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Artigos-->INTRTODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA - 2012 -- 28/02/2012 - 09:23 (Adalberto Borges Souza Junior) Siga o Autor Destaque este autor Envie Outros Textos


QUÍMICA – PROFº ADALBERTO Apostila 2012

NTRODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA





1-O QUE É A QUÍMICA?



A Química estuda as transformações que envolvem matéria e energia.

Se prestarmos atenção a nossa volta, iremos notar que um inúmero imenso de transformações está ocorrendo a todo momento.

Muitas transformações são naturais, ocorrem sem que o homem tenha que interferir, como a digestão de um alimento em nosso corpo, o amadurecimento de uma fruta na árvore, a decomposição de um organismo morto, a formação do petróleo, o crescimento de um cristal em uma caverna.

Outras transformações só ocorrem com a interferência do homem, como na produção de plásticos, fibras têxteis, papéis, tintas e tantas outras coisas definitivamente incorporadas ao nosso dia-a-dia.



Outros conceitos:

“A Química é uma ciência que se ocupa basicamente do estudo dos materiais e de suas transformações.”

“É a ciência que estuda a estrutura interna das substâncias e suas transformações.”



2- IMPORTÂNCIA DA QUÍMICA –

a) NA AGRICULTURA - Utiliza-se adubos, que são substâncias adicionadas na terra para que complementem os nutrientes necessários para desenvolvimento das plantas, para aumentar a quantidade e melhorar a qualidade da produção agrícola. Podem ser ADUBOS NATURAIS (como esterco), que significam aqueles adubos que NÃO são criados pelo homem ou frutos de alguma transformação química efetuada pelo homem; e atualmente são comuns os ADUBOS ARTIFICIAIS (que erradamente são chamados também de QUÍMICOS - como o sulfato de amônio), que significam que são os adubos criados e produzidos pelo homem. Também se usam substâncias que CORRIGEM O SOLO, isto é, neutralizam a acidez ou basicidade do solo, tendo como exemplo, a colocação da substância calcáreo, para reduzir ou anular a acidez do solo; pelo uso de INSETICIDAS, onde são substâncias que eliminam os insetos prejudiciais às plantações;

b) NA PECUÁRIA – Colocam-se substâncias para aumentar a quantidade e melhorar a qualidade dos alimentos de origem animal, através de RAÇÕES ADEQUADAS, bem como a utilização de REMÉDIOS e outros PRODUTOS VETERINÁRIOS para tratamento dos animais contra um grande número de doenças e pragas que os atingem.

b) NOS ALIMENTOS (falando dos aditivos alimentares) – Os alimentos para sua melhor utilização pelo homem, tanto para a sua conservação ou para evitar a sua deterioração, como também para melhorar o paladar, visualização e outros aspectos, são utilizados ADITIVOS ALIMENTARES (que muitos chamam de CONSERVANTES DE ALIMENTOS) no seu preparo para consumo. Modernamente é bastante comum o preparo de alimentos industrializados, que são vendidos em embalagens de papel, de plástico, de vidro ou metálicas. Para evitar que se estraguem, são adicionados vários produtos químicos, conhecidos como ADITIVOS DE ALIMENTOS (que alguns chamam como CONSERVANTES DE ALIMENTOS). Têm-se como exemplos de aditivos alimentares os PRESERVATIVOS (estes também chamados por outros autores também como CONSERVANTES - que evitam a deterioração de um alimento por microorganismos ou por enzimas – evita, assim, a proliferação de fungos, leveduras e bactérias); os ANTIOXIDANTES (que evitam a oxidação, isto é, a perda de elétrons de um composto para outro composto - geralmente oxigênio do ar- como ocorre quando a manteiga se rancifica); os SABORES ARTIFICIAIS (produtos sintéticos, com sabor de limão, de morango, etc.); os EMULSIFICANTES e ESTABILIZANTES (para manter cremoso o alimento, como a maionese), e assim por diante.

São exemplos de PRESERVATIVOS: ácido benzóico(benzoato de sódio)-( P.I.)-usado em margarinas, refrigerantes, molhos); ácido sórbico(P.IV)- usado em chocolates, geléias, maioneses, etc.; dióxido de enxofre e derivados(P.V)- usado em bebidas alcoólicas mistas e cervejas; nitrato de potássio e derivados(P.VII)- usado em queijos.

Exemplos de ANTIOXIDANTES: ácido ascórbico (A.I) -usado em cervejas, conservas de carne, margarinas, refrigerantes, óleos e gorduras; ácido fosfórico - A-III (gorduras e margarinas); butil-hidroxianisol(BHA) - A-V-usado em farinhas, margarinas, óleos e gorduras, produtos de cacau; fosfolípídeos (lecitina) -A-VIII(biscoitos e similares). d) NAS ROUPAS- se o produto for de origem vegetal: algodão, linho; se for de origem químico: fibras sintéticas como poliéster e náilon.

e) NA SAÚDE- depende de cuidados higiênicos preventivos; para isso usamos sabões, desinfetantes, etc.. E no combate às doenças, os antibióticos. E na ajuda dos médicos em cirurgias, para tornarem sem dor, os anestésicos(óxido nitroso, éter e clorofórmio.

f) NO NOSSO CORPO- O nosso organismo é uma espantosa máquina química. Todos os organismos vivos, quando respiram, absorvem e usam oxigênio e expelem gás carbônico. Pelo processo de respiração o organismo desdobra os alimentos transformando a energia destes em uma forma de energia usada pelas células.



POLUIIÇÃO-



O ser humano, na sua busca incessante de desenvolvimento ou de progresso (será???), nunca estando satisfeito com que tem, procura transformar a natureza com o intuito de ter um melhor conforto.

Porém, não há só aspectos positivos nisso. Há inúmeros prejuízos ao homem e ao meio ambiente, causando poluição tanto do solo, ar, água, visual, sonora, etc..

Quanto à poluição do ar, existem alguns compostos que a produzem:

a) dióxido de carbono - Conhecido como gás carbônico (CO2), encontra-se na atmosfera na proporção em torno de 0,04%(claro que este dado está superado, atualmente), servindo de matéria prima para a atividade fotossintetizante das plantas clorofiladas. E, atualmente, cada vez aumenta mais a proporção do gás carbônico na atmosfera pela excessiva combustão de carbono fossilizado, como exemplos: carvão, petróleo, o que pode acarretar, segundo alguns, o chamado “efeito estufa”, quer dizer, aquecimento da terra. Combustão significa a “queima” de material que contém carbono com o oxigênio do ar. Reação: C(s) + O2(g) → CO2(g);

b) monóxido de carbono- CO - É um gás inodoro e incolor que normalmente constitui o principal poluente encontrado na atmosfera. É produzido sempre que ocorre a queima de algum combustível, portador de carbono. Uma vez inspirado, esse composto passa pelos alvéolos pulmonares para o sangue, penetrando nas hemácias e estabelecendo com a hemoglobina uma ligação tão estável, que essa importante molécula torna-se completamente inutilizada para o transporte de oxigênio, pois o O (oxigênio)não consegue deslocar o CO, que se acha ligado à hemoglobina;

c) dióxido de enxofre – Contendo a fórmula – SO2 - é um dos poluentes mais comuns na atmosfera, onde aparece como resultado da atividade vulcânica da decomposição natural da matéria orgânica e da combustão de carvão e petróleo. A presença excessiva de dióxido de enxofre no ar atmosférico pode exterminar quase totalmente muitas espécies de vegetais e comprometer seriamente a produtividade de plantas cultivadas; musgos e liquens são freqüentemente dizimados pelo dióxido de enxofre.

Nos seres humanos, esse composto acarreta irritações nos olhos, na pele,no nariz e na garganta, especialmente em indivíduos atingidos por afecções cardíacas e pulmonares.

O funcionamento de usinas e fábricas deixam as cidades escuras de fuligem (é uma matéria negra e espessa que a fumaça deposita no interior das chaminés) e o gás sulfuroso formado por oxidação do enxofre existente como impureza nos combustíveis fósseis, combinando-se com o vapor de água da atmosfera, produz o ácido sulfúrico que cai sobre o solo dissolvido na água da chuva, prejudicando as vegetações e corroendo estruturas( é a chamada “chuva ácida”). As equações são assim reproduzidas que configuram a chuva ácida: S + O2 --> SO2; Depois 2 SO2 + O2 --> SO3; SO3 + H2O --> H2SO4

Chuva Ácida – Aspectos mais abrangentes -

Esta denominação se refere a uma série de fenômenos que dão como produto uma precipitação ácida. É preciso salientar, entretanto, que a chuva natural, ou seja, não poluída, é, em si, um pouco ácida, devido à presença do gás carbônico natural que, ao se dissolver na umidade atmosférica, gera o ácido carbônico.



CO2 + H2O --> H2CO3



O ácido carbônico é um ácido fraco que se ioniza parcialmente da seguinte maneira:



H2CO3 --> H + HCO3



Os dois ácidos predominantes na chuva ácida são o ácido sulfúrico (H2SO4) e o ácido nítrico (HNO3). A chuva ácida geralmente ocorre longe das fontes primárias de produção, pois ela é o produto dos gases SO2 e NOx respectivamente (o x significa que poderemos ter diverso valores para este índice).



Na escala global, muito do SO2 é produzido por vulcões e decomposição de plantas, mas este tipo de poluição se situa geralmente longe de centros urbanos. O ácido carbônico é um ácido fraco que como já vimos, se ioniza da seguinte maneira:



H2CO3 --> H+ + HCO3-



Os dois ácidos predominantes na chuva ácida são o sulfúrico H280 4 e o nítrico HNO3. A chuva ácida geralmente ocorre longe das fontes primárias de produção pois ela é produto dos gases SO2 e o NOx respectivamente (o x significa que poderemos ter vários valores para este índice).



a) Poluição por H2SO4



Na escala global muito SO2 é produzido por vulcões, e decomposição de plantas, mas este tipo de poluição se situa geralmente longe de centros urbanos e é totalmente disperso. A maior fonte antropogênica (gerada pelo homem) de SO2 é a combustão do carvão, o qual possui uma média de 9% de enxofre, O carvão é usado para produzir eletricidade (usinas termoelétricas) e quando queimado gera SO2, O enxofre existe também no petróleo, mas além de ser em pouca percentagem, em torno de 2%, é ainda mais reduzido nos principais produtos dele derivados como a gasolina. Podemos assim definir a origem da chuva sulfúrica. Inicialmente temos a queima de algum combustível que possua enxofre:



S + O2 --> SO2



O enxofre se transforma em óxido sulfuroso. Na atmosfera o óxido sulfuroso é oxidado a SO3 pelo oxigênio atmosférico conforme abaixo:



2 SO2 + O2 --> SO3



Como sabemos o SO3 reage com a água (vapor) para produzir o H2SO4, componente da chuva ácida,



SO3 + H2O --> H2SO4



b) Poluição por HNO3



Os gases poluidores que geram a chuva nítrica são o NO e o NO2, Estes gases são produzidos por combustões a altas temperaturas. O nitrogênio do ar se combina com o oxigênio também do ar a estas temperaturas formando ambos os óxidos. A equação de formação dos mesmos pode ser descrita pelas equações químicas:



N2 + O2 --> 2 NO (óxido nítrico)



2 NO + O2 --> 2 NO2 (dióxido de nitrogênio)



Estas reações só se processam nas altas temperaturas dos motores a combustão interna ou processos industriais altamente exotérmicos pois é necessário se alcançar entre 1.300 °C e 2.500 °C de temperatura. A maior parte do nitrogênio se oxida a NO que é mais estável que o NO2, apenas 10% do nitrogênio industrial oxidado sai na forma de NO2 e 3% nos motores de combustão interna. Na atmosfera o NO é oxidado a NO2 pouco a pouco em reações complexas, mas que podemos aqui simplificar como:



2 NO + O2 --> 2 NO2



O NO2 reage com o ozônio (O3), oxidante encontrado na atmosfera, gerando o N2O5 que gera o ácido nítrico de acordo com as equações:



2 NO2 + O3 --> N2O5 + O2



N2O5 + H20 --> HNO3



c) Os efeitos principais da chuva ácida



Destruição de solos e plantas



Quando o solo é exposto a chuvas os carbonatos (CO3=) são dissolvidos com rapidez, liberando os seus íons positivos, Ca++, K+ e Mg++. Isto pode levar a um brusco aumento de nutrientes para os ecossistemas aparecendo como uma proliferação de seres vivos, principalmente nos rios e lagos, mas empobrece os solos dos quais estes nutrientes são carregados. Os solos ficam portanto improdutivos. Ocorre ainda a destruição das folhas das árvores, prejudicando assim todo o processo fotossintético. Vários íons que normalmente ficam retidos no solo são liberados para as águas com efeitos negativos.



São eles os íons Cd++ (cádmio), Pb++ (chumbo), Hg++ (mercúrio) e AI+++ (alumínio).



Alteração de sistemas aquáticos



Os organismos vivos de maneira geral tem dificuldade de sobreviver em pH < 5 ou pH > 9. A maior parte dos peixes começa a morrer quando o pH da água se aproxima de 5. Cátions tóxicos mobilizados do.solo (como vimos acima) aumentam a destruição (pH = é a capacidade do composto liberar H+. Será ácido quando for pH<7; e pH básico, for pH >7).



Deterioração de edifícios e monumentos



Produção: A chuva ácida ataca as pedras em geral principalmente os mármores, que como sabemos são feitos principalmente de carbonatos de cálcio e magnésio.



CaCO3 + H2SO4 --> CaSO4 + CO2 + H2O



A chuva também corroí os metais. Recentemente foi divulgado ao público em geral o temor que os donos de postos de combustíveis tem da corrosão dos tanques de estocagem. (in http://www.coladaweb.com/quimica/quimica-ambiental/chuva-acida).



 


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