Aula2

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Química Ambiental 
e Toxicologia
Reações químicas, iônicas, reações 
ácido-base e seu equilíbrio
Prof. Dr. Carlos Roberto da Silva Júnior
• Unidade de Ensino: Reações químicas, iônicas, reações ácido-base e seu equilíbrio 
• Competência da Unidade: Compreensão dos conceitos da química e sua influência na 
área ambiental; Conhecimento dos fatores que influenciam na poluição do Solo, Água e 
Ar; Conhecimento das principais reações químicas que podem ocorrer no meio 
ambiente.
• Resumo: Interação química com o meio ambiente; Aplicação de reações químicas e 
mecanismos químicos; Processos de precipitação, oxidação e redução química
• Palavras-chave: reações químicas; ácido-base; mecanismos de reação; precipitação; 
oxidação; redução
• Título da Teleaula: Reações químicas, iônicas, reações ácido-base e seu equilíbrio
• Teleaula nº: 03
Contextualização
✓ Qual é a importância de se estudar os mecanismos químicos e as reações 
químicas no meio ambiente?
✓ Por que o equilíbrio químico é importante para as reações que ocorrem no 
meio ambiente?
✓ Quando observamos uma planta mudar de cor após dias 
de chuva, qual é a correlação com reações químicas no ar?
✓ Quando você visita uma caverna e observa a formação de 
estalagmite/estalactite, que tipo de reação química está 
ocorrendo?
Conhecimentos prévios
✓ Leitura prévia Unidade 3 – Reações químicas, iônicas, reações ácido-
base e seu equilíbrio
✓ Química Analítica
✓ Equilíbrio químico
✓ Reações de hidrólise e reações de autoionização da água
✓ Reações de oxirredução
✓ Reações de precipitação
✓ Mecanismos químicos
Para refletir...
✓ Como é possível acompanhar uma reação química que ocorre na 
natureza?
✓ Os processos são fáceis de serem acompanhados, observados e 
monitorados?
✓ Quais são os cuidados que devem ser tomados?
Interação química 
com o meio ambiente
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Equilíbrio químico
Fonte: Kotz et al. (2015, p. 125).
Equilíbrio químico
Fonte: Kotz et al. (2015, p. 125).
Equilíbrio químico
Fonte: Kotz et al. (2015, p. 126).
Ácidos e bases 
✓ Ácidos de Arrhenius
✓ Bases de Arrhenius
Reações de neutralização ácido-base
✓ Reação de neutralização
✓ Ácidos e bases fortes e fracos
Autoionização da água
Fonte: Kotz et al. (2015, p. 719).
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Conceito de pH e pOH
Fonte: Kotz et al. (2015, p. 722).
Fenômenos que envolvem ácidos e bases
✓ Água
✓ Acidez
✓ Alcalinidade
Aplicação de reações 
químicas e 
mecanismos químicos
Atividade iônica
✓ Atividade iônica
✓ Solução
✓ Dentre os fatores que podem afetar a atividade iônica, 
tem-se o número de íons em solução, a força iônica, o 
raio iônico efetivo do íon e a carga da espécie.
Solução de cloreto de sódio – Água do mar
NaCl → Na+ + Cl-
✓ Dissolução do sulfato de potássio
K2SO4 → 2K+ + SO4
2-
✓ Atividade iônica
Coeficiente de atividade
✓ Pode ser considerado como um coeficiente de correção da concentração 
analítica para levar em consideração a formação dos pares iônicos e 
consequentemente diminuindo sua concentração analítica
✓ As forças eletrostáticas das espécies envolvidas na solução são chamadas 
de força iônica e esta propriedade afeta diretamente a 
atividade de uma espécie em solução
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Equilíbrio químico
Fonte: Kotz et al. (2015, p. 680).
Equilíbrio químico
aA + bB cC + dD
K= ([C]c [D]d) / ([A]a [B]b)
Perturbação no equilíbrio químico
✓ Aumento da temperatura
✓ Queda da temperatura
✓ Adição de reagente
✓ Adição de produto
✓ Diminuição do produto, aumento da pressão
✓ Aumento do volume, diminuição da pressão
Equilíbrio ácido-base no solo
{solo}H+ + CaCO3 → {solo}Ca2+ + CO2 + H2O
2 Fe3+ + 3 SO4
2- +6 H2O → 2 Fe(OH)3(s) + 6 H+ + 3 SO4
2-
S + 3/2 O2 + H2O → 2 H+ + SO4
2-
Equilíbrio ácido-base na atmosfera
CO2(g) → CO2(aq)
CO2(aq) + H2O → H+ + HCO3
-
SO2(g) +H2O → H+ + HSO3
-
NO3(aq) + 2{CH2O}(biomassa) + H+ → NH3(g) + 2 CO2
Poluentes orgânicos na atmosfera
✓ Geram efeitos diretos (como os causadores de câncer devido a exposição) 
e as formadas a partir de poluentes secundários (como o smog 
fotoquímico)
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Hidrocarbonetos Hidrocarbonetos aromáticos
Poluentes da água e os seus efeitos causados
✓ Elementos-traço – Saúde, biota aquática e toxicidade
✓ Metais – Saúde, biota aquático e toxicidade
✓ Metais ligados a compostos orgânicos – Transporte de metais
✓ Radionuclídeos – toxicidade
✓ Poluentes inorgânicos – toxicidade e biota aquática
✓ Amianto – Saúde humana
✓ Nutriente de algas – eutrofização
✓ Acidez, alcalinidade e salinidade em excesso – qualidade 
da água e vida aquática
✓ Poluentes orgânicos-traço - toxicidade
Poluentes da água e os seus efeitos causados
✓ Bifenilas policloradas – possíveis efeitos biológicos
✓ Pesticidas – toxicidade, biota aquática e vida selvagem
✓ Resíduos de petróleo – efeitos na vida selvagem, propriedades 
organolépticas da água
✓ Esgoto, resíduos humanos e animais – qualidade da 
água e níveis de oxigênio
✓ Demanda bioquímica de oxigênio – qualidade da água 
e níveis de oxigênio
Elementos e seus efeitos no ambiente aquático
✓ Arsênico 
✓ Berílio
✓ Boro
✓ Chumbo
✓ Cobre
✓ Cromo
✓ Ferro
Processos de 
precipitação e 
oxidação e redução 
química
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Reações no ambiente
✓ Neutralização
✓ Complexação
✓ Precipitação
✓ Oxidação e redução
Equilíbrio de complexação no ambiente
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O
+
NH3 + H2O NH4
+ + OH-
Complexação no ambiente
Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]
2+
Fe(H2O)6
2+ +CN- FeCN(H2O)5
+ + H2O
✓ Ocorreu a ligação do íon cianeto com o ferro
✓ Entende-se que os íons cianeto, chamado de ligantes, 
ligam-se ao ferro para formar Fe(CN)2, Fe(CN)3
-, 
Fe(CN)4
2-, Fe(CN)5
3- e Fe(CN)6
4-
Quelatos
Agentes quelantes
✓ São considerados poluentes quando presentes em ambientes aquáticos, 
originados de efluentes de esgotos domésticos e de indústrias (resíduos 
de galvanoplastia)
✓ Agentes quelantes mais importantes, levando em consideração a poluição
✓ EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético) 
✓ NTA (ácido nitrilotriacético) que figura entre os 
poluentes mais comuns 
Oxidação-redução
✓ A semirreação de redução do cadmio é:
Cd2+ +2e- → Cd
✓ E a semirreação de oxidação do ferro é:
Fe → Fe2+ + 2e-
✓ Assim quando somadas se torna:
Cd2+ + Fe → Cd + Fe2+
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Corpo hídrico estratificado
Fonte: Manahan (2013, p. 100).
Reações de precipitação
AgNO3(aq) + KCl(aq) → AgCl(s) + KNO3(aq)
Alcalinidade
✓ Você é um perito ambiental e teve sua formação em Engenharia 
Ambiental e possui vasta experiência com análise, pesquisa na área de 
tratamento de efluentes e está ministrando aula em um programa de 
pós-graduação
✓ Nesta aula estão presentes alunos recém-formados do curso de 
Engenharia Ambiental, profissionais na área e até 
professores que possuem como objetivo aprimorar seus 
conhecimentos
✓ Explique que o excesso de alcalinidade e pH com altos valores muitas 
vezes seguem juntos e que esta característica não necessariamente é 
introduzida no ambiente aquático por via antropogênica, em geral é 
introduzida de forma natural
✓ Dê exemplos de como podem existir regiões geográficas que o solo e 
as camadas minerais apresentam de forma natural alta alcalinidade e 
pH elevados
✓ Com as atividades humanas este cenário pode ser 
agravado quando ocorre exposição a águas superficiais ou 
subterrâneas devido a efluentes de mineração
✓ Explique que para identificar o corpo hídrico com alta 
alcalinidade basta observar em sua borda uma coloração 
branca
Smog fotoquímico e 
hidrocarbonetos
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✓ Você é um engenheiro ambiental e possui vasta experiência com análise, 
pesquisa e controle de poluentesatmosféricos e está palestrando sobre 
o tema smog fotoquímico
✓ Neste congresso, com o tema poluição atmosférica, estão presentes 
grandes pesquisadores de diferentes áreas, ligados ao meio ambiente
✓ Durante a palestra, você está falando sobre as reações químicas e 
mecanismos de reações químicas em presença de luz e nesse momento 
surge uma dúvida de um participante
✓ O participante pergunta: como se dá o início das reações 
em cadeia que irá por consequência gerar o smog 
fotoquímico em um ambiente poluído por 
hidrocarbonetos?
✓ Início do processo de reação em cadeia um elemento químico do tipo 
hidrocarboneto aromático que possui um anel benzeno para simplificar
✓ A reação ocorre com o benzeno, sendo, por meio da adição da 
hidroxila no anel benzeno e resulta na formação da espécie instável a 
seguir:
✓ Como resultado da reação com o oxigênio, há a formação do fenol que é 
estável, porém forma-se o radical hidroperoxila extremamente reativo
✓ O radical formado, o hidroperoxila, reage com compostos aromáticos 
como o p-xileno pode resultar na formação do seguinte radical reativo:
✓ Este reage com o oxigênio para formar o radical peroxila 
e então iniciar as reações em cadeia envolvidas na 
formação do smog fotoquímico
Contaminação de 
corpos hídricos por 
quelatos
✓ Você é um engenheiro ambiental e possui vasta experiência com 
análise, pesquisa e controle de poluentes aquáticos e está 
apresentando em uma reunião um relatório técnico sobre o tema 
quelatos para um grupo de industriais
✓ Nesta reunião estão presentes grandes pesquisadores da área de meio 
ambiente e representantes industriais de empresas de saneamento
✓ Durante a apresentação, você está falando sobre as 
reações químicas de complexação e nesse momento 
surge uma dúvida de um participante da reunião
✓ O participante pergunta: quais os efeitos que os agentes 
quelantes podem ocasionar em um ambiente aquático?
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✓ Primeiramente → os quelatos são resultados de uma reação química de 
complexação, nesse caso, quelatos possuem mais de uma ligação 
covalente coordenada dos agentes ligantes para com o íon metálico 
central
✓ Os quelatos são considerados muito estáveis e conforme os ligantes 
aumentam, torna o complexo mais estável ainda
✓ Estes ligantes complexam grande parte dos íons 
metálicos existentes no ambiente como: Mg+2, Ca+2, 
Mn+2, Fe+3, Cu+2 dentre outros
Recapitulando...
Recapitulando...
✓ Reações químicas
✓ Equilíbrio químico
✓ Reações de hidrólise
✓ Autoionização da água
✓ Metais 
✓ Hidrocarbonetos
✓ Reações de precipitação
✓ Reações de complexação
✓ Reações de oxidação e redução
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	Slide 1: Química Ambiental e Toxicologia
	Slide 2
	Slide 3: Contextualização
	Slide 4: Conhecimentos prévios
	Slide 5: Para refletir...
	Slide 6: Interação química com o meio ambiente
	Slide 7: Equilíbrio químico
	Slide 8: Equilíbrio químico
	Slide 9: Equilíbrio químico
	Slide 10: Ácidos e bases 
	Slide 11: Reações de neutralização ácido-base
	Slide 12: Autoionização da água
	Slide 13: Conceito de pH e pOH
	Slide 14: Fenômenos que envolvem ácidos e bases
	Slide 15: Aplicação de reações químicas e mecanismos químicos
	Slide 16: Atividade iônica
	Slide 17: Solução de cloreto de sódio – Água do mar
	Slide 18: Coeficiente de atividade
	Slide 19: Equilíbrio químico
	Slide 20: Equilíbrio químico
	Slide 21: Perturbação no equilíbrio químico
	Slide 22: Equilíbrio ácido-base no solo
	Slide 23: Equilíbrio ácido-base na atmosfera
	Slide 24: Poluentes orgânicos na atmosfera
	Slide 25: Hidrocarbonetos
	Slide 26: Hidrocarbonetos aromáticos
	Slide 27: Poluentes da água e os seus efeitos causados
	Slide 28: Poluentes da água e os seus efeitos causados
	Slide 29: Elementos e seus efeitos no ambiente aquático
	Slide 30: Processos de precipitação e oxidação e redução química
	Slide 31: Reações no ambiente
	Slide 32: Equilíbrio de complexação no ambiente
	Slide 33: Complexação no ambiente
	Slide 34: Quelatos
	Slide 35: Agentes quelantes
	Slide 36: Oxidação-redução
	Slide 37: Corpo hídrico estratificado
	Slide 38: Reações de precipitação
	Slide 39: Alcalinidade
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42: Smog fotoquímico e hidrocarbonetos
	Slide 43
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47: Contaminação de corpos hídricos por quelatos
	Slide 48
	Slide 49
	Slide 50: Recapitulando...
	Slide 51: Recapitulando...