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Química Geral e Ambiental 5 • Matéria • Fenômenos • Estados da matéria: sólido, líquido e gasoso • Mudanças de Estados da Matéria • Outras Propriedades da Matéria • Propriedades Organolépticas · Conhecer e identificar as fases ou estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Caro(a) aluno(a), Leia atentamente o conteúdo desta unidade, que lhe possibilitará conhecer as dimensões dos Estados da Matéria. Você também encontrará, nesta unidade, uma atividade composta por questões de múltipla escolha relacionada com o conteúdo estudado. Além disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no fórum de discussão. É extremante importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações que lhe possibilitarão o aprofundamento dos seus estudos sobre este assunto. Estados da Matéria 6 Unidade: Estados da Matéria Contextualização Para iniciar esta unidade, a partir da ilustração abaixo, reflita sobre as diferentes apresentações da substância água na natureza. Água Gelo Vapor Oriente sua reflexão pelas seguintes questões: • Por que isso acontece? • Quais fenômenos estão envolvidos? • Como controlar esses estados? 7 Matéria “A química, como toda ciência, não é nada magico ou superior, reservado para mentes brilhantes. Nem tampouco existe uma receita mirabolante para se aprender ou fazer ciência, algo como o mito do fantástico ‘método cientifico’ que os cientistas seguem como uma maquininha de fazer leis e teorias... Existem tantos métodos quanto cientistas; tudo é válido para se resolver um problema e não existe necessariamente uma ordem a ser seguida” (MATHEUS, 2001). Vivemos rodeados por objetos que são diferentes, mas que têm uma coisa em comum: ocupam um lugar no espaço. Sendo assim, não se consegue colocar duas ou mais coisas no mesmo lugar. “Dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço” Lei de Newton O espaço ocupado é chamado de volume e o tamanho dele, com maior ou menor quantidade de substância, chama-se massa. Chamaremos de matéria tudo o que ocupa lugar no espaço e tem massa. Reflita Aninha pegou um copo e encheu-o com suco de uva. Como estava muito calor, colocou três pedras de gelo no copo. Nesse momento, o suco transbordou e Aninha chorou, pois molhou e sujou seu vestido. Pergunta: Por que o líquido transbordou? 8 Unidade: Estados da Matéria Fenômenos Fonte: Thinkstock/Getty Images Figura 1 - Fenômeno Físico e Fenômeno QuímicoOs objetos que nos rodeiam sofrem transformações. Essas transformações podem alterar a matéria final ou não. Ao derreter uma barra de ferro numa fundição, não há alteração de matéria, pois o ferro continua sendo ferro; só muda o estado físico de sólido para líquido pela ação da alta temperatura. Por outro lado, ao se incinerar, no laboratório, uma amostra de carne, teremos a formação de cinzas. O fenômeno físico não altera a matéria, já o fenômeno químico proporciona a formação de outra substância. Exemplificando: Ir ao cabelereiro e cortar o cabelo é um fenômeno físico, porém queimaresse cabelo que foi cortado é um fenômeno químico. Saiba Mais Exemplos de propriedades químicas: • Combustão: ao colocarmos a gasolina em contato com uma fonte de calor, ela pega fogo; o suco de uva não. • Digestão: ao ingerirmos os alimentos, eles vão para o estômago, onde recebem o ácido estomacal, momento em que são digeridos, quebrados em partículas menores para absorção do organismo. • Oxidação: o ferro sofre oxidação e enferruja. A oxidação é a reação do material com o oxigênio contido no ar. Para pensar Indique cinco fenômenos físicos e cinco fenômenos químicos que você presencia diariamente. 9 Estados da matéria: sólido, líquido e gasoso Abordaremos, adiante, as mudanças de fase da matéria. A matéria pode se apresentar nos estados sólido, líquido e gasoso. A mudança de estado da matéria é um fenômeno físico. No nosso dia a dia, observamos a água em diferentes formas: • Ao abrirmos o congelador, deparamo-nos com os cubos de gelo. • Ao abrirmos a torneira e o chuveiro, temos a água que lava nossas roupas, louças e nos higieniza no banho. • E quando colocamos água na caneca sobre fogo alto do fogão, temos a formação do vapor de água. A água é um elemento que se apresenta diariamente nos três estados: sólido, líquido e gasoso. Figura 2: Água nos estados: sólido, líquido e gasoso Fonte: Wikimedia Commons Como vimos, as substâncias podem se apresentar em três fases: fase sólida, fase líquida e fase gasosa. A temperatura do ambiente e pressão são os fatores que determinam o estado em que as substâncias se encontram. Dessa forma, cada material se apresenta de uma forma diferente em cada ambiente. E, toda vez que uma substância muda do estado sólido para líquido, líquido para gasoso, por exemplo, diz-se que houve uma mudança de estado ou mudança de fase. Esse fenômeno explica-se, pois as substâncias são formadas por átomos e, ao se fornecer energia para os átomos, eles começam a se movimentar. Exemplificando: Imagine um grupo de amigos que está conversando e uma música começa a tocar. O grupo começa a se agitar, o calor aumenta e eles começam a se separar. Da mesma forma, quando a música para, o grupo volta a se reunir para continuar conversando. 10 Unidade: Estados da Matéria A mesma coisa acontece com os átomos. Ao receber o calor (= energia), os átomos começam a se movimentar e a se distanciar. Ocorre, então, a mudança do estado sólido para líquido e de líquido para gasoso. Os átomos, ao perderem energia, param de se agitar, voltam a se aproximar e temos as mudanças de gasoso para líquido e de líquido para sólido. Concluindo, vemos que o que define um estado físico da matéria são as forças de coesão e repulsão. A coesão aproxima as partículas e a repulsão tende a separá-las. • Se a força de coesão for maior que a força de repulsão, a substância se apresentará na fase sólida. • No momento em que as forças apresentarem a mesma intensidade, ocorrerá a fase líquida. • E, quando a força de repulsão superar a força de coesão, teremos a fase gasosa. Sólido Os sólidos apresentam forma e volume bem definidos. É como se comporta uma bola de boliche. No estado sólido, as partículas encontram-se organizadas em posições bem definidas, lado a lado. Líquido O líquido adquire a forma do recipiente em que está contido, como um copo de água estreito e um copo largo de 300 mililitros. A forma pode mudar, mas o volume continua sendo o mesmo. Nesse estado, existe menor atração entre as partículas e elas ficam se movendo e deslizando umas sobre as outras. Gasoso Um material no estado gasoso é denominado gás ou vapor. Um gás passa facilmente de um lugar para outro, pois possui grande fluidez. Ele sempre ocupa o volume do recipiente que o contém. A matéria nesse estado não possui forma e volume próprios. O ar pode ocupar uma sala de aula e pode ser acondicionado num cilindro. Atenção Resumindo na tabela: Sólido Líquido Gasoso Ligação entre átomos intensa fracas muito fracas Movimento vibração translação intenso Forma geométrica definida sem definição Indefinida Volume constante constante indefinido 11 Mudanças de Estados da Matéria O derretimento das geleiras e a evaporação da água são fenômenos físicos que acontecem por mudanças de temperatura e pressão. As mudanças de estado recebem nomes especiais: Fusão Vaporização Sólido Líquido Gasoso Solidi�cação Sublimação Liquefação (condensação) Fonte: Adaptado de profmcastro.wordpress.com Fusão É a passagem do estado sólido para o estado líquido. Ocorre quando uma substância sólida é aquecida. A temperatura em que ocorre a mudança de fase denomina-se Temperatura de Fusão ou Ponto de Fusão. Importante! O sistema permanecerá em Temperatura de Fusão até que toda substância no estado sólido passe para o estado líquido Fonte: Thinkstock / Getty Images Vaporização É a passagem do estado líquido para o estado gasoso. Ocorre quando uma substância líquidaé aquecida. A vaporização pode ocorrer de duas formas diferentes: • Evaporação, quando o líquido passa para o estado gasoso lentamente à temperatura ambiente; • Ebulição, quando a passagem do estado líquido para o gasoso é rápida e com formação de bolhas. Fonte: Thinkstock / Getty Images 12 Unidade: Estados da Matéria A temperatura em que ocorre a mudança de fase denomina-se Temperatura de Ebulição ou Ponto de Ebulição. Importante! O sistema permanecerá em Temperatura de Ebulição até que toda substância no estado líquido passe para o estado gasoso Fonte: Thinkstock / Getty Images Liquefação (Condensação) É a passagem do estado gasoso para o estado líquido. Ocorre quando uma substância gasosa perde calor. Importante! Chamamos de condensação quando a substância no estado gasoso é um vapor e liquefação quando a substância no estado gasoso é um gás. Fonte: Thinkstock / Getty Images 13 Solidificação É a passagem do estado líquido para o estado sólido. Ocorre quando uma substância líquida perde calor. Fonte: Thinkstock / Getty Images Sublimação É a passagem direta do estado sólido para o estado gasoso sem a passagem pelo estado líquido. Fonte: Thinkstock / Getty Images A tabela, a seguir, fornece os Pontos de Fusão e Pontos de Ebulição de algumas substâncias. Atenção Substância Fusão (ºC) Ebulição (ºC) A 50 200 B -100 100 C -200 90 Considere essas substâncias nas geleiras (temperatura de –40°C), em São Paulo (temperatura de 25°C) e no deserto (temperatura de 60°C). Quais os estados físicos das substâncias em questão nos três locais indicados? 14 Unidade: Estados da Matéria Outras Propriedades da Matéria Densidade É a propriedade do material que relaciona massa e volume. d = m v Ela é uma propriedade específica de cada material, como o Ponto de Fusão e o Ponto de Ebulição, e serve para diferenciá-los dos demais. A unidade de densidade no Sistema Internacional (SI) é o quilograma por metro cúbico (kg/m3), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico (g/cm3) ou o grama por mililitro (g/ml). A densidade da água é 1,0g/cm3 Significa que 1 grama de água cabe num cubo de 1 centímetro de largura, 1 centímetro de profundidade e 1 centímetro de altura. Saiba Mais Você já deve ter observado que alguns objetos afundam e outros não. A diferença entre os materiais que afundam e os que não afundam é explicada pela densidade. Não é o material de maior massa que afunda, e sim o material mais denso. Esta é uma observação importante: os objetos com densidade superior à da água afundam e os materiais com densidade inferior não afundam. Faça o teste: encha vários copos de água e mergulhe diversos materiais neles! 15 Propriedades Organolépticas São aquelas perceptíveis aos cinco sentidos dos seres humanos: visão, paladar, olfato, audição e tato, e servem para identificar determinado material. Exemplo: o açúcar é branco, a cândida tem cheiro forte, o ácido cítrico tem sabor azedo. É possível identificar o açúcar e o sal pelo paladar; pela visão fica difícil, pois ambos são pós brancos utilizados na cozinha. Pode-se, também, identificar o óleo e a água pela aparência, pois são líquidos com cores diferentes. As análises físico-químicas são muito importantes na identificação dos materiais, mas, como foi apresentado acima, as propriedades organolépticas não devem ser desprezadas na identificação das substâncias. Saiba Mais A Análise Sensorial é uma ciência que se utiliza da percepção das propriedades organolépticas para classificar produtos. De acordo com Isaac et al. (2012), a análise sensorial tem sido utilizada como instrumento de medida científica na avaliação da qualidade de cosméticos. É fonte de informação única e a mais próxima possível do ser humano, porque avalia a aceitação e a preferência pelos produtos, quanto a atributos como a aparência, viscosidade, fragrância, espalhabilidade, resíduo graxo, secagem rápida, podendo ser muito útil na elucidação de problemas relacionados à aceitação do produto pelo consumidor. A aquisição e a continuidade do uso do produto estão relacionadas à sensação provocada no consumidor e pode ser a avaliada pela Análise Sensorial. Se a aparência não agrada, o consumidor não compra, não usa. Pelo tato, é possível verificar a sensação graxa residual: a maciez, a hidratação, a refrescância, o toque seco, entre outros atributos proporcionados por um determinado cosmético. Pelo gosto, envolvendo a percepção do doce, do salgado, do ácido, do amargo, do adstringente, do metálico, pode ser definida a compra de um batom ou a continuidade do uso de uma pasta dentifrícia. A aquisição e/ou a utilização constante podem, também, ser definidas quando a fragrância de um cosmético e o odor de um perfume podem ser percebidos pelo homem. Em estudos de mercado, a análise sensorial pode ser aplicada em ensaios comparativos entre produtos concorrentes e, também, em ensaios de aceitação dos consumidores por produtos a serem lançados para consumo. Em resumo, tudo o que nos cerca tem química. Falamos de materiais, estados, mudanças de fase e propriedades. Cabe a nós observar, a partir de agora, as coisas com outros olhos, os olhos de quem estuda e desvenda química. 5 • Introdução • História • Prótons, Elétrons e Nêutrons • Número Atômico • Símbolos dos Elementos Químicos • Número de Massa • Isótopos, Isóbaros e Isótonos • Massa Atômica • Massa Molecular · Nesta Unidade abordaremos a evolução do conhecimento da estrutura atômica, massas atômicas e massas moleculares. · O principal objetivo aqui é conhecer as diferentes teorias da estrutura atômica e, assim, quantificar e diferenciar massas atômicas e massas moleculares. Caro(a) aluno(a), Leia atentamente o conteúdo desta Unidade, que lhe possibilitará conhecer as dimensões da estrutura atômica. Aqui você também encontrará uma atividade relacionada com o conteúdo estudado e composta por questões de múltipla escolha. Além disso, terá a oportunidade de ampliar seus conhecimentos na atividade de aprofundamento. É extremamente importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando-lhe o aprofundamento de seus estudos sobre os assuntos tratados nesta Unidade. Estrutura Atômica 6 Unidade: Estrutura Atômica Contextualização Caro(a) aluno(a), Para iniciar esta Unidade, a partir da seguinte imagem reflita sobre a estrutura atômica: Fonte: iStock/Getty Images A imagem acima é símbolo da cidade de Bruxelas. Trata-se de um emaranhado de gigantes esferas de metal, construído para a Feira Mundial de 1958, representando uma estrutura atômica ampliada. Oriente sua reflexão pelas seguintes questões: Como se constitui um átomo? O que é massa atômica? E massa molecular? 7 Introdução Diálogo com o Autor O que você sabia de átomo até hoje? Eis o seu significado de acordo um dicionário online de língua portuguesa: s.m. Fisioquímica. A menor partícula que compõe um elemento químico, composta pelo núcleo, cujo interior está repleto de prótons e nêutrons, e por elétrons que estão ao redor desse mesmo núcleo. P.ext. O que é excessivamente pequeno; insignificante. P.ext. Intervalo de tempo muito breve; instante. Filosofia. Segundo os adeptos do atomismo, a determinação das características de cada objeto é feita por partículas – infindáveis, pequenas e não divisíveis – que se combinam e se separam por serem movidas por forças da natureza (Etm. do grego: átomos.os.on). História Em sua essência, toda matéria é formada por partículas bem pequenas, que chamamos de átomo. Algumas passagens históricas são importantes para a criação do modelo atômico que atualmente conhecemos: • Na Grécia Antiga, o filósofo Demócrito declarou que, ao dividirmos a matéria, chegamos às partículas indivisíveis, que são os átomos. Fonte: iStock/Getty Images • Ernest Rutherford (1871-1937) mostrou que os átomos tinham uma região central compacta, chamada núcleo e que ali encontravam-seos prótons, partículas com carga positiva. Elétron Núcleo Próton Órbita Fonte: iStock/Getty Images 8 Unidade: Estrutura Atômica • James Chadwick (1891-1974) descobriu o nêutron, partícula neutra, constituinte do núcleo atômico. Fonte: iStock/Getty Images Elétron Núcleo Próton + Nêutron Órbita Durante a Antiguidade, acreditava-se que os átomos eram indivisíveis. Somente no século XX foi demonstrado que os átomos são formados por três partículas fundamentais: as negativas – elétrons –, as positivas – prótons – e as neutras – nêutrons. Os prótons e nêutrons ficam localizados no núcleo do átomo, enquanto os elétrons ficam dispersos na eletrosfera. Cabe ressaltar que essa atual estrutura atômica ainda se encontra em estudo e constante evolução teórica. Reflita A importância do estudo do átomo através do tempo é fascinante. Atualmente, considerando todos os recursos tecnológicos que temos, avançamos muito, mas as teorias que foram postuladas por Dalton, Faraday, Röentgen, Becquerel, Marie e Pierre Curie, Thomson, Rutherford e Bohr continuam a nos orientar e ensinar! Nesse sentido, procure saber um pouco mais sobre esses teóricos! 9 Prótons, Elétrons e Nêutrons Estudaremos mais a estrutura de um átomo, conhecendo suas partículas – prótons, elétrons e nêutrons – e suas relações: • O próton e o elétron apresentam cargas iguais e de sinal contrário; • Próton = carga positiva (+1) e o elétron = carga negativa (-1); • O nêutron não possui carga. • Átomo, considerado eletricamente neutro, terá quantidade de prótons = quantidade de elétrons; • A carga do núcleo se dá unicamente ao número de prótons; • A massa do elétron é considerada desprezível em relação à massa do próton; • A massa do átomo está praticamente concentrada no núcleo; • A massa da eletrosfera é considerada desprezível em relação à massa do núcleo. Resumindo: Quadro 1. Carga Massa relativa Símbolo Próton Positiva 1 p Elétron Negativa 1 e Nêutron Neutra Desprezível n Saiba Mais Os átomos são compostos de prótons e elétrons, podendo apresentar ou não nêutrons. O átomo de hidrogênio não possui nêutron: é formado por um elétron girando em torno de um próton localizado em seu núcleo. • Elétrons – são partículas de massa pequena – aproximadamente 1.840 vezes menor que a massa do próton –, dotados de carga elétrica negativa: -1,6.10- 19C. Movem-se ao redor do núcleo atômico em rotas de translação e rotação, gerando campos de energia; • Prótons – juntamente aos nêutrons, suas partículas formam o núcleo atômico. Possuem carga positiva de mesmo valor absoluto que a carga dos elétrons; assim, um próton e um elétron tendem a se atrair eletricamente por serem opostos; • Nêutrons – juntamente aos prótons, suas partículas formam o núcleo atômico. Possuem carga elétrica nula e são dispostos estrategicamente no núcleo para promover sua estabilização. 10 Unidade: Estrutura Atômica Para pensar O artigo intitulado Aspectos técnicos, econômicos e sociais do uso pacífico da energia nuclear, de Carajilescov e Moreira (2008), apresenta projeções do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas – Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) –, diante do crescimento populacional mundial. Apontam a necessidade de se quintuplicar o fornecimento de energia no mundo até 2050. Essa maior demanda deverá ocorrer em países emergentes como Brasil, China, Índia e outros da América do Sul, Ásia e África. Tal cenário, associado às preocupações com as mudanças climáticas e à escalada de preços de geração de outras tecnologias, provocou o ressurgimento de usinas nucleares para a geração de potência. Atualmente existem 443 usinas nucleares, correspondendo a 370 GW(e) de potência nominal, que representam 17% da potência mundial instalada. Desde 1980, a produção nuclear de energia elétrica saltou de 0,7 milhão para 2,6 milhões de GWh por ano. No Brasil, com a entrada em operação da usina Angra 2, em 2000, essa produção está em torno de quatorze mil GWh por ano. Excetuando os acidentes de Three Mile Island e Chernobyl, a partir de 1990, a geração nuclear tem ocorrido de forma eficiente e segura. Com o mercado nuclear reaquecido, a European Commission, órgão da comunidade europeia, divulgou, recentemente, o documento The sustainable nuclear technology platform – a vison report, objetivando garantir a liderança tecnológica europeia nesse setor. Nos EUA, a Administração de Informações Sobre Energia (EIA), órgão do Departamento de Energia (DOE), vem promovendo a certificação ou pré-certificação de novos reatores comerciais e, através do apoio e participação no Fórum Internacional da Quarta Geração (GIF), tem acompanhado o desenvolvimento de longo prazo da futura geração de reatores nucleares. No Brasil, além da recente decisão do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE), referente à conclusão das obras da usina Angra 3, a retomada do programa nuclear, estagnado desde o início da década passada, deve ocorrer em um futuro próximo. A expansão do aproveitamento nuclear, tendo em vista a evolução tecnológica ocorrida nas últimas décadas, tem levado a uma reavaliação dos aspectos econômicos, tecnológicos, regulatórios e socioambientais desse setor, no Brasil e no mundo. Qual opinião você tem sobre isso? 11 Número Atômico A principal característica de um átomo é o seu número de prótons, que foi chamado de número atômico e recebeu o símbolo Z. Ou seja, o número atômico é o número de prótons existentes no núcleo do átomo. Os átomos que apresentam o mesmo número atômico pertencem ao mesmo elemento químico representado na tabela periódica, por exemplo, o elemento químico cloro é Z = 17. Todo átomo que possuir 17 prótons é um átomo de cloro, pertence ao elemento químico cloro. O número atômico é representado graficamente por ZX. Importante! O número atômico deve sempre ser calculado pelo número de prótons, pois esse número é identidade do elemento químico e não varia. Exercício proposto Um dado elemento X possui 14 prótons e 9 nêutrons. Calcule o número atômico Z; Outro elemento Y possui número atômico Z igual a 19 e tem 20 nêutrons. Calcule o número de prótons; E ainda um elemento W possui 30 prótons e número de massa A igual a 36. Calcule o número atômico Z. Resumindo: Quadro 2. Átomo Número de prótons Número atômico Sódio 11 11 Ferro 26 26 12 Unidade: Estrutura Atômica Símbolos dos Elementos Químicos Os elementos químicos são identificados por símbolos. O símbolo do elemento é o mesmo do átomo correspondente. Assim e por exemplo, o símbolo Br indica o elemento químico e o átomo bromo. Fonte: iStock/Getty Images Quadro 3. Elemento Símbolo Ouro Au Alumínio Al Prata Ag Cobre Cu Atenção Não existe uma regra fixa para definir a – ou as – letra(s) que representam o elemento químico: pode ser pela primeira letra do nome, as duas primeiras letras do nome, ou ainda pelas primeiras letras do nome em latim. Na tabela periódica você poderá encontrar todos ordenados pelo seu respectivo número atômico. Pesquise o símbolo dos seguintes elementos químicos e compartilhe a informação com seus colegas: • Flúor; • Hélio; • Iodo; • Cálcio; • Magnésio. 13 Número de Massa Número de massa (A) é representado pela soma do número de prótons com o número de nêutrons. Indica a quantidade de partículas existentes no núcleo do elemento químico. Assim, teremos: Um átomo com p = número de prótons e n = número de nêutrons, de modo que veremos que o número de massa A será representado por A = p + n. Conhecendo os valores de Z e A do átomo, torna-se possível calcular o número de prótons, elétrons e nêutrons. A representação gráfica do número de massa é XA. Exercício proposto Um dado elemento X possui 15 prótons e 16 nêutrons. Calcule o número de massa A; Outro elemento Y possui número de massa A igual a 55 e tem 17 nêutrons. Calcule o número de prótons; E considerando um elemento W que possui 20 prótons e um número de massa A igual a 46, calculeo número de nêutrons. Saiba Mais O átomo é o elemento que possui o número de prótons igual ao número de elétrons, sendo eletricamente neutro. Se o número de prótons for diferente ao número de elétrons, então não será mais um átomo neutro, passará a ser chamado de íon. A representação dos íons é X+1, ou X-1. Então: Átomo Ânion: AX Cátion: ganha ē perde ē Z -n AXZ +n 14 Unidade: Estrutura Atômica Isótopos, Isóbaros e Isótonos Os elementos químicos se relacionam pela comparação de seus números de prótons, nêutrons e elétrons. A ZX ou ZX A • Isótopos são os elementos que apresentam o mesmo número de prótons (p) e número de massa (A) diferentes: 12A ou 12A • Isóbaros são os átomos com o mesmo número de massa (A) de elementos diferentes: 12A ou 11B • Isótonos são os átomos de elementos diferentes, mas com o mesmo número de nêutrons (n): 12A ou 14B Exercício proposto Qual a relação entre os átomos isótopos, isóbaros e isótonos? • 17W 35 17 W 37 • 25 X 55 26 Y 56 • 18 Z 40 19 W 40 Pesquise e complete: Quadro 4. Elemento Símbolo Número atômico Número de massa Prótons Nêutrons Hélio H 01 01 Boro B 05 11 Flúor F 09 19 Oxigênio O 08 16 Para os elementos que possuem o mesmo número de elétrons, damos o nome de isoeletrônicos: 12A 14B +2 10C -2 15 Massa Atômica De acordo com a Química clássica que aprendemos, a massa atômica do carbono é igual a 12u, sendo o padrão para a medida de massas atômicas de todos os outros elementos. O carbono 12 é o isótopo do carbono que apresenta seis prótons e seis nêutrons em seu núcleo. A massa de um átomo qualquer depende da quantificação de elétrons, prótons e nêutrons de sua estrutura. Dizer que um elemento qualquer possui massa atômica de 24u equivale a afirmar que esse apresenta massa 24 vezes maior que a massa de 1/12 do átomo do carbono (A=12). Ou seja, a massa atômica do elemento S é duas vezes a massa atômica do carbono. Para entender melhor: Observe abaixo alguns elementos químicos extraídos da tabela periódica com seus respectivos números atômicos e massas atômicas: Quadro 5. Elemento Símbolo Número atômico Massa atômica Enxofre S 16 32,06 Oxigênio O 8 16,00 Sódio Na 11 23,00 Alumínio Al 13 26,98 Cálcio Ca 20 40,08 Hélio He 2 4,00 Iodo I 53 126,90 Cobre Cu 29 63,55 16 Unidade: Estrutura Atômica Massa Molecular A partir do conhecimento das massas atômicas dos átomos que constituem uma molécula, podemos calcular sua massa molecular. A massa molecular é representada pela soma das massas atômicas (u) dos átomos da molécula. Estudaremos a massa molecular da água – de formula H2O: 2 x massa atômica do hidrogênio (H) + 1 x massa atômica do oxigênio (O). 2 x (1u) + 1 x (16u) = 18u Observe que é necessário multiplicar a massa atômica de cada elemento pelo número de átomos desse presentes na molécula para somar as contribuições de todos os elementos no valor final. Outros exemplos: Mg(OH)2 (hidróxido de magnésio) 2 x (massa atômica do H) = 2 x 1 = 2 2 x (massa atômica do O) = 2 x 16 = 32 1 x (massa atômica do Mg) = 1 x 24 = 24 Massa molecular = 2 + 32 + 24 = 58u Ca(NO3)2 (nitrato de cálcio) 6 x (massa atômica do O) = 6 x 16 = 96 2 x (massa atômica do N) = 2 x 14 = 28 1 x (massa atômica do Ca) = 1 x 40 = 40 Massa molecular = 96 + 28 + 40 = 164u Massa Molecular (MM) é a massa da molécula medida em unidades de massa atômica (u). Para cálculos estequiométricos podemos utilizar a unidade grama (g). 5 • Introdução • Distribuição Eletrônica e a Tabela Periódica • Ligações Químicas • Regra do Octeto · Conhecer e identificar tipos de fenômenos físicos e químicos. · Conhecer as principais teorias atômicas. · Reconhecer os diferentes tipos de substâncias, suas propriedades e características. · Reconhecer a importância das ligações químicas na fabricação de matérias-primas e produtos utilizados em Engenharia. Entender como ocorrem as transformações químicas e os riscos destas transformações para o ambiente. Leia atentamente o conteúdo desta unidade, que possibilitará a você conhecer as dimensões da classificação periódica dos elementos. Você encontrará nesta unidade uma atividade composta por questões de múltipla escolha, relacionada com o conteúdo estudado. Além disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no Fórum de Discussão. É extremamente importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando-lhe o aprofundamento de seus estudos sobre o assunto. Classificação Periódica dos Elementos 6 Unidade: Classificação Periódica dos Elementos Contextualização Para iniciar esta unidade, a partir da ilustração abaixo, refl ita sobre a classifi cação periódica de um elemento. Trata-se de uma representação do elemento Ferro extraída da Tabela Periódica. A fi gura aborda alguns números que são específi cos de cada elemento. Número Atômico Distribuição Eletrônica Nome Símbolo Ferro 55,847 26 2 8 14 2Fe Massa Atômica Oriente sua re� exão pelas seguintes questões: » Como diferenciar um elemento do outro? » Quais são os critérios para montagem da Tabela Periódica? 7 Introdução Signifi cado de átomo de acordo com o dicionário on-line de português: Em síntese s.m. Fisioquímica. A menor partícula que compõe um elemento químico, composta pelo núcleo cujo interior está repleto de prótons e nêutrons, e por elétrons que estão ao redor deste mesmo núcleo. P.ext. O que é excessivamente pequeno; insignificante. P.ext. Intervalo de tempo muito breve; instante. Filosofia. Segundo os adeptos do atomismo, a determinação das características de cada objeto é feita por partículas (infindáveis, pequenas e não divisíveis) que se combinam e se separam por serem movidas por forças da natureza. (Etm. do grego: átomos.os.on) » Qual a explicação de átomo que você tinha até hoje? Distribuição Eletrônica e a Tabela Periódica Para o conhecimento da Tabela Periódica e sua construção, precisamos primeiro entender como é feita a distribuição eletrônica, ou seja, entender como os elétrons se distribuem em torno do núcleo do átomo. Os elétrons se dividem em níveis, também chamados camadas, em torno do núcleo. Na natureza os elétrons conseguem se distribuir até a sétima camada. E em cada uma delas temos um limite de elétrons que podem se acomodar. 8 Unidade: Classificação Periódica dos Elementos Camada K L M N O P Q Nível 1 2 3 4 5 6 7 Número máximo de elétrons 2 8 18 32 32 18 8 Os elétrons distribuem se em níveis, que se distribuem em subníveis que, por sua vez, apresentam orbitais. Os subníveis são quatro: s, p, d, f, que também possuem uma limitação de elétrons em cada um deles. Subnível s p d f Número máximo de elétrons 2 6 10 14 O elétron ocupa posição nos níveis e subníveis em ordem crescente de energia: da posição de menor energia para a posição de maior energia, sendo que a posição de menor energia é a que está mais próxima do núcleo. Considerando isso, o químico Linus Pauling chegou a seguinte tabela para facilitar a visualização da distribuição eletrônica: 1s2 2s2 3s2 4s2 5s2 6s2 7s2 K L M N O P Q 2p6 3p6 4p6 5p6 6p6 7p6 3d10 4d10 5d10 4f14 5f14 6d10 Vamos exercitar? Átomo Cloro » 17Cl = 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p5 Última camada de distribuição ou camada 3 (M) contém 7 elétrons Íon Cloro » 17Cl -1 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Última camada de distribuição ou camada 3 (M) contém 8 elétrons Você sabia? A camada de valência corresponde à última camada do átomo, a camada com maior energia. As ligações químicas entre os elementos acontecerão entre os elétrons que se encontram nesta camada. E a quantidade de elétrons nesta camada irá determinar sua posição na Tabela Periódica. 9 Tabela Periódica A Tabela Periódica criada por Mendeleyev dispõe os elementos de acordo com suas propriedades. Estrutura As colunas apresentam os elementos químicos com a mesma confi guração eletrônica nos últimos subníveis e são denominadospor GRUPOS ou FAMÍLIAS. 10 Unidade: Classificação Periódica dos Elementos A Tabela Periódica possui: Família 1A (Grupo1) Metais Alcalinos Família 2A (Grupo 2): Metais Alcalinos-Terrosos Família B (Grupo 3 a 12): Metais de Transição Família 3A (Grupo 13): Família do Boro Família 4A (Grupo 14): Família do Carbono Família 5A (Grupo 15): Família do Nitrogênio Família 6A (Grupo 16): Calcogênios Família 7A (Grupo 17): Halogênios Família 0 ou 8A (Grupo 18): Gases Nobres Os Metais se apresentam normalmente no estado sólido, única exceção é o Mercúrio que se apresenta no estado líquido. Estes elementos possuem como características serem bons condutores de calor e de eletricidade, serem maleáveis e terem boa ductilidade. Os Ametais se apresentam na forma líquida, gasosa ou sólida. Não são bons condutores de calor e de eletricidade, e não podem ser moldados. E os Semimetais, como o próprio nome indica, possuem características intermediárias entre os metais e os não metais, como consequência a condutibilidade elétrica também é intermediária. 11 Temos ainda os Gases Nobres que apresentam baixos pontos de fusão e de ebulição, pois possuem forças de atração fracas porque possuem os níveis de energia exteriores completos com elétrons. w As linhas horizontais da tabela apresentam elementos com o mesmo número de níveis e são denominadas PERÍODOS. A localização dos elementos na Tabela Periódica se dá indicando o GRUPO ou FAMÍLIA e o PERÍODO onde se encontram. A posição de um elemento na tabela diz muito sobre suas propriedades físicas e químicas. A variação destas propriedades em função do número atômico pode ser: » Periódicas quando ocorrem à medida que o número atômico de um elemento químico aumenta, assumindo valores que crescem e decrescem em cada período da Tabela Periódica, como densidade, temperatura de fusão, temperatura de ebulição e volume atômico, e » Aperiódicas quando os valores variam à medida que o número atômico aumenta não se repetindo em períodos regulares e não obedecendo à sua posição na tabela, como dureza e massa atômica. Você sabia? São exemplos de propriedades periódicas: » O raio atômico que se refere ao tamanho do átomo. Quanto maior o número de níveis, maior será o tamanho do átomo. » A energia de ionização que é a energia necessária para remover elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. O tamanho do átomo interfere na sua energia de ionização. » A afinidade eletrônica que é a energia liberada quando um átomo no estado isolado captura um elétron. Quanto menor o raio, maior a sua afinidade eletrônica em uma família ou período. 12 Unidade: Classificação Periódica dos Elementos Ligações Químicas As ligações químicas representam interações entre dois ou mais átomos, interações essas que podem ocorrer por doação ou compartilhamento de elétrons e que vão gerar as moléculas. Cada um desses processos é caracterizado por um tipo de ligação química. Para iniciar esta caminhada pelo universo das ligações químicas, vamos observar as forças que atuam nas moléculas: temos as forças intermoleculares, isto é, entre as moléculas, e as forças intramoleculares, que agem no interior dessas moléculas, entre dois ou mais átomos. As forças intermoleculares são as Pontes de Hidrogênio ou Forças de Van der Waals. H - H H - H H - H H - F H - F H - F Já as forças intramoleculares são as famosas ligações químicas do tipo iônica, covalente ou metálica. A molécula da água é formada por Pontes de Hidrogênio que são ligações químicas formadas por um átomo de hidrogênio que é compartilhado entre duas moléculas, portanto, essas pontes são formadas pelas forças intermoleculares. Esse tipo de ligação tem baixa energia e pode ser facilmente rompida com o aumento da temperatura. Os átomos de hidrogênio e oxigênio podem interagir com outras moléculas diferentes dando à água a característica de solvente universal. Àgua Gelo Vapor 13 Regra do Octeto Os gases nobres estão livres porque obedecem à regra do octeto, eles contêm 8 elétrons na sua camada de valência, aquela mais afastada do núcleo. A Regra do Octeto diz que os elementos químicos devem conter sempre 8 elétrons na última camada, fi cando estáveis, como a confi guração dos gases nobres. Então os átomos dos demais elementos químicos devem adquirir estabilidade através das ligações químicas. Como vimos, há três tipos de ligações químicas promovidas pelas forças intramoleculares: » Ligação Iônica – perda ou ganho de elétrons; » Ligação Covalente – compartilhamento de elétrons (normal ou dativa); » Ligação Metálica – átomos neutros e cátions mergulhados numa “nuvem eletrônica”. Ligação Iônica Para ocorrer uma ligação iônica devemos ter a doação e o recebimento de elétrons entre dois átomos. A ligação iônica é responsável pela formação de compostos iônicos. Ocorre entre um átomo metálico e um átomo não metálico e um átomo metálico e um átomo de hidrogênio. Propriedades destes compostos: » São sólidos em condições ambiente; » Apresentam altos pontos de fusão e ebulição; » São condutores de eletricidade quando no estado líquido ou quando dissolvidos em água; » A maioria dos compostos é solúvel em água. Importante! Fórmula Molecular das Substâncias Fórmula química representa o número e o tipo de átomos que constituem uma molécula. É a representação que aponta quantos átomos de cada elemento químico constitui a molécula. Exemplos: H2O (água), CO2 (gás carbônico). A+X B-Y AY BX 14 Unidade: Classificação Periódica dos Elementos Ligação Covalente A ligação covalente acontece quando se combinam dois átomos que possuem uma mesma tendência de ganhar e perder elétrons. Nessas condições, não ocorre uma transferência total de elétrons, ocorre um compartilhamento de pares de elétrons. A ligação covalente ocorre sempre entre dois átomos não metálicos, ou ametal e hidrogênio. Propriedades destes compostos: » São sólidos, líquidos ou gasosos em condições ambiente; » Apresentam baixos pontos de fusão e ebulição (comparados aos iônicos); » São maus condutores de eletricidade, alguns podem conduzir quando em meio aquoso (ionização); » A maioria dos compostos é solúvel em solventes orgânicos. Saiba Mais A ligação covalente pode ser polar ou apolar, conforme indicação abaixo: Ligação apolar quando a diferença de eletronegatividade é igual a zero. Geralmente, acontece em moléculas de átomos iguais. » Cl2, O2 Ligação polar quando a diferença de eletronegatividade é diferente de zero. Geralmente, acontece em moléculas de átomos diferentes. » HCl, H2S Ligação Metálica Na ligação metálica os elétrons distribuem-se sobre os núcleos positivos de átomos metálicos, formando uma nuvem eletrônica responsável pelas propriedades metálicas da matéria constituída. Esta nuvem de elétrons funciona como a ligação metálica, que mantém os átomos unidos formando as chamadas ligas metálicas. As ligas têm mais aplicação do que os metais puros e são cada vez mais importantes para o nosso dia a dia. Alguns exemplos: 1. Bronze (liga de cobre e estanho) 2. Aço comum (liga de ferro e carbono) 3. Aço inoxidável (liga de ferro mais carbono, cromo e níquel) 4. Latão (liga de cobre e zinco) 5. Ouro para fabricação de joias (liga de ouro e cobre) 15 1 Fonte: iStock / Getty Images 2 Fonte: iStock / Getty Images 3 Fonte: iStock / Getty Images 4 Fonte: iStock / Getty Images 5 Fonte: iStock / Getty Images 5 • Introdução • Função Química • Função Inorgânica • Base • Sal • Óxido • Função orgânica Nesta Unidade abordaremos as funções químicas orgânicas e inorgânicas. O principal objetivo desta Unidade é classificar, avaliar e conhecer funções orgânicas e inorgânicas. Leia atentamente o conteúdo desta Unidade, que lhe possibilitará conhecer as dimensões das funções químicas. Aqui você também encontrará uma atividade relacionada com o conteúdo estudado e composta por questões de múltipla escolha. Além disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentose debater questões no fórum de discussão. É extremamente importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando-lhe o aprofundamento de seus estudos sobre os assuntos nesta Unidade tratados. As Funções Químicas 6 Unidade: As Funções Químicas Contextualização Para iniciar esta Unidade, a partir das seguintes ilustrações reflita sobre as diferentes funções e apresentações das substâncias químicas na natureza. Figuras 1, 2 e 3 – Limão, cal, ferrugem e sal de cozinha. Oriente sua reflexão pelas seguintes questões: » Qual a função dessas substâncias? » O que as diferencia ou as une em um mesmo grupo? 7 Introdução Diálogo com o Autor O conhecimento e a classificação das funções químicas são importantes para entender o comportamento das substâncias e como essas reagem, podendo transformar-se em outras. Fonte: Thinkstock / Getty images Função Química Funções químicas são definidas como os grupos de substâncias compostas que apresentam propriedades químicas semelhantes. Os fenômenos de acidez, basicidade, solubilidade em água e reatividade são temas estudados. Os quatro tipos de função inorgânica principais são: óxidos, ácidos, bases e sais, compostos que não possuem cadeia carbônica. 8 Unidade: As Funções Químicas Figura 2. Já os compostos orgânicos apresentam átomos de carbono distribuídos em cadeias, átomos de carbono ligados diretamente ao hidrogênio. Figura 3. 9 Função Inorgânica A base de classificação das funções inorgânicas é a Teoria da Dissociação Iônica, proposta por Arrhenius, em 1884, após realização de experimentos para explicar a condutividade de algumas soluções. De acordo com fatos históricos, Svante Arrhenius concluiu que as soluções iônicas transportavam corrente elétrica pelo fato de que os seus íons se separavam quando colocados em água, constatando que a condutividade elétrica das soluções dependia dos íons responsáveis pelo transporte de carga. Já as substâncias moleculares em água, sofriam o fenômeno da ionização. Daí surgiu o fenômeno da dissociação iônica. Após essa conclusão, Arrhenius descreveu que certos grupos de substâncias inorgânicas liberavam os mesmos cátions quando colocados em água; ao passo que em outros grupos, essas substâncias liberavam os mesmos ânions. As substâncias inorgânicas foram então divididas em grupos menores – ou funções inorgânicas –, conhecidas até hoje como ácidos, bases, sais e óxidos. Observe os dois seguintes experimentos: Temos eletrodos mergulhados em duas soluções diferentes: uma de sacarose e outra de sal de cozinha: Reflita Por que a lâmpada só acende na solução aquosa do sal de cozinha? 10 Unidade: As Funções Químicas Figura 6. Importante! Número de Oxidação (NOX) – para entender o fenômeno da eletroquímica, torna- se necessário saber calcular o número de oxidação das substâncias que são envolvidas em uma reação química. Apresentaremos a seguir alguns exemplos da forma de calcular o Número de Oxidação – mais conhecido como NOX: » Substância simples: quando não há perda, nem ganho de elétrons. H2 NOX H = 0 » Átomo como íon simples: apresenta sua própria carga. Na+ NOX Na = 1+ » Metais alcalinos: 1+ NaCl NOX Na = 1+ » Metais alcalino-terrosos: 2+ CaO NOX Ca = 2+ » Halogênios: 1- Cl NOX Cl = 1- 11 » Calcogênios: 2- CaO NOX O = 2- » Elementos Ag: 1+ AgCl NOX Ag = 1+ » Elementos Zn: 2+ ZnCl2 NOX Ag = 1+ » Elementos Al: 3+ AlCl3 NOX Al = 3+ » Hidrogênio em composto: 1+ H2O NOX H = 1+ » Hidrogênio como hidreto metálico: 1- NaH NOX H = 1- » Oxigênio em composto: 2- H2O NOX O = 2- » Oxigênio ligado a flúor: 1+ e 2+ O2F2 NOX O = 1+ » Oxigênio como peróxido: 1- H2O2 NOX O = 1- Ácido é o grupo que compreende toda substância que libera um íon H+ em água, segundo a teoria de Arrhenius. Contudo, na teoria mais atual de Brønsted-Lowry ácido é toda substância com capacidade de receber um par de elétrons. A partir dessas duas teorias, a de Arrhenius sofreu atualização e hoje podemos dizer que ácido é toda a substância que libera um íon H+ A classificação dos ácidos pode ser realizada de diversas formas e a partir da observação de sua fórmula: A partir da presença ou não de oxigênio, temos: » Hidrácidos que não possuem oxigênio na fórmula. Exemplo: HF » Oxiácidos que possuem oxigênio na fórmula. Exemplo: H2CO3 12 Unidade: As Funções Químicas Levando em consideração o grau de dissociação iônica, observa-se que o cálculo de α nos ácidos é igual ao desenvolvido nas bases. Sendo α – em porcentagem – igual a cem vezes o número de moléculas dissociadas, é dividido pelo número total de moléculas dissolvidas: 50% forteα > → e 5% fracoα < → Dessa forma, os hidrácidos se classificam: Fortes HCl < HBr < Hl Médios: HF Fracos: Os demais Quanto aos Oxiácidos, observando que x é igual ao número de oxigênio, menos o número de hidrogênio, temos: Se x > 1 Fortes como o H2SO4 Se x = 1 Médios como o HClO2 Se x < 1 Fracos como o HClO A nomenclatura dos ácidos também apresenta particularidades de acordo com a sua composição. Para os Hidrácidos utilizamos a seguinte nomenclatura: Ácido + elemento + ídrico Assim: HCl = ácido clorídrico Para os oxiácidos é necessário observar o NOX: Ácido + prefixo + elemento + sufixo NOX Prefixo Sufixo +1 ou +2 hipo oso +3 ou +4 - oso +5 ou +6 - ico +7 hiper ico Fonte: elaborado pela professora conteudista. Cabe ressaltar que quanto menor a quantidade de oxigênio na fórmula, menor será o NOX do elemento que está na posição central; por sua vez, quanto maior a quantidade de oxigênio na fórmula, maior será o NOX. Assim: HClO4 = ácido perclórico (onde o NOX do Cloro será Cl = +7). 13 Base As bases são os compostos que se dissociam em meio aquoso, liberando ânions OH − . Na teoria de Lewis a base é definida como uma substância capaz de doar um par de elétrons. A classificação das bases segue as seguintes regras: Em função de seu grau de dissociação, utilizamos o mesmo cálculo dos ácidos: Para α = 100% fortes. » São as bases formadas por metais dos grupos 1A e 2A, alcalinos e alcalinos terrosos, ou seja, quando o grau de ionização é praticamente 100%. Para α < 5% fracas. » São as bases cujo grau de ionização é, na maioria dos casos, inferior a 5%. Podemos exemplificar com o hidróxido de amônio e os hidróxidos dos metais em geral, excluindo as bases formadas por metais das famílias dos metais alcalinos e alcalinos terrosos. A nomenclatura das bases também apresenta particularidades. Será chamada de hidróxido de + cátion quando o cátion possuir NOX fixo. Exemplo: KOH = Hidróxido de Potássio Será chamada de hidróxido de + cátion + sufixo, ou hidróxido + cátion + NOX – esse representado em algarismo romano – quando o cátion não apresentar NOX fixo. Exemplo: Fe(OH)2 = hidróxido de ferro II, ou hidróxido ferroso 14 Unidade: As Funções Químicas Sal Sais são os compostos que apresentam característica de dissociação em meio aquoso e liberação de um cátion diferente de H +e um ânion específico de OH − . Podem também ser definidos como os compostos resultantes da reação de uma substância ácida e uma substância básica. Tem a propriedade de se tornarem condutores de eletricidade quando dissolvidos em água. A classificação dos sais se faz de acordo com: A presença ou não de oxigênio. Sendo Haloides quando não possuem oxigênio. Exemplo: KBr E Oxissais quando possuem oxigênio. Exemplo: CaCO3 A presença de íons H+ ou íons OH- É sal normal aquele formado pela neutralização completa na reação de um ácido e uma base. Detalhe, esse tipo de sal não possui íon H+ nem OH- Exemplo: HCl + NaOH → NaCl + H2O Já o hidrogenossal – ou hidroxissal – é formado na reação de neutralização quando ocorre neutralização parcial, com sobra de íons H+ ou íons OH-, isso quando o ácido e a base não se apresentam em proporção estequiométrica. Exemplo: H2CO3 + NaOH → NaHCO3 + H2O Há ainda o sal misto, que apresenta mais de um cátion,ou mais de um ânion, os quais diferentes em sua fórmula. Esse sal é formado pela neutralização de um ácido por mais de um tipo de base, ou de uma base por mais de um tipo de ácido. Exemplo: Al(OH)3 + HCl + H2SO4 → AlClSO4 + 3H2O A nomenclatura dos sais segue as seguintes regras: Pela terminação do ácido: Ácido Ânion ídrico eto oso ito ico ato Fonte: elaborado pela professora conteudista. Exemplo: NaCl = Cloreto de Sódio 15 Para oxissais temos: Número de Oxidação (NOX) - Óxidos ácidos e Oxiácidos Oxissais Prefixo Sufixo Sufixo +1 ou +2 hipo oso ito +3 ou +4 - oso ito +5 ou +6 - ico ato +7 hiper ico ato Fonte: elaborado pela professora conteudista. Atenção Os elementos B+3, C+4 e Si+4 são exceções à regra, pois só possuem sufixo "ico" na forma de ácido. Assim, quando sais, usa-se sempre o sufixo "ato", como se segue: NOX N = +3 = Nitrito de Potássio Outra exceção aparece quando na fórmula do sal há um hidrogênio, devendo ser acrescentado o prefixo "bi" ao nome do cátion. Daí temos: NaHCO3 = Bicarbonato de Sódio Óxido Os óxidos são compostos binários que apresentam o oxigênio com número de oxidação igual a -2, sendo o elemento mais eletronegativo da fórmula. As classificações e propriedades de um óxido dependem das características iniciais do elemento formador desse óxido. Vamos à classificação dos óxidos: Óxidos Neutros São aqueles formados por um elemento ametal e oxigênio. Suas características são: » Possuir ligação covalente; » Não reagir com água, base ou ácidos. Exemplo: CO = Monóxido de Carbono 16 Unidade: As Funções Químicas Óxidos Básicos São aqueles formados por um metal e oxigênio. Sua principal característica é possuir ligação iônica. Exemplo: BaO = Óxido de Bário Óxidos Duplos ou Mistos São aqueles formados por dois óxidos provenientes de um mesmo elemento químico. Exemplo: Fe3O4 = Magnetita FeO + Fe2O3 → Fe3O4 Óxidos Ácidos São formados por um elemento ametal e oxigênio. Suas principais características são » Possuir ligação covalente; » Na presença de água, tornar-se um ácido; enquanto na presença de base, tornar-se sal e água. Exemplo: SO2 = Óxido de Enxofre Peróxidos São formados por um elemento qualquer e oxigênio do grupo [ ]22O − Exemplo: Na2O2 = Peróxido de Sódio A nomenclatura dos óxidos segue a seguinte classificação: De prefixo + óxido de + prefixo + elemento Para qualquer óxido. Exemplo: Fe3O4 = Tetróxido de Ferro (3) De óxido de + elemento Para elementos com número de oxidação NOX fixo. Exemplo: Al2O3 = Óxido de Alumínio De óxido + elemento + sufixo, ou óxido de + elemento + NOX (sendo NOX em algarismo romano). Para os elementos que não apresentam número de oxidação NOX fixo. Exemplo: Fe2O3 = Óxido Férricou ou Óxido de Ferro III De anidrido + prefixo + elemento + sufixo. 17 Apenas para os óxidos ácidos e de acordo com o seguinte Quadro: NOX Prefixo Sufixo +1 ou +2 hipo oso +3 ou +4 - oso +5 ou +6 - ico +7 hiper ico Fonte: elaborado pela professora conteudista. Novamente as exceções são os elementos B+3, C+4 e Si+4, onde apenas se usa o sufixo "ico". Exemplo: Mn2O7 = Anidrido Permangânico A nomenclatura dos peróxidos é a seguinte: Regra de ser chamado de Peróxido de + elemento. Exemplo: H2O2 = Peróxido de Hidrogênio Quanto à nomenclatura dos superóxidos: Regra de ser chamado de: Superóxido de + elemento Exemplo: NaOH2 = Superóxido de sódio Óxidos anfóteros são os óxidos básicos na presença de ácidos e os óxidos ácidos na presença de bases. Exemplo: Al2O3 = Óxido de Alumínio 18 Unidade: As Funções Químicas Função orgânica Dado o grande número de compostos orgânicos existentes, foi necessário agrupá-los em funções orgânicas. Assim, as substâncias são classificadas de acordo com a semelhança de suas propriedades e composições, melhorando o estudo desses compostos. As principais funções orgânicas são: » Hidrocarboneto; » Álcool; » Cetona; » Éter; » Ácido carboxílico. Hidrocarboneto Os hidrocarbonetos correspondem à função mais simples da Química orgânica. A partir do seu conhecimento é possível determinar com facilidade as demais funções. O petróleo e o gás natural são exemplos de fontes de hidrocarbonetos. Ponto de partida para a produção de combustíveis, plásticos, corantes e muitos outros produtos largamente utilizados pelo homem. Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados exclusivamente por hidrogênio e carbono. Daí vem o nome hidrocarboneto, hidro = H e carboneto = C. Sua fórmula geral é: CxHy Exemplo: C3H8 = Propano que está presente no gás de conzinha GLP H H H H c c c H H H H C8H18 = Octano (Gasolina) H H H H c c c H H H H H H H c c c H H H H H c c H H 19 Álcool O Álcool é a denominação de uma substância orgânica contendo um ou mais grupos Oxidrila ou Hidroxila (OH) ligados diretamente aos átomos de carbono saturados. O álcool etílico – ou etanol – é de grande importância. Trata-se de componente das bebidas alcoólicas. É considerada uma substância tóxica, pois age no organismo como agente depressivo do sistema nervoso. Apresenta grande importância na indústria química, em processos de laboratório, na fabricação de perfumes e aromas, na produção de solventes e nos combustíveis. A representação de um monoálcool pode ser: Onde: R = Radical OH = Hidroxila Exemplo: CH3 - CH2 - OH Álcool alifático H2C - CH2 Diálcool alifático OH OH Cetona Todo composto orgânico que possui o grupo funcional – CO – é chamado de Cetona. Nos aldeídos e nas cetonas, chamamos esse grupo – CO – de Carbonila. Por esse motivo, os Aldeídos e Cetonas fazem parte do grupo dos Carbonilados. As Cetonas são encontradas em abundância na natureza em flores e frutos. São líquidos que apresentam odor agradável. As diversas Cetonas artificiais e naturais são usadas amplamente na indústria de aromas e fragrâncias como perfumes e aromatizantes. Temos também como exemplo de Cetonas os compostos cetônicos da urina, que são substâncias medicinais. As cetonas possuem o grupo Carbonila – CO – ligado a outros dois átomos de carbono. São exemplos de cetonas: O H3C C CH3 Propanona O CH3 C CH2 CH3 Butanona Ciclobutano 20 Unidade: As Funções Químicas Éter Chamamos de éter a todo composto orgânico que apresenta a cadeia carbônica ligada por Oxigênio – O – entre dois carbonos. Esse oxigênio deve também estar diretamente ligado a dois radicais orgânicos. Entre os compostos classificados como éter mais conhecidos temos o éter dietílico, ou comumente chamado de éter comum. Esse possui característica de ser um líquido altamente volátil, dado que seu ponto de ebulição gira em torno de 35°C. Possui ainda característica de alta inflamabilidade, é incolor e tem odor muito conhecido e característico. É um composto muito utilizado em formulações de solvente de óleos, resinas e tintas. Pela possibilidade de utilização como composto alucinógeno, possui uso restrito. O éter apresenta uma fórmula genérica R – O – R, sendo que R é a representação do Radical, enquanto O é o elemento Oxigênio. Eis algumas fórmulas para exemplificar: 3 3 3 2 2 2 3 CH - O - CH CH - CH - CH - O - CH - CH Ácidos Carboxílicos Os ácidos carboxílicos são compostos orgânicos que apresentam um ou mais grupos – COOH – ligados à cadeia de carbonos. Grupo Funcional C ou simplesmente O HO COOH Entre os ácidos carboxílicos conhecidos, temos o ácido fórmico, que é o ácido mais simples por conter apenas um carbono em sua fórmula. Fórmico é o nome popular do ácido metanoico, por esse ser o elemento presente nas picadas de formigas e abelhas. Concluindo, seguem representações de ácidos carboxílicos: 3 3 2CH - COOH CH - CH - COOH 5 • Introdução • Ciclo de Vida • Prevenção à Poluição • Principais Contaminantes · Nesta Unidade abordaremos as substâncias químicas e suas interações com o meio ambiente. O principal objetivo aqui é compreender como a matéria interage com o meio ambiente, abordandoos temas ar, água e solo. Leia atentamente o conteúdo desta Unidade, que lhe possibilitará conhecer as dimensões das substâncias químicas e suas interações com o meio ambiente. Aqui você também encontrará uma atividade relacionada com o conteúdo estudado e composta por questões de múltipla escolha. Além disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no fórum de discussão. É extremamente importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando-lhe o aprofundamento de seus estudos sobre os assuntos tratados nesta Unidade. As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente 6 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente Contextualização Para iniciar esta Unidade, a partir das seguintes ilustrações, reflita sobre a resposta do meio ambiente frente às interações com determinadas substâncias químicas: Fonte: iStock / Getty Images Oriente sua reflexão pelas seguintes questões: » Por que isso acontece? » Quais fenômenos estão envolvidos nessas imagens? » Como controlar tais situações? 7 Introdução As substâncias químicas têm se tornado indispensáveis em nossas vidas, mantendo muitas de nossas atividades, prevenindo e controlando numerosas doenças e aumentando a produtividade agrícola. Os benefícios são incalculáveis, mas, por outro lado, elas podem colocar em risco nossa saúde e contaminar nosso ambiente. A natureza, o número e a quantidade de substâncias químicas usadas nos países variam largamente, de acordo com características peculiares a cada um, sua economia, seu parque industrial e sua agricultura. Milhares de substâncias químicas são sintetizadas todos os anos para avaliar se oferecem vantagens sobre suas predecessoras e se são comercialmente viáveis. Estima- se que aproximadamente 100 mil substâncias químicas estejam disponíveis comercialmente e cerca de 2 mil novas substâncias entrem no mercado a cada ano. O cenário químico está em constante mudança com produtos e substâncias novas substituindo os antigos e as quantidades produzidas e usadas variam conforme sua eficácia e demanda. Muitas substâncias têm efeitos tóxicos potenciais tanto à saúde quanto ao ambiente. Há riscos associados à exposição durante os processos de produção, armazenamento, manuseio, transporte, uso e disposição, bem como de derramamento acidental ou descarte ilegal. Quando introduzidas de forma inadequada no ambiente as substâncias químicas podem ressurgir como poluentes no ar que respiramos, na água que bebemos e nos alimentos que ingerimos. Podem afetar nossos rios, lagos e florestas e causar danos à vida selvagem, mudando o clima e os ecossistemas. Todos nós estamos expostos a substâncias químicas tóxicas. Os danos que podem c-ausar dependem de quantidade, duração e frequência da exposição, bem como da toxicidade inerente à substância e da sensibilidade do indivíduo. A quantidade pode ser pequena, mas algumas substâncias acumulam-se no organismo por longos períodos. Os efeitos da exposição a algumas substâncias podem ser notados após vários anos da exposição, embora efeitos relativos à exposição curta também possam ocorrer frequentemente e em concentrações elevadas. Crianças, idosos, mulheres grávidas e pessoas enfraquecidas por enfermidades podem ser mais suscetíveis que adultos saudáveis. Prevê-se grande crescimento da indústria química nos próximos anos, tanto em países desenvolvidos como nos em desenvolvimento. A segurança química, que inclui a prevenção e o gerenciamento dos riscos químicos, é essencial para que esse crescimento seja benéfico e não catastrófico para o homem e para o ambiente. Fonte: Relatório do Programa Internacional de Segurança Química da Organização Mundial da Saúde, 2008 8 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente Ciclo de Vida O percurso, ou caminho que um elemento químico essencial à vida realiza no meio ambiente é conhecido como ciclo biogeoquímico. Podemos citar como exemplos o ciclo da água, do nitrogênio, do oxigênio, do fósforo, do cálcio, do carbono e do enxofre. O termo vem do fato de que existe um movimento cíclico dos elementos químicos essenciais que formam os organismos vivos no ambiente geológico onde acontecem as mudanças químicas. Os elementos são absorvidos ao longo do ciclo e reciclados a partir de bióticos que são componentes que vêm dos seres vivos, contando ainda com componentes abióticos da biosfera, como ar, água e solo. Os elementos químicos e os compostos químicos através dos ciclos biogeoquímicos transitam entre os organismos e ambientes nas mais diversas partes do Planeta. Fonte: iStock / Getty Images O estudo e a avaliação dos ciclos biogeoquímicos ajudam a identificar possíveis impactos ambientais causados pela introdução de substâncias potencialmente perigosas nos diferentes ecossistemas. As interações entre os organismos vivos e o ambiente caracterizam-se por uma constante mudança dos elementos em uma atividade cíclica. Esse fenômeno é considerado cíclico em relação ao processo químico, dado que os mesmos compostos químicos alterados se reconstituem ao final do ciclo. Há uma espécie de troca contínua entre os meios abiótico e biótico, sendo esse intercâmbio de tal forma equilibrado, em relação à troca de elementos nos dois sentidos, que os dois meios se mantêm praticamente constantes (ROSA; MESSIAS; AMBROZINI, 2003). A partir daí temos a teoria da magnificação biológica, ou popularmente conhecida como bioacumulação, que é o processo pelo qual as substâncias tóxicas e não biodegradáveis podem permanecer se acumulando ao longo da cadeia alimentar, pois os seres que participam desse processo não têm capacidade para metabolizá-las 9 Fonte: iStock / Getty Images Saiba Mais Fatores de toxicidade: Dose: a dose letal causa a morte de um organismo. Nos humanos, a dose letal de uma dada substância tóxica depende dos fatores como a idade, o sexo, o estado de saúde, a eficiência de desintoxicação e a sensibilidade de cada indivíduo; Solubilidade: » Substâncias tóxicas solúveis na água são facilmente absorvidas pelos organismos a partir do meio, mas também são relativamente fáceis de eliminar; » Já substâncias tóxicas solúveis em lipídeos acumulam-se nas células e tecidos e são mais difíceis de eliminar. Bioacumulação: é a soma sucessiva da ação de um poluente por via direta ou por via alimentar, sendo muito frequente nos organismos aquáticos. Bioampliação: » Causada pela acumulação de compostos tóxicos nos tecidos, muito grave para os consumidores de topo das cadeias alimentares, onde são registrados os mais graves problemas de toxicidade – a concentração de certas substâncias aumenta de nível trófico para nível trófico, ao longo das cadeias alimentares, afetando organismos que não foram diretamente expostos ao composto; » O aspecto mais grave da bioacumulação e da bioampliação é o de que sintomas não se manifestam até que as concentrações no organismo sejam suficientemente elevadas para causar problemas graves de saúde. Interação com outras substâncias: Sinergismo – quando o efeito combinado das duas substâncias é muito superior à soma dos efeitos de cada uma das substâncias, especificamente quando essas atuam isoladamente. A presença de um nutriente aumenta ou facilita a absorção de outro. Definitivamente a interação das substâncias multiplica o efeito da substância tóxica; Antagonismo – quando a interação entre as substâncias reduz o efeito da substância tóxica. A presença do nutriente causa a indisponibilidade de outro nutriente, mesmo que esse esteja presente em quantidade suficiente no ambiente (fonte: http://biohelp.blogs.sapo.pt/861.html). 10 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente A cadeia alimentar é constituída de três principais níveis tróficos: » Produtores, » Consumidores – de diversas ordens; e » Decompositores. Fonte: portalescolar.net Os produtores são caracterizadospelos organismos vivos capazes de produzir o próprio alimento, ou seja, os autótrofos, que são, como exemplo dos vegetais, as algas e as cianobactérias; Os próximos da cadeia alimentar são os consumidores primários, que se alimentam de produtores. Nesse momento aparecerem as ordens, os consumidores secundários, que se alimentam de consumidores primários e consumidores terciários, que se alimentam de consumidores de segunda ordem e assim sucessivamente; Por fim, tem-se os organismos decompositores, que consomem resíduos de vegetais e animais mortos, encerrando o ciclo alimentar e devolvendo nutrientes ao meio ambiente. No ciclo alimentar os produtores podem assimilar quantidades de substâncias tóxicas que estão dispersas no ambiente, que podem – ou não – ser tóxicas para esse nível. No decorrer da cadeia alimentar, os produtores serão consumidos e a quantidade de substância tóxica que foi assimilada no início do processo permanecerá fixada em seus organismos, pois, como vimos, essa substância não é metabolizada, dado que o organismo não tem capacidade para isso. O ciclo segue com um organismo vivo consumindo outro e os poluentes vão se acumulando no decorrer da cadeia alimentar. Os seres que mais se prejudicam nesse processo, ou seja, que mais sentem os efeitos desse acúmulo são os consumidores finais, pois ingerem mais poluentes do que todos os outros participantes dessa cadeia alimentar. Entre os poluentes não biodegradáveis que se acumulam ao longo da cadeia, merecem destaque: Mercúrio, chumbo e cádmio, conhecidos também como metais pesados. São os elementos que estão frequentemente presentes em processos industriais e nos seus resíduos sólidos depositados de forma irregular no meio ambiente; 11 » Compostos organoclorados presentes nos inseticidas e insumos agrícolas; » Cloreto de vinila, substância muito usada na produção de plásticos; e » Compostos organofosforados, utilizados na produção de pesticidas. Os seres humanos têm sua saúde exposta a sérios riscos, pois muitas vezes aparecem como consumidores terciários na cadeia alimentar, levando em consideração os processos de bioacumulação. As substâncias tóxicas provocam doenças nos tecidos humanos, como cânceres, lesões no sistema pulmonar, esterilidade, danos aos sistemas nervoso e muscular, doenças de pele, distúrbios no sistema renal, danos à medula óssea e outras séries de complicações. Para conhecer mais sobre esse assunto é muito interessante assistir ao filme norte- americano chamado Erin Brockovich, de 2000 e dirigido por Steven Soderbergh. Ração bovina com antibióticos Contaminação do solo Subistâncias passam para o gado Subistâncias passam para o ser humano Contaminação no ambiente aquático 12 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente Prevenção à Poluição A prevenção à poluição e geração de resíduos são ações que promovem a redução da geração de poluentes na fonte produtora, ajudando na diminuição da utilização de recursos naturais, no esgotamento de matéria-prima, promoção de impactos ambientais significativos e diminuição da probabilidade de acidentes ambientais e doenças causadas por substâncias tóxicas despejadas no meio ambiente. A adoção desse princípio de prevenção à poluição ajuda a caracterizar de maneira eficiente a geração de seus resíduos e o caminho para a sua disposição final, reduzindo problemas como passivos ambientais, melhorando as condições de trabalho de seus colaboradores e dando nova vida à imagem corporativa junto ao público consumidor. A prevenção à poluição é uma ferramenta que combina duas preocupações ambientais: o uso sustentável dos recursos ambientais e o controle da poluição. O princípio dos 3R – Reduzir, Reutilizar e Reciclar – é uma ferramenta de qualidade que proporciona meios para evitar a poluição, reduzir de maneira significativa a geração dos resíduos e destiná-los de forma correta e sem prejuízo ao meio ambiente. 3Rs Reduzir Reutilizar Reciclar Atualmente já se estendeu tal princípio a 7R – Redução, Reutilização, Retrabalho, Recondicionamento, Reciclagem, Remanufatura e Logística Reversa. 7Rs Redução Reutilização Retrabalho Reciclagem Remanufatura Logística Reversa Recondicionamento Essas ferramentas auxiliam de forma eficaz e eficiente no processo de classificação e controle da poluição, caracterizando o resíduo gerado e realizando de forma consistente um inventário de emissões para o controle desses processos. As práticas mais rápidas e utilizadas no trabalho das organizações para prevenção à poluição são: modificação de equipamentos; substituição de materiais de uso e matérias-primas; conservação de energia não reutilizável e busca por substituição para alternativas de energia limpa; reuso e reciclagem de resíduos; estabelecimento de planos de manutenção preventiva e preditiva nos equipamentos. Cabe também à organização sempre cobrar que seus clientes e fornecedores adotem medidas como essas para que tais cuidados se tornem globalizados. 13 Saiba Mais O Governo do Estado de São Paulo, junto da Secretaria de Estado do Meio Ambiente e Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb) elaboraram e disponibilizaram um manual de implementação de um programa de prevenção à poluição? Esse manual apresenta uma metodologia de apoio para o planejamento e desenvolvimento de um programa de Prevenção à Poluição (P2), que pode ser adaptada às condições específicas de qualquer empresa interessada. A P2 refere-se a qualquer prática, processo, técnica e tecnologia que visem a redução, ou eliminação em volume, concentração e toxicidade dos poluentes na fonte geradora. Inclui também modificações nos equipamentos, processos ou procedimentos, reformulação ou replanejamento de produtos, substituição de matérias-primas, eliminação de substâncias tóxicas, melhorias nos gerenciamentos administrativos e técnicos da empresa e otimização do uso das matérias-primas, energia, água e outros recursos naturais. A implementação em ações de P2 pela empresa implica no desenvolvimento de um programa que inclui desde o comprometimento da direção da empresa com os princípios da P2, até a avaliação do desempenho desse programa. Além disso, P2 representa um processo de melhoria contínua, ou seja, ao final do programa, novas metas são estabelecidas, reiniciando-se novamente o ciclo de implementação. » O que você tem feito no seu dia a dia para não gerar resíduos sólidos? » E no caso de gerar esses resíduos, o que você tem feito para tratá-los?Principais Contaminantes Os agentes poluentes podem ser de natureza química, biológica, ou sob a forma de energia, como nos casos de luz, calor, ou radiação. Fonte: Thinkstock /Getty Images A ação indevida desses contaminantes na água, ar e solo provoca um efeito negativo no seu equilíbrio, causando danos à saúde humana, aos seres vivos e ao ecossistema. A seguir serão listados alguns importantes contaminantes da água, do ar e do solo. 14 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente Água: Fonte: Thinkstock /Getty Images Muitas são as substâncias que podem ser encontradas na água. As periculosidades para os organismos e as doenças que podem causar estão diretamente ligadas à quantidade do componente que foi depositada e assimilada pelo organismo, além da sensibilidade do organismo ao elemento em questão. Podemos encontrar, principalmente: Alumínio Elemento que pode causar problemas ósseos, anemia e lesão hepática, nos casos mais severos, doenças do sistema neurológico e renal; Arsênico Apresenta-se associado a problemas digestivos, neurológicos e dermatológicos; Bismuto Quando presente em teores elevados, pode causar danos neurológicos; Cálcio Quando presente em concentrações acima de 80mg/L, apresenta sintomas como cefaleia, náuseas, vômitos, olhos vermelhos, hipertensão e convulsões; Cloro e seus derivados: Eliminam microrganismos, protozoários, bactérias e minerais indesejáveis, como ferro e manganês. Todavia,um ponto negativo na utilização do cloro é que, em presença de substâncias orgânicas, pode formar compostos carcinogênicos, como o clorofórmio. Outro composto formado pelo cloro, a cloramina, se em concentrações elevadas, pode indicar um distúrbio na hemoglobina e anemia em seres humanos; Cobre Aparece dos canos de cobre corroídos, da poluição industrial e agrícola, além de compostos utilizados no tratamento de algas. Pode causar destruição das hemácias e lesões no fígado; Chumbo Quando depositado em excesso no meio ambiente, pode persistir mesmo com o tratamento da água, ocasionando doenças como anemia, anorexia, cólica, fraqueza, dores musculares e articulares, além de convulsões; Magnésio Em excesso pode estar associado ao bloqueio da transmissão no sistema neuromuscular; Mercúrio Acumula-se no sistema nervoso central, causando tremores e paralisias; Microrganismos O cloro é adicionado na água, ainda que não seja um meio ambiente ideal para multiplicação biológica, pode transportar protozoários, bactérias e outros microrganismos; Zinco Elemento que, em excesso, pode causar anemia pela destruição de células vermelhas, além de náuseas e vômitos. O acúmulo crônico pode trazer problemas no sistema neurológico. 15 Ar: Fonte: Thinkstock /Getty Images Da mesma forma, muitas são as substâncias provenientes de fontes poluidoras que podem ser encontradas no ar, lançando produtos e partículas na atmosfera. Podemos encontrar, principalmente: Amoníaco Substância que se apresenta como um gás incolor, não inflamável, possui cheiro característico e sufocante, é um elemento altamente tóxico, muito corrosivo e com boa solubilidade em água. Pode ser facilmente condensado em um líquido na ação de pressão em temperatura baixa, sendo largamente utilizado como gás de arrefecimento; Biológico Compostos encontrados em várias concentrações e em diversos tipos de ambiente, desde domésticos, industriais, escolas até escritórios. Os seres vivos têm flora microbiológica própria e podem liberar fungos, vírus e bactérias no ar. Os locais úmidos permitem o crescimento de patógenos e o ar pode ser uma fonte de disseminação; Campos Eletromagnéticos As ondas eletromagnéticas se disseminam no ar e podem provocar efeitos que variam desde a estimulação dos nervos e músculos, até o aquecimento dos tecidos; Dióxido de Carbono Um gás incolor, de característica inodora e não inflamável; substância resultante do processo de combustão completa de combustíveis fósseis e de processos metabólicos; Dióxido de Enxofre Um gás incolor e inodoro, mas que apresenta um cheiro característico quando em altas concentrações. É produzido pela combustão de combustíveis fósseis, como carvão e óleo, que ainda são recursos muito utilizados em processos industriais. Esse elemento também é produzido quando um composto com enxofre é queimado; Formaldeído Pertence ao grupo orgânico dos aldeídos, onde tem-se uma grande família de compostos chamada substâncias orgânicas voláteis. É caracterizado à temperatura ambiente como um gás incolor e que apresenta odor pungente. É solúvel em água e muito reativo. Pode ser encontrado como gás, vapor e como polímero sólido. Por ser muito solúvel em água, pode irritar partes do corpo que contenham boa concentração de umidade, como os olhos. É produzido por combustão incompleta de hidrocarbonetos, como o gás natural, que é uma das fontes desse poluente; Monóxido de carbono: Apresenta-se como um gás incolor, inodoro e insípido. Gases emitidos pelo escapamento de veículos e processos industriais que utilizam combustíveis orgânicos são as principais fontes desse poluente; Óxido e dióxido de nitrogénio: O óxido de nitrogénio é um gás venenoso, inodoro e incolor, produzido em combustão e que se combina com o oxigénio, produzindo o dióxido de nitrogénio, outro um gás muito poluente e de cheiro forte. Esse composto absorve a luz do Sol e forma a névoa observada no horizonte de grandes cidades; Partículas suspensas: São as que se encontram suspensas no ar, resultantes de uma mistura de substâncias sólidas ou substâncias sob forma líquida, as quais presentes em suspensão no ar. Podem ser inaláveis se pequenas o bastante para passar pelas vias superiores e alcançarem os pulmões, causando males respiratórios 16 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente Solo Fonte: Thinkstock /Getty Images Podemos encontrar, principalmente: Resíduos industriais: São produtos químicos, combustíveis, metais pesados e outros elementos descartados no solo de forma incorreta e desordenada. O tratamento do solo é possível com a demanda da utilização de muitos recursos e tempo. Essa contaminação acarreta outro problema grave, a contaminação da água. Tais resíduos podem atingir fácil e silenciosamente os lençóis freáticos, contaminando a água; Fonte: Thinkstock /Getty Images 17 Lixão: Os terrenos que foram utilizados como áreas de lixões apresentam vários problemas, como a contaminação por diversos tipos de poluentes e o risco de explosão, pois o processo de decomposição de lixo orgânico gera a produção de gases inflamáveis. Esse processo pode ser evitado quando a deposição de resíduos é realizada de forma controlada, como o processo dos aterros sanitários; Fonte: Thinkstock /Getty Images Resíduo Eletrônico: Quando no solo, esse material proveniente de produtos eletroeletrônicos libera seus componentes químicos, que são resíduos altamente prejudiciais à saúde; Fonte: Thinkstock /Getty Images 18 Unidade: As Substâncias Químicas e suas interações com o meio ambiente Pesticidas e agrotóxicos: A manutenção de um solo livre de poluentes e agentes tóxicos garante a sanidade da população. Exemplos dessas substâncias são os inseticidas, utilizados no combate aos insetos transmissores de doenças contagiosas; os herbicidas, empregados na destruição de ervas não desejáveis; fungicidas, combatendo os fungos que ameaçam o desenvolvimento das culturas; Fonte: Thinkstock /Getty Images Elementos Radioativos Acidentes em usinas nucleares, ou descartes de equipamentos que possuem elementos radioativos podem deixar o solo contaminado por séculos. Por esse motivo, embora existam poucos casos, quando ocorrem geram problemas gravíssimos. Quando uma pessoa entra em contato com o solo com esse tipo de contaminação, pode morrer ou desenvolver diversos tipos de câncer. Saiba Mais Que pessoas ou organizações que geram poluição de forma desordenada podem ser alvos de multas pesadas, ou até mesmo prisão? Afinal, contaminar o meio ambiente se caracteriza como um crime ambiental. A poluição ocasionada pela geração de resíduos pode provocar, por exemplo, a extinção de espécies animais e vegetais. Assim, Brasil, Índia e China, que são países em grande desenvolvimento e acelerado processo industrial, apresentam muitos casos de poluição ambiental pela geração desenfreada de resíduos. 5 • Introdução • Gestão Ambiental • Meio Ambiente • Resíduos Sólidos · Abordaremos um tema bem atual, a gestão ambiental. O principal objetivo aqui é levantar operações, seus respectivos aspectos e impactos ambientais. Leia atentamente o conteúdo desta Unidade, que lhe possibilitará conhecer as dimensões da gestão ambiental. Aqui você também encontrará uma atividade relacionada com o conteúdo estudado e composta por questões de múltipla escolha. Além disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no fórum de discussão. É extremamente importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando-lhe o aprofundamento de seus estudos sobre os assuntos tratados nesta Unidade. Gestão Ambiental 6 Unidade: Gestão Ambiental Contextualização Para iniciar esta Unidade, a partir da seguinte ilustração reflita sobre os resíduos gerados pelas atividades do dia a dia e seu destino final: Fonte: iStock / Getty Images Oriente sua reflexão pelas seguintes questões: » Por que isso acontece?