Radiação UV Usos e Abusos LAvFis-2009.

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1 Radiação UV Usos e Abusos LAvFis-2009

2 Espectro de radiação eletromagnético Fontes de radiação UV
Natural Radiação Solar Atmosfera terrestre Camada de Ozônio Artificial Como detectar Benefícios Malefícios Segundo Moseley, UVR é radiação eletromagnética compreendida entre nm Note que para 10 nm a energia do fóton é de 124 eV, portanto os fótons de UV podem ser relativamente energéticos, com energia suficiente para produzir inclusive ionizações em moléculas e átomos. Contudo, o UV ainda está dentro daquilo que classificamos como radiação não-ionizante. UVA (315) nm UVB 320 (315) – 280 nm UVC 280 – 200 (100) nm UV de vácuo λ<200 nm LAvFis-2009

3 Espectro de radiação eletromagnético
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4 Esp.Eltr. 1eV  1,6x10-19j 2,418x1014s-1 1,24m 8066cm-1 11605K
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5 TIPOS DE RADIAÇÃO NÃO-IONIZANTE
Tipo de Radiação  Aplicações gerais EfeitoBiológico  Ultravioletas  As lâmpadas UV são utilizadas em diversas áreas: germicida, cosmética, soldadura, na análise química. Processos tecnológicos, forenses Térmico-Fotoquímico Luz visível  Trabalho agrícola e a exposição ao sol. É responsável pela iluminação de qualquer local. Térmico - Fotoquímico Infravermelhos  Fonte direta de calor (afeta trabalhadores de fornos, fundições, etc.) Térmico Microondas / Radiofreqüências Fontes de calor (secadores, fornos) e Comunicações. Aparelhos de Fisioterapia, fornos de aquecimento (alimentação, soldadura de plásticos, secagem de papel), fornos de indução, aparelhos de esterilização, etc.).  LASER Defesa, Medicina, Espetáculos, Ensaios de Materiais, Física, Química. LAvFis-2009

6 Fonte de radiação UV – Natural - Radiação solar
Os níveis de UV na Terra variam também com a atividade do Sol (isto é, com a intensidade da fonte). Isto ocorre basicamente devido às manchas solares. As manchas solares são áreas escuras na superfície do Sol e podem ter até 15x o diâmetro da Terra. Elas são centro de intensa atividade magnética e seu número varia periodicamente em ciclos de aproximadamente 11 anos. A quantidade de UV emitida pelo Sol aumenta nos períodos de atividade máxima das manchas solares. Por exemplo, o fluxo solar em 175nm é maior por um fator 2,5 nos períodos de máxima atividade. Em 300nm a diferença cai para aproximadamente 18%, isto é, a variação de UV solar ocorre na faixa na qual o ozônio absorve fortemente como veremos a seguir: LAvFis-2009

7 Algumas fontes de radiação UV - Artificial
Baixa intensidade: - lâmpadas de vapor de Hg de baixa pressão  - lâmpadas fluorescentes  - chamas de corte, maçarico - lâmpadas de Deutério Alta intensidade:  - lâmpadas de vapor de Hg de alta pressão  - arcos de Hg  - arcos de xenon de alta pressão  - arcos de carbono  - soldadura de plasma (~ 6000ºK)  - arco de soldadura  - lâmpadas germicidas  - lâmpadas de fototerapia e solares  - lâmpadas de luz negra (UV - A)    - arcos elétricos em fornos de fundição  - fotocopiadoras  - flash LAvFis-2009

8 Luz solar – lâmpada fluorescente
Luz solar recebida LAvFis-2009

9 Fontes de radiação UV LAvFis-2009

10 Faixas de radiação UV - classificação
UV-A, entre 400 e 320 nm. São as radiações que atingem o cristalino do olho sendo a maior preocupação dos Oftalmologistas. UV-B, entre 320 e 280 nm. Conseguem ultrapassar a camada de ozônio. A claridade intensa da luz solar, provoca danos à córnea, e daí a recomendação para o uso de óculos solares e lentes com tratamento Anti-UV. UV-C, entre 280 e 100 nm. São, felizmente, retidos pela camada de ozônio. UV de vácuo, abaixo de 200 nm. Uma exposição prolongada dos olhos aos raios solares ultravioletas pode causar fotoqueratite, ou seja, uma queimadura solar da córnea (que, habitualmente, não provoca lesões duradouros nos olhos), ou uma opacificação do cristalino – cataratas. Em casos extremos, a exposição aos raios solares pode também ter efeitos nocivos sobre a retina, a parte do olho responsável pela visão. É sempre importante garantir a protecção melhor possível. UV-A, entre 400 e 320 nm. São as radiações que atingem o cristalino do olho sendo a maior preocupação dos Oftalmologistas. UV-B, entre 320 e 280 nm. Conseguem ultrapassar a camada de ozônio. A claridade intensa da luz solar, principalmente nos países tropicais e nas superfícies nevadas, provocam danos à córnea, e daí a recomendação para o uso de óculos solares e lentes com tratamento Anti-UV. UV-C, entre 280 e 100 nm. São, felizmente, retidos pela camada de ozônio LAvFis-2009

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12 Fontes de radiação UV: lasers UV
Kr+ Ar+ KrCl KrF N2 XeBr XeCl XeF Nd:YAG 3o e 4o harmônicos LAvFis-2009

13 Detectores de radiação UV
Fotomultiplicadoras Semicondutor Material luminescente LAvFis-2009

14 Comprimento de onda Vs bioefeitos
É comum ouvirmos como devemos evitar a exposição prolongada ao sol, de modo a diminuir o risco de cancro da pele. É igualmente importante divulgar os riscos para os olhos devidos a essa exposição. Está razoavelmente estabelecida uma relação entre o desenvolvimento de problemas oculares, especialmente cataratas, e a exposição à radiação ultravioleta. Quase todas as camadas de tecido ocular podem ser afectadas por esta radiação que pode ter efeitos tanto a curto como a longo prazo. "Os Ultravioletas" Os "ultravioletas", ou mais correctamente a radiação ultra-violeta (UV), são parte integrante da radiação emitida pelo Sol e, com mais pormenor podemos distinguir três bandas, UV-A, UV-B e UV-C, por ordem decrescente de comprimento de onda. Quanto menor o comprimento de onda, maior actividade biológica resultante da exposição. No entanto, apenas os UV-A e UV-B atingem a superfície terrestre pois os UV-C (abaixo de 280 nanometros) são absorvidos pela camada de ozono. Os UV-A, que correspondem aos comprimentos de onda entre 315 e 400 nm são responsáveis pelo bronzeado e possivelmente pelo envelhecimento da pele e cancro da pele. Os UV-B correspondem aos comprimentos de onda entre 280 e 315 nm e a uma maior energia que é responsável por queimaduras solares e cancro da pele. A radiação UV é invisível mas o seu efeito é bem visível quando não se toma o devido cuidado. Há quase um século, os exploradores do Árctico forneceram os primeiros relatos dos efeitos adversos da radiação ultra-violeta nos olhos. A cegueira da neve era o termo por eles usado para descrever as queimaduras na córnea sofridas por muitos deles devido à grande exposição ao sol e à reflexão pela neve. Fontes de UV O Sol é o principal fornecedor de radiação UV mas é também necessário cuidado com  lâmpadas de bronzeamento, instrumentos de soldadura, lasers, entre outros. Vários factores influenciam a dose de UV que recebemos do sol. As nuvens absorvem a luz visível mas em menor grau a ultra-violeta e num dia nublado a quantidade de UV recebida pode ainda ser grande apesar de não se sentir a luz do sol. A quantidade de UV recebida é aumentada quando é reflectida por neve que reflecte até 80% dos UV ou pela areia que reflecte até 25 % dos UV. A quantidade de UV recebida aumenta com a altitude sendo este aumento de 4% cada 300 metros mais acima. Quando o Sol está mais alto, a luz é menos filtrada e 50% dos UV são recebidos entre as 11 e as 2 horas da tarde. Por tudo isto, especial cuidado deve ser tido por pessoas que passem algumas horas ao sol numa montanha com neve (obviamente!). O olho e os UV A radiação UV-B que atinge o olho é quase completamente absorvida pela córnea e cristalino com alguma parte também absorvida na câmara anterior pelo humor aquoso o que implica que pode causar dano a estes tecidos mas normalmente não afecta a retina. Se lá chegasse teria grande capacidade de causar estragos. A radiação UV-A possui energia mais baixa mas penetra mais profundamente no olho. A 360 nm estima-se que cerca de metade da radiação UV-A que atinge o olho ainda chegue ao cristalino sendo aí bastante absorvida e passando ainda uma pequena quantidade até ao humor vítreo. Alguns problemas oculares têm sido relacionados com a exposição aos UV: Fotoqueratite. Este efeito ocorre após uma exposição a radiação ultra-violeta intensa, ocorrendo relativamente ao sol apenas em ambientes altamente reflectivos como a neve ou na praia. A soldadura a arco também pode provocar fotoqueratite. O epitélio da córnea absorve sobretudo a radiação UV-B deixando danos visíveis clinicamente e que provocam olhos vermelhos, sensação de corpo estranho, lacrimejo excessivo e maior sensibilidade à luz. Este problema resolve-se em um ou dois dias normalmente sem efeitos a longo prazo. Pterígio. Um pterígio é um crescimento vascularizado à superfície, popularmente confundido como uma "gordura", que invade a córnea onde provoca defeito na visão. É mais frequentemente observado em pessoas que trabalham no campo pelo que se pensa ser provocado, pelo menos em parte pela exposição aos UV. Pode ser retirado cirurgicamente mas é frequente que volte a crescer. Catarata. A catarata é uma das maiores causas de afetação da visão e cegueira em todo o mundo. Uma das suas principais causas é a radiação UV, especialmente UV-B. O efeito dos UV é cumulativo ao longo dos anos e causa progressivamente uma perda de transparência no cristalino que acaba por afetar a visão. É por isto importante a proteção aos UV em jovens com atividades ao ar livre. As cataratas não aparecem nessa altura, mas o efeito dos UV acumula-se e muitos anos depois, quando aparecem as cataratas é tarde demais. Claro que existe cirurgia para isso, mas é melhor se não for necessária. Degeneração Macular. Ao nível da retina pensa-se que a sua exposição a longo prazo à radiação UV e também a luz visível de pequeno comprimento de onda (violeta/azul) é um dos factores de risco que pode contribuir para o processo de envelhecimento da retina. Protecção dos UV     Uma vez que o efeito dos UV é cumulativo, a protecção deve fazer-se sempre que seja desenvolvida uma actividade ao ar livre em dias que não estejam muito nublados. Nuvens espessas bloqueiam os UV, mas uma camada de nuvens finas que atenua consideravelmente a luz visível não tem tanto efeito sobre a luz UV. Nesta altura a necessidade de protecção não é tão sentida, mas igualmente necessária.     O objectivo é então bloquear os UV impedindo-os de chegar ao olho. As principais ajudas para este efeito são chapéus e óculos de sol. Quanto aos chapéus, não são a especialidade deste site, mas compreende-se que os bonés de pala constituem uma boa opção.      Os óculos de sol devem bloquear % tanto da luz UV-A como UV-B. Além disso, o melhor é ter um óculo que absorva 75-80% na luz visível e idealmente dê alguma protecção para a retina em relação à luz violeta e azul. Uma óculo com armação que contorne a face oferece maior protecção porque bloqueia os raios periféricos.     A coloração das lentes deve ser cinzenta, castanha ou verde. Nunca de cores que afectam a percepção da cor dos objectos, como sinais de transito. O cinzento sendo cor neutra, é geralmente a melhor escolha por não modificar as cores. A correspondência de cor deve ser perfeita entre as duas lentes e devem ser livres de distorções. As lentes polarizadas podem ser mais úteis que as normais em situações em que a luz é reflectida, como na areia da praia, mas não fornecem só por isso melhor protecção para os UV. Para os utilizadores de lentes de contacto, é também necessário o uso de óculos de sol e melhor ainda se as próprias lentes de contacto tiverem filtro para UV, o que já é possível em algumas marcas. Estas lentes de contacto não devem ser usadas em substituição do óculo de sol, mas constituem uma protecção adicional aos UV periféricos que passam por fora do óculo de sol. LAvFis-2009

15 Estrutura do olho humano (adaptado de RDC, 1988 e Kolb et al., 1996)
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16 Catarata = opacidade do cristalino
Foto 1: Fotografia de criança demonstrando reflexo vermelho normal em ambos os olhos, mostrando ausência de catarata. Foto 2: Fotografia de discreta catarata polar anterior (seta). Esta catarata não precisa ser operada neste estágio pois não compromete visão mas precisa ser acompanhada pois tem tendência a aumentar de tamanho. Foto 3: Catarata obstruindo totalmente a visão de olho esquerdo. Se não operada rapidamente poderá levar a baixa visual irreversível. 1.- Luz passando pela iris 2.- Cristalino c/ catarata 3.- Passagem de luz distorcida LAvFis-2009 Fonte: Dr. Cassiano Rodrigues Isaac

17 Espectro de absorção do olho humano
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18 Fotoquímico: fotoqueratite e opacidades na córnea
Efeitos da radiação solar sobre o olho humano (adaptado de Vergaz, 2001) Espectro Tecido afetado Local de absorção Tipo de dano UVC / UVB Córnea Epitélio Fotoquímico: fotoqueratite e opacidades na córnea UVB / UVA Cristalino Núcleo Fotoquímico: Catarata Visível Retina Epitélio pigmentário Hemoglobina Pigmento macular Térmico: diminuição da visão Hemorragia intraocular Alterações na percepção de cores IVA Catarata IVB Opacidades IVC Queimaduras superficiais Uma exposição prolongada dos olhos aos raios solares ultravioletas pode causar fotoqueratite, ou seja, uma queimadura solar da córnea (que, habitualmente, não provoca lesões duradouros nos olhos), ou uma opacificação do cristalino – cataratas. Em casos extremos, a exposição aos raios solares pode também ter efeitos nocivos sobre a retina, a parte do olho responsável pela visão. É sempre importante garantir a protecção melhor possível. LAvFis-2009

19 The infrared region is divided into IRA (780-1400 nm)
32006L0025 Directive 2006/25/EC of the European Parliament and of the Council of 5 April 2006 on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to risks arising from physical agents (artificial optical radiation) (19th individual Directive within the meaning of Article 16(1) of Directive 89/391/EEC) Official Journal L 114 , 27/04/2006 P The infrared region is divided into IRA ( nm) IRB ( nm) and IRC (3000 nm-1 mm) Diretivas do parlamento europeu sobre segurança no uso de radiação óptica artificial A legislação proporciona definições sobre os diferentes tipos de radiação artificial, quanto também potência e segurança no uso de diferentes tipos de radiação, identificando as limitações sobre tecidos e órgãos do corpo humano. LAvFis-2009

20 Guia e limite de exposição sobre o olho
Adjustment of guidelines for exposure of the eye to optical radiation from ocular instruments: statement from a task group of the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) David Sliney, Danielle Aron-Rosa, Francois DeLori, Franz Fankhauser, Robert Landry, Martin Mainster, John Marshall, Bernard Rassow, Bruce Stuck, Stephen Trokel, Teresa Motz West, and Michael Wolffe Applied Optics, Vol. 44, Issue 11, pp (2005) Keywords (OCIS): ( ) Medical optics and biotechnology : Ophthalmic optics and devices ( ) Medical optics and biotechnology : Ophthalmology Abstract A variety of optical and electro-optical instruments are used for both diagnostic and therapeutic applications to the human eye. These generally expose ocular structures to either coherent or incoherent optical radiation (ultraviolet, visible, or infrared radiation) under unique conditions. We convert both laser and incoherent exposure guidelines derived for normal exposure conditions to the application of ophthalmic sources. © 2005 Optical Society of America » View Full Text: PDF (317 KB) LAvFis-2009

21 Absorção UV e conseqüências no Olho
Região espectral Tecido afetado Local de absorção Tipo de dano UVC (< 280nm)  UVB (280–320nm) Córnea  Epitélio  Fotoquímico: fotoqueratite e opacidades na córnea UVB (280–320nm) UVA (320–400nm) Cristalino  Núcleo  Fotoquímico: Catarata Visível (400–750nm) Retina  Epitélio pigmentário Hemoglobina Pigmento macular  - Térmico: diminuição da visão - Hemorragia intraocular - Alterações na percepção de cores IVA (780–1400nm) Retina Cristalino  Epitélio pigmentário Epitélio  - Térmico: diminuição da visão - Catarata IVB (1400– 3000nm) Opacidades IVC (3000–10000nm) Queimaduras superficiais LAvFis-2009

22 A camada de Ozônio LAvFis-2009 A CAMADA DE OZÔNIO:
O ozônio é uma molécula triatômica do Oxigênio, O3, usualmente instável. Na atmosfera está distribuído ao longo da chamada extratosfera (região situada entre 10 e 50 km do nível do mar), com concentração máxima em 25km. A posição do máximo de C e a espessura da camada estão sujeitas variações sazonais e geográficas. Em condições de T e P normais, a camada de O3 teria aproximadamente 3mm. Na atmosfera, a molécula de O2 é rompida pela absorção de radiação eletromagnética de λ<242nm, formando oxigênio atômico. Os oxigênios interagem com o O2 para formar O3. O O3 cumpre a importante tarefa de absorver fótons com λ < 320nm através da reação fotoquímica de decomposição: O3 + hν → O + O2. Portanto, o UVC é essencialmente bloqueado pelo O2 e O3. A radiação UVB tem absorção eficiente (mas não completa) pelo ozônio. O espectro abaixo, da transmitância da atmosfera em função do λ da radiação solar, ilustra em detalhe a ação do ozônio. LAvFis-2009

23 NO2 + O —> NO + O2 NO + O3 —> NO2 + O2
Camada de ozônio O ozônio é um gás que existe em estado puro e livre na atmosfera terrestre ozo- vem do grego = aroma ou cheiro é muito forte e característico, penetrante e desagradável, em algumas definições é subproduto do oxigênio O2 + hn —> O + O hn = Rad. UV O + O2 + M —> O3 + M NO2 + O —> NO + O2   NO + O3 —> NO2 + O2    O + O3 —> 2O2 LAvFis-2009

24 Composição do ar nitrogênio (N2) - 78,084% oxigênio (O2) - 20,948%
argônio (Ar) - 0,934% gás carbônico (CO2) - 0,031% neônio (Ne) - 0,001818% hélio (He) ,000524% metano (CH4) - 0,0002% kriptônio (Kr) - 0,000114% hidrogênio (H2) - 0,00005% xenônio (Xe) - 0, % traços de óxidos de nitrogênio (NO, NO2 e N2O) monóxido de carbono (CO) ozônio (O3) amônia (NH3) dióxido de enxofre (SO2) sulfeto de hidrogênio (H2S) Amostra de ar obtida ao nível do mar, umidade retirada LAvFis-2009

25 Temperatura e luz solar na atmosfera
Figure 4: Thermal structure of the atmosphere showing depths of penetration for sunlight of different wavelengths (λ). From R.M. Goody and J.C.G. Walker, Atmospheres, p. 45 © 1972, Figure 3.1, p.45. Reproduced by permission of Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ LAvFis-2009

26 Radiação ionizante ou não?
Pot.Ion. eV Nome Simb Z 3,830 Frâncio Fr 87 3,894 Césio Cs 55 4,177 Rubídio Rb 37 4,341 Potássio K 19 5,139 Sódio Na 11 5,170 Actínio Ac 89 5,212 Bário Ba 56 5,279 Radio Ra 88 5,392 Lítio Li 3 12.967 Cloro Cl 17 13.598 Hidrogênio H 1 13.618 Oxigênio O 8 13.999 Kriptônio Kr 36 14.534 Nitrogênio N 7 15.759 Argônio Ar 18 17.422 Flúor F 9 21.564 Néon Ne 10 24.587 Helio He 2 eV  nm 3,830 eV  ,8 nm 24,587 eV  ,4 nm LAvFis-2009

27 Medidas de segurança Proteção ocular: Proteção corporal:
Utilização de óculos de segurança Colocação de filmes anti-UV nas lentes Proteção corporal: Utilização de filtro solar LAvFis-2009

28 Aplicações: tratamento dentário
Como ferramenta de diagnóstico Drogas a base de tetraciclina são associadas à descoloração dentária. A tetraciclina pode ser incorporada dentro do processo de calcificação no desenvolvimento dos dentes. Aparecem faixas amarelas que florescem com radiação UV. LAvFis-2009

29 Aplicações: tratamento de água
Água a ser trat. Filtro 0,2 m Filtro Carvão Ativ. Filtro Rad. UV Água limpa LAvFis-2009

30 Aplicações: tratamento de doenças da pele
Vitiligo: perda de pigmentação da pele LAvFis-2009

31 Antes e após tratamento - vitiligo
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32 Aplicações: tratamento de doenças da pele
Psoriase: pele escamada e avermelhada LAvFis-2009

33 FOTOTERAPIA COM UV LAvFis-2009

34 Aplicações: Bronzeamento da pele
Cuidado, pode provocar câncer. Radiação apropriada: UVA (320 a 400 nm) Calibração no tipo de radiação UV utilizado, se apropriado ou não. É contra-indicado pelos médicos LAvFis-2009

35 Riscos do bronzeamento artificial
Os riscos associados com bronzeamento artificial por lâmpada de UV são, principalmente: 1. Queimadura 2. Envelhecimento precoce da pele 3. Câncer de pele 4. Danos na retina 5. Formação de cataratas 6. Supressão do sistema imunológico 7. Danos no sistema vascular LAvFis-2009

36 Aplicações tecnológicas: Litografia
Laser UV Filme sensitivo espelho LAvFis-2009

37 REDES 1 LAvFis-2009

38 REDES 2 LAvFis-2009

39 REDES 3: MICROLENTES LAvFis-2009

40 Aplicações: Luminescência
Que é luminescência, como é gerada? Latim ~ fraca incandescência “emissão de luz por uma substância, provocada por processo que não seja o térmico” Luz fria E.g. Fosforescência, fluorescência, bioluminescência LAvFis-2009

41 Modelo atomístico para luminescência
Energia de excitação induz uma movimentação do elétron para um estado energético superior após o qual decai para um estado estável emitindo um fóton LAvFis-2009

42 Que tipos de luminescência são observados?
Fluorescência Excitação com luz, tempo de vida <10-5s, tipo de decaimento Fosforescência Excitação com luz, tempo de vida >10-5s, tipo de decaimento Bioluminescência Reação química em seres vivos, vaga-lume Quimiluminescência Reação química, e.g. elemento fósforo em contato com oxigênio, emissão verde Eletroluminescência Material numa corrente elétrica Existem ≠’s tipos e cada um leva o nome conforme a fonte de energia utilizada para excitar o átomo ou molécula que origina a luminescência LAvFis-2009

43 Que tipos de luminescência são observados?
Catodoluminescência é também um tipo de eletroluminescência, um feixe de elétrons incide sobre um material e luminesce, e.g. TV Radioluminescência Produzida por radiação nuclear, composto de Ra, também atribuído a raios-X Triboluminescência Resulta de quebra ou atrito entre dois materiais Termoluminescência Material aquecido a baixa temperatura luminesce Sonoluminescência Produzida em alguns líquidos orgânicos por meio de ultra-som: bolhas de ar são excitadas e implodidas. LAvFis-2009

44 Minerais: aragonita Luz do dia Luz UV LAvFis-2009

45 Outros minerais Sem UV Com UV LAvFis-2009

46 Pedras preciosas : Alexandrita
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47 Uma página extra após assinar contrato?
Aplicação Forense Uma página extra após assinar contrato? LAvFis-2009

48 Recompondo provas? LAvFis-2009

49 Notas falsas, documentos falsos?
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50 Semana que vem mais um tópico
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51 RESUMO LAvFis-2009

52 Obrigado pela atenção LAvFis-2009

53 Podendo alcançar de 300 a 2000 m2/gr de superfície.
Carvão ativado É carvão tratado especialmente com Oxigênio, criando milhões de microporos entre os átomos de carbono, resultando em carbono altamente poroso. Podendo alcançar de 300 a 2000 m2/gr de superfície. Adsorve substancias odoríferas ou coloridas de gases ou líquidos. voltar LAvFis-2009

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