se espalha uniformemente quando atinge uma superfície, às vezes, forma gotas minúsculas. Embora as pessoas tenham notado essas diferenças desde os tempos antigos, um melhor entendimento dessas propriedades e novas maneiras de controlá-las pode trazer novas aplicações importantes.

Os materiais com afinidade especial pela água - aqueles pelos quais se espalha, maximizando o contato - são conhecidos como hidrofílicos. Aqueles que repelem naturalmente a água, causando a formação de gotículas, são conhecidos como hidrofóbicos. Ambas as classes de materiais podem ter um impacto significativo no desempenho de usinas de energia, eletrônicos, asas de aviões e usinas de dessalinização, entre outras tecnologias, diz Kripa Varanasi, professor associado de engenharia mecânica do MIT. Melhorias em superfícies hidrofílicas e hidrofóbicas podem fornecer garrafas de ketchup onde o condimento simplesmente desliza para fora, copos que nunca embaçam ou usinas de energia que extraem mais eletricidade de uma determinada quantidade de combustível.


Foto cortesia de Rong Xiao e Nenad Miljkovic

Materiais hidrofílicos e hidrofóbicos são definidos pela geometria da água em uma superfície plana - especificamente, o ângulo entre a borda de uma gota e a superfície abaixo dela. Isso é chamado de ângulo de contato.

Se a gota se espalhar, molhando uma grande área da superfície, o ângulo de contato é inferior a 90 graus e essa superfície é considerada hidrofílica, ou amante da água (das palavras gregas para água, hidro, e amor, filos) Mas se a gota formar uma esfera que mal toca a superfície - como gotas de água em uma chapa quente - o ângulo de contato é de mais de 90 graus, e a superfície é hidrofóbica, ou tem medo de água.

Mas a terminologia não para por aí: a maioria das pesquisas atuais sobre materiais hidrofóbicos e hidrofílicos concentra-se em casos extremos - ou seja, materiais super-hidrofóbicos e super-hidrofílicos. Embora as definições desses termos sejam menos precisas, as superfícies onde as gotículas estreitas formam um ângulo de contato de mais de 160 graus são consideradas superhidrofóbicas. Se as gotículas estiverem espalhadas quase planas, com um ângulo de contato inferior a cerca de 20 graus, a superfície é superhidrofílica.

“Em muitos casos, é o comportamento extremo que é útil na engenharia”, diz Evelyn Wang, professora associada de engenharia mecânica do MIT que se especializou em materiais super-hidrofóbicos. Por exemplo, as superfícies dos condensadores em usinas de dessalinização ou usinas de energia funcionam melhor quando são super-hidrofóbicas, de modo que as gotículas deslizam constantemente e podem ser substituídas por novas. Por outro lado, para aplicações onde a água flui sobre uma superfície para evitar o superaquecimento, é desejável ter um material super-hidrofílico, para garantir o contato máximo entre a água e a superfície.

Por que esses fenômenos acontecem? É essencialmente uma questão de química de superfície, que é determinada pelas características dos materiais usados. A forma de uma superfície também pode amplificar os efeitos: por exemplo, se um material é hidrofóbico, a criação de nanopadrões em sua superfície pode aumentar a área de contato com uma gota, amplificando o efeito e tornando a superfície super-hidrofóbica. Da mesma forma, a nanopadronização de uma superfície hidrofílica pode torná-la super-hidrofílica. (Existem exceções, no entanto, onde tipos especiais de padronização podem realmente reverter as propriedades comuns de um material.)

Fica mais complicado quando as coisas estão se movendo - como costuma ser o caso em situações do mundo real. Por exemplo, quando uma superfície plana é inclinada, qualquer gota pode começar a deslizar, distorcendo seu formato. Portanto, além das medições de ângulos de contato estáticos, uma compreensão completa das propriedades de uma superfície também requer a análise de como os ângulos de contato em suas bordas de avanço (frente) e recuo (traseira) diferem quando a superfície é inclinada.

Como o mundo natural está cheio de superfícies hidrofóbicas e hidrofílicas, os fundamentos do fenômeno são conhecidos pelos cientistas há pelo menos dois séculos. Por exemplo, a folha de lótus é um exemplo bem conhecido de um material hidrofóbico, protegendo a planta aquática de se tornar alagada. Algumas espécies, como o besouro stenocara do deserto do Namibe, na África, combinam os dois traços: as costas e as asas do inseto têm saliências hidrofílicas que estimulam a condensação da neblina, cercadas por calhas hidrofóbicas, que coletam as gotículas resultantes e as afunilam em direção à boca do besouro - permitindo-lhe sobreviver em um dos lugares mais secos da Terra.

Uma área de interesse moderno em superfícies hidrofóbicas e hidrofílicas tem a ver com eficiência energética. Superfícies superhidrofóbicas em desenvolvimento por pesquisadores do MIT e de outros lugares poderiam levar a uma melhor transferência de calor em condensadores de usinas de energia, aumentando sua eficiência geral. Essas superfícies também podem aumentar a eficiência das usinas de dessalinização.

Novas tecnologias também contribuíram para o campo: a capacidade de criar superfícies nanopadronizadas, com saliências ou saliências com apenas alguns bilionésimos de metro de diâmetro, possibilitou uma nova geração de materiais de captação e derramamento de água novas imagens de superfícies de alta resolução em movimento permitiu uma melhor compreensão dos processos envolvidos.

A pesquisa possibilitada por novas tecnologias torna possível compreender e manipular esses comportamentos em um nível de detalhe impensável uma ou duas décadas atrás. Mas às vezes os novos métodos mostram o quão bem os cientistas descobriram as coisas há muito tempo: "É incrível", diz Varanasi, "que algumas das coisas que podemos validar agora foram previstas um século atrás."


Adaptações de folhas hidrofíticas

Hidrófitas (hidro-significando água) são plantas adaptadas para crescer na água. A estrutura de uma folha hidrofítica difere de uma folha mesofítica devido às pressões seletivas no ambiente - a água é abundante, então a planta se preocupa mais em se manter à tona e prevenir a herbivoria.

Figura ( PageIndex <2> ): Seção transversal de uma folha hidrofítica

Observe uma lâmina preparada de um hidrófito, como Nymphaea, comumente chamado de lírio d'água. Observe a fina camada epidérmica e a ausência de estômatos na epiderme inferior. No mesofilo esponjoso, existem grandes bolsas onde o ar pode ficar preso. Este tipo de tecido de parênquima, especializado em aprisionar gases, é denominado aerênquima. Procure células ramificadas de aparência nítida atravessando o mesofilo da folha e rsquos. Estas irão se corar de forma diferente das células do parênquima porque têm uma parede secundária espessa. Estas células esclerênquima são chamadas astrosclereidas e fornecer o suporte estrutural foliar, bem como prevenir a herbivoria.

Por que não há estômatos na epiderme inferior de um Nymphaea Folha?

Desenhe uma seção transversal da folha Nymphaea, rotulando cada estrutura ou tecido com seu nome e função.


Por que as folhas mudam de cor no outono?

Em algumas partes do mundo, o clima muda no outono, fazendo com que o ar fique frio. Durante esse período, muitas folhas também mudam de cor. Por que isso acontece?

Árvores decíduas perdem suas folhas no inverno. Imagem de Paul Buckingham.

Primeiro, vamos pensar sobre por que algumas árvores perdem suas folhas antes do inverno. No inverno, seria preciso muita energia e água para as plantas manterem as folhas saudáveis. Mas o inverno é frio, seco e geralmente não há muito sol (o que ajuda a dar energia às plantas). Então, ao invés de tentar manter suas folhas, algumas plantas as deixam cair e selam os pontos em seus galhos onde as folhas estavam presas.

Como isso está relacionado ao que torna as folhas coloridas?

As folhas são coloridas por moléculas chamadas pigmentos. O pigmento que faz com que as folhas fiquem verdes é a clorofila. A clorofila é importante para as plantas fazerem alimentos usando a luz solar. Durante a primavera e o verão, quando há bastante luz solar, as plantas produzem muita clorofila.

No outono, quando começa a esfriar, algumas plantas param de produzir clorofila. Em vez disso, essas plantas quebram a clorofila em moléculas menores. À medida que a clorofila vai embora, outros pigmentos começam a mostrar suas cores. É por isso que as folhas ficam amarelas ou vermelhas no outono.

No outono, as plantas se decompõem e reabsorvem a clorofila, deixando transparecer as cores de outros pigmentos. Imagem de Sander van der Wel.

A mudança de cor geralmente ocorre antes que as folhas caiam da árvore. Por que isso pode ser? É preciso muita energia para fazer clorofila. Se as plantas quebram a clorofila e a retiram de suas folhas antes que as folhas caiam, as plantas economizam energia. As plantas podem reabsorver as moléculas que compõem a clorofila. Então, quando estiver quente e ensolarado o suficiente para crescer novamente, as plantas podem usar essas moléculas para refazer a clorofila. Dessa forma, as plantas não precisam fazer clorofila do zero.

Existem outros pigmentos nas folhas chamados carotenóides. Os carotenóides são amarelos e laranja. As antocianinas são outros pigmentos vegetais produzidos apenas no outono. Esses pigmentos causam cores vermelhas, rosa ou roxas. As antocianinas também protegem as folhas de serem comidas ou queimadas de sol.

Portanto, as diferentes cores nas folhas são causadas por mudanças nos pigmentos. Quando o clima muda, algumas plantas quebram todo o pigmento verde. Isso permite que lindos amarelos, laranjas e vermelhos apareçam no outono.


Drenagem deficiente ou irrigação inadequada

Problemas de água - muito ou pouco - são a principal razão por trás das folhas amarelas. Em solo excessivamente úmido, as raízes não conseguem respirar. Eles sufocam, desligam e param de fornecer a água e os nutrientes de que as plantas precisam. Submarinas, ou secas, têm um efeito semelhante. Com pouca água, as plantas não absorvem os nutrientes essenciais. Resultado de folhas amarelas.

Para consertar ou prevenir problemas de água, comece com solo poroso e bem drenado. Se você cultivar em recipientes, escolha vasos com bons orifícios de drenagem e mantenha os discos livres de excesso de água. Em sua paisagem, evite plantar onde a água da chuva ou irrigação se acumula. Incorpore matéria orgânica, como composto, em seu solo para melhorar a estrutura e drenagem do solo.

Antes de regar, faça o "teste do dedo" no solo. Insira o dedo indicador alguns centímetros no solo. Como regra geral, regue apenas quando o solo parecer seco. Em seguida, regue bem e profundamente. Se o solo parecer frio e úmido, espere alguns dias. Sempre deixe o solo secar um pouco antes de regar novamente.


A incrível superfície micro-projetada e repelente de água que vive fora da minha janela

Para revisar este artigo, visite Meu perfil e, em seguida, Exibir histórias salvas.

Esta é a foto de uma folha do meu quintal, explodida 4.270 vezes. Este leito de agulhas de cera ultra-microscópicas, invisíveis a olho nu, é o segredo de seus incríveis poderes de repelir água. Janine Nunes e Aatish Bhatia

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Eu estava saindo de casa para almoçar quando vi um brilho de luz pelo canto do olho. Eu vi o que parecia ser minúsculas gotas de mercúrio, pousando nas folhas de uma planta no meu quintal.

Huh. Essas bolas de mercúrio eram apenas gotas de água muito reflexivas. Mas algo sobre esta planta me hipnotizou, e parei para olhar mais de perto. A planta, aliás, é uma pluma de papoula (Macleaya cordata) It & # x27s tem essas adoráveis ​​fractalesque, grandes folhas verdes e é nativo da China, Japão e sudeste da Ásia.

Você percebeu o que me pareceu estranho nessa cena?

Essas gotas de água são tão .. volta. Eles são como minúsculas bolas de gude de vidro, suavemente assentadas no lugar. Dê um leve toque na folha e ela rolará.

Não é assim que a água geralmente se comporta. A água molha as coisas. Ele se agarra à superfície e se achata como uma panqueca. Ele não rola como uma conta de vidro. Esta folha deve ter algum tipo de superfície natural repelente de água que a impeça de se molhar.

Alguns dias depois, arranquei uma folha e a levei para minha amiga Janine Nunes. Janine é pesquisadora de pós-doutorado na Princeton University. Ela é uma pesquisadora superqualificada e também tem acesso a alguns dos brinquedos mais legais que existem. Entre esses dispositivos impressionantes está esta câmera Phantom de ultra-alta velocidade.

Ela montou a folha em um suporte e tinha a câmera pronta para funcionar.

Agora, para um pouco de diversão. Aqui está o que acontece quando uma gota d'água atinge uma folha de papoula emplumada.

Vê como a gota d'água ricocheteia na folha em vez de respingar? *
*

Se a água atingir a folha com mais força, ela espirrará. Mas ainda não molha a superfície.

Você pode observar as gotas de água se fundirem em uma gota grande e instável.

Então, como essa folha repele a água?

Para entender isso, __ primeiro precisamos saber o que significa se molhar. __ Visto que as moléculas de água se atraem, uma gota d'água quer encolher para dentro. É por isso que uma gota de água flutuando no espaço é redonda, como uma esfera (é a forma mais & # x27shrunken-in & # x27). Mas aqui embaixo na Terra, a água não está flutuando no ar. Ele está sentado em alguma superfície, como sua mesa, banheira ou uma folha. Essa superfície puxa para baixo a água e transforma a esfera em uma panqueca. Então, parece mais com isso.

Na verdade, você pode medir quão & # x27molhavel & # x27 uma superfície é calculando sua ângulo de contato.

Quanto mais uma superfície atrai a água, mais ela transforma a bola em uma panqueca e mais úmida a superfície.

Superfícies hidrofílicas (que gostam de água) transformam a bola de água em uma panqueca.

Por outro lado, hidrofóbico (que odeiam água) as superfícies atraem menos a água, então a gota é mais redonda.

E então você tem superhidrofóbico superfícies, como Never Wet, que quase não atraem a água. Nessas superfícies, as gotas de água são quase esféricas. É quase impossível molhar essas superfícies - a água simplesmente sai delas.

Para descobrir o que está acontecendo com nossa folha, precisamos medir seu ângulo de contato. Janine colocou uma pequena gota d'água na folha.

ESTRONDO. O ângulo de contato funciona em cerca de 175 graus. A folha é extremamente repelente de água - é superhidrofóbica.

Mas como uma folha se torna super-hidrofóbica? O truque para isso, explicou Janine, é que a água não está realmente assentada na superfície. Uma superfície superhidrofóbica é um pouco como uma cama de pregos. As unhas tocam a água, mas há lacunas entre elas. Portanto, há menos pontos de contato, o que significa que a superfície não pode puxar tanto a água e, portanto, a gota permanece redonda.

Para ficar super-hidrofóbica, uma gota deve repousar sobre uma superfície que se parece com uma cama de pregos.

ZanderZ / Wikimedia Commons (domínio público)

Se esta explicação estiver correta, então a superfície da folha de papoula emplumada deve ser coberta por pequenas agulhas. Para descobrir, colocamos uma dessas folhas dentro de um microscópio eletrônico (não disse que ela tem acesso aos brinquedos mais legais? Eu não estava mentindo).

E, como esperávamos, vimos esse campo de minúsculas agulhas de cera, cada agulha com apenas alguns mícrons de comprimento!

Aqui & # x27s outra olhada nesses pequenos picos. Você pode ver as ondulações na folha atrás dela.

As gotas de água ficam suspensas nessas agulhas de cera ultra-microscópicas, evitando que molhem a superfície.

Em seguida, examinamos a parte inferior desta folha com o microscópio. Notamos anteriormente que a parte inferior da folha também era super-hidrofóbica e você podia ver que estava coberta por minúsculos filamentos semelhantes a fios de cabelo. Mas ficamos maravilhados com o que vimos ao microscópio.

Minúsculos filamentos semelhantes a cabelos crescem das veias sob a folha.

Janine Nunes e Aatish Bhatia

Veja aqui mais de perto essas fibras.

Nessa escala, eles parecem garras saindo das veias. Para lhe dar uma noção da escala, cada uma dessas fibras é quase tão grossa quanto um fio de cabelo humano normal. Deixe & # x27s pousar em um deles.

Mais uma vez, você vê uma malha fina de minúsculas agulhas de cera ultra-microscópicas revestindo cada uma dessas fibras, cada agulha tendo apenas alguns mícrons de comprimento. Essas agulhas são bem menores do que seus olhos podem ver. Esta capacidade de tocar sem realmente tocar, ao repousar a água sobre uma cama de pregos, é o segredo dos incríveis poderes repelentes de água desta folha.

Há uma última coisa que eu queria saber. Por que essa planta e tantas outras desenvolveram essa incrível capacidade de manter a água sob controle? Uma explicação comum é que isso permite que as folhas se limpem. Veja, conforme a água rola em uma superfície superhidrofóbica, ela pega a sujeira e a areia com ela. Aqui está Janine demonstrando esta propriedade de autolimpeza pura da folha com areia genuína de Jersey Shore (TM).

No entanto, não tenho certeza se aceito essa explicação. Por que uma planta desenvolveria um método que limpa a parte de baixo de suas folhas? Talvez ela produza a cera por algum outro motivo e, como um benefício acidental, essa cera simplesmente mantém as folhas limpas? Existe uma vantagem evolutiva clara para essas folhas serem super-hidrofóbicas? Não sei a resposta, mas adoraria descobrir. Se você tiver alguma pista, deixe-me uma nota nos comentários.

Ah, e quando algo interessante pegar o canto do seu olho, não se esqueça de parar e dar uma olhada.

Atualizar: Há uma boa discussão sobre esta postagem no Hacker News, com alguns pontos importantes sobre os benefícios de ser super-hidrofóbico.

Um grande agradecimento a Janine Nunes e ao laboratório Howard Stone & # x27s em Princeton U. por me cederem seu tempo e compartilharem seu equipamento. Esta postagem não teria sido possível sem seus amplos recursos e imensa ajuda.

E um grito para minha colega Jaclyn e Ed Moran por identificarem a planta em minhas fotos.

(Eu usei um plugin ImageJ chamado DropSnake para calcular o ângulo de contato. Ele está disponível gratuitamente e você pode aprender como usá-lo aqui.)


Em primeiro lugar, o que significa solo hidrofóbico? Pode acontecer na maioria das situações, mas é mais encontrada em áreas mais quentes, onde a alta temperatura do solo causa rápida secagem, o que impacta negativamente em seu conteúdo orgânico.

A principal característica do solo hidrofóbico é a incapacidade de absorção de umidade. Quando a água cai no solo, ela escorre da superfície ou simplesmente fica lá e não se mistura.

À medida que a matéria orgânica (em particular a serapilheira nativa) se decompõe, os resíduos cerosos são deixados para trás. Na maioria das vezes, isso não é uma coisa ruim, pois ou se mistura através do solo de forma inofensiva ou é decomposto por fungos e outros processos naturais no solo.

Quando o resíduo ceroso se acumula e cobre as partículas do solo, a repelência à água pode ocorrer. Quanto mais partículas de solo revestidas, menos água penetra.

Quanto menor a área de superfície do agregado do solo (como areia, que tem menos área de superfície nos agregados do solo do que, digamos, argila), menos resíduo ceroso será necessário para revesti-lo.

Um pequeno experimento simples com o solo pode mostrar se ele é hidrofóbico ou não. Pegue um pouco de solo e despeje água nele. Se ele não absorver e apenas formar uma poça com bordas arredondadas, você tem um problema.

Solo hidrofóbico é perigoso para suas plantas, pois apesar de ser regado corretamente, nenhuma água atinge a zona das raízes e suas plantas podem ficar estressadas.

Se você conseguiu, como pode consertar?

Agentes umectantes do solo

A maneira mais simples de fazer seu solo absorver a água é usando o agente umectante. Estes afetam os resíduos cerosos da mesma forma que os detergentes de lavagem afetam a gordura e as partículas de gordura na sua lavagem.

Ao reduzir a tensão superficial da água, a umidade pode penetrar mais facilmente na partícula do solo e obter umidade onde precisamos, e nossas plantas são regadas adequadamente.

Os agentes umectantes do solo são facilmente adquiridos em qualquer viveiro ou loja de jardinagem, são realmente fáceis de usar e 99% das vezes resolverão o seu problema.

Aqui estão alguns dos melhores géis e agentes umectantes do solo que encontramos.

Previna solo hidrofóbico com boa saúde do solo

A melhor maneira de consertar qualquer problema de solo é mantê-lo feliz. Solo saudável geralmente não terá problemas como repelência à água.

Trabalhar um composto orgânico bom e bem envelhecido em seu solo, regá-lo regularmente e manter a atividade microbiana agitada ajudará a reduzir qualquer chance de acúmulo de resíduos cerosos irritantes.

Certifique-se de ter uma boa mistura de solo que também ajudará a permitir bastante espaço entre os poros do solo para que a água se infiltre. Solo hidrofóbico não é ótimo, mas não é o fim do mundo.

Usar problemas de solo como esse é uma ótima desculpa para dar ao seu jardim um pouco de amor e carinho e levá-los de volta para onde precisam estar para plantas saudáveis ​​e felizes.


3 razões pelas quais as árvores perdem as folhas no início do outono ou verão (junho, julho ou agosto)

Por que as folhas já estão caindo das árvores?

Existem três razões gerais pelas quais as árvores perdem suas folhas precocemente.

  1. A copa está lotada. Algumas árvores podem ter crescido mais folhas do que podem suportar, por isso caem folhas para conservar água em climas quentes e secos. º
  2. É uma praga ou doença. Veja quais pragas de verão podem estar prejudicando as folhas de sua árvore. Se esses sintomas não corresponderem, verifique se o problema é uma doença foliar.
  3. É algo na água. Muita ou pouca água pode causar a perda de folhas no final do verão. Verifique os níveis de umidade da sua árvore e planeje o melhor regime de rega.

Não se preocupe se você não tiver certeza de qual desafio sua árvore está enfrentando. Veja como diagnosticar a queda das folhas em seu bordo, carvalho ou freixo.

Por que meu carvalho está perdendo folhas no verão?

Descubra que tipo de carvalho você possui. Os carvalhos vivos perdem folhas naturalmente no verão, por isso, desde que as folhas sejam verdes e saudáveis, não se preocupe!

Mas se as folhas caídas estiverem descoloridas ou parecerem pouco saudáveis, isso pode significar uma praga ou doença. A murcha de carvalho é comum. Primeiro, as folhas ficam amarelas e depois marrons antes de cair, começando no topo da árvore. Esses sintomas exigem um arborista.

Se não houver sintomas de doença em seu carvalho, investigue outras causas possíveis, como o nível de umidade da árvore.

Por que meu bordo está perdendo folhas no verão?

Seu bordo pode estar sofrendo de uma infestação de brocas do pecíolo ou doença da mancha da folha de alcatrão.

Você sabia que o pequeno pedaço que conecta a folha de uma árvore ao caule se chama pecíolo? Tiny petiole borers feed on that, which makes leaves break from the stem and fall off. Luckily, the amount of leaf loss is small, and the pests don't pose a real threat to maple trees.

Tar leaf spot is more noticeable. It turns maple leaves yellow, then black before they fall off. You can help manage the disease by raking and disposing of fallen leaves.

Why is my ash tree losing leaves in summer?

Anthracnose, a tree fungus, can cause ash trees to lose their leaves early. Moist, humid weather allows the fungus to thrive and turns leaves a blotchy brown.

Anthracnose tends to not be a huge issue for ash trees. Raking and destroying diseased leaves can help minimize the harm.