Relatório de TCR 1

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Introdução
 O carvão ativado é um material constituído basicamente de carbono e possui milhares de pequeninos poros em sua estrutura, o que lhe dá uma grande capacidade de adsorção, ou seja, as moléculas de gases e líquidos de outras substâncias ficam retidas em sua superfície. Visto que possui tantos poros, a sua enorme área de superfície fornece vários lugares de ligação.
 A adsorção pode ocorrer de duas maneiras: química ou física. A adsorção química ou quimissorção ocorre por meio de ligações químicas, principalmente covalentes, e a adsorção física ou fisissorção ocorre por meio de interações intermoleculares do tipo Van der Waals, como a força de dipolo induzido e a de dipolo permanente.
 Assim, o carvão ativado é usado em uma infinidade de áreas com o objetivo de remover cor e odor de determinados materiais por meio da adsorção. Algumas dessas áreas são: purificação de água, tratamento do ar contra gases poluidores, como em filtros de indústrias; no tratamento de resíduos industriais, como a reciclagem de águas industriais; na indústria farmacêutica, na indústria química, tratamento de efluentes, catálise, na indústria alimentícia e na adsorção de gases, sendo que um exemplo muito comum é ao retirar odores de geladeiras.
 O carvão vegetal também pode ser usado para retirar cor e odor dos materiais por meio da adsorção, pois ele também é poroso. No entanto, ele é menos eficiente, pois a porosidade do carvão ativado é bem maior. O carvão ativado é produzido por meio de materiais orgânicos, tais como madeira, casca de coco, bagaço de cana-de-açúcar, palha de milho, casca de arroz, entre outros. Essas matérias-primas são carbonizadas em atmosfera inerte e depois passam por um tratamento térmico e/ou químico. Faz-se a ativação, que é a retirada de materiais que estejam obstruindo os poros.
 Visto que o carvão é tão usado no cotidiano, nos laboratórios e em atividades industriais, trata-se de um assunto importante que os alunos precisam saber. Portanto, a atividade a seguir pretende demonstrar visualmente como ocorre a purificação dos materiais por meio da adsorção sobre o carvão ativado.
Fundamentação Teórica
 O ato de colocar carvão no interior da geladeira para retirar odores desagradáveis compreende um saber popular bastante conhecido e útil. Tais odores decorrem da presença de substâncias voláteis que se desprendem ou que são produzidas na decomposição dos alimentos, mesmo em baixa temperatura. Ao colocar carvão nesse ambiente, essas substâncias são retidas em sua superfície, diminuindo assim a concentração delas e a intensidade de seus odores. Uma das vantagens de usar o carvão para esse propósito é que ele pode ser reutilizado várias vezes, cabendo aquecê-lo quando saturado para desprender as substâncias nele aderidas e recolocá-lo novamente no interior da geladeira.
 A figura abaixo ilustra o fenômeno da adsorção sobre carvão: as bolinhas coloridas representam moléculas de gases hipotéticos A e B que circulam no interior da geladeira e que são adsorvidas na superfície do carvão (bolinhas pretas) após certo tempo.
 Devido à sua composição química e área superficial, o carvão apresenta uma propriedade importante chamada adsorção, que consiste na retenção de substâncias líquidas, gasosas ou dissolvidas em sua superfície. O fenômeno difere da absorção, pois ocorre somente na superfície do material. Em algumas situações, é difícil avaliar se um fenômeno é adsorção ou absorção, sendo mais prudente dizer que houve sorção simplesmente. No caso dos fenômenos que envolvem o carvão, no entanto, prevalece o fenômeno da adsorção, a qual é explicada com base em dois tipos de interação: adsorção física (fisissorção) e adsorção química (quimissorção). A distinção pode ser basicamente atribuída à natureza e intensidade das interações que ocorrem entre o material que adsorve (adsorvente) e o material que é adsorvido (adsorvato). Na fisissorção, a interação ocorre por forças intermoleculares do tipo Van der Waals (interação de dispersão ou dipolo induzido, também chamada de forças de London, e interação dipolo-dipolo, por exemplo). Na quimissorção, a união ocorre por meio de ligações químicas (normalmente covalentes), que tendem a um número de coordenação máximo com o substrato. Os valores típicos da entalpia da adsorção física estão na faixa de 20 kJ mol-1, enquanto que, na adsorção química, esse valor é da ordem de 200 kJ mol-1 (Atkins, 1997). Normalmente, as interações presentes na adsorção física também estão presentes quando ocorre adsorção química. Por isso, é mais adequado descrever o processo de adsorção como uma combinação desses dois tipos de interação (Guilarduci e cols., 2006).
 O carvão é um material formado por cadeias de carbono em cujas extremidades podem existir vários elementos, sendo mais comuns o oxigênio e o hidrogênio, constituindo grupos funcionais carbonila, carboxila, hidroxila e enóis. Existem vários tipos de carvão, sendo as principais diferenças decorrentes da forma de obtenção, da porosidade e da área superficial. Os mais comuns são o carvão mineral, o vegetal e o ativado. O utilizado para retirar odores do interior das geladeiras é o vegetal, o qual é obtido por meio da carbonização da madeira, geralmente eucalipto, a uma temperatura média de 500 oC. Essa carbonização pode ocorrer durante vários dias em fornos com ciclos alternados de aquecimento e resfriamento e controle da entrada de oxigênio/ar. Nesse processo, cerca de 30 a 40% da madeira produz carvão vegetal, enquanto o restante produz gases, os quais podem ser recolhidos por meio de sistemas de condensação de vapores, mas na maioria das vezes são liberados para a atmosfera (Brito, 1990).
Materiais e Métodos
 Materiais: Béquer para preparar 500 mL de refresco artificial, dois erlenmeyers ou bequers, duas folhas de papel filtro qualitativa, funis ou suporte de filtro para escoar, espátula, um pacote de refresco de uva, um pacote de refresco de morango e um pacote de refresco de manga.
 Procedimento: Foram preparados cerca de 500 mL de refresco conforme as instruções no rótulo da embalagem. Em um erenmeyer colocou-se uma colher de chá com carvão ativado. O carvão foi pesado e o peso anotado. Adicionou-se o volume de 50 mL de refresco e mais 50 mL de água destilada. A solução foi agitada e deixada no agitador por 45 minutos. Foi deixada em repouso por 10 minutos. Filtrou-se as duas suspensões para separar o carvão do refresco. Foi com parada a coloração das soluções filtradas com a do refresco original.
Resultados e discussões
Foram feitas duas soluções, uma com o refresco de morango e uma com refresco de uva, com 1,0085g e 1,0664g de carvão ativado respectivamente. Ao misturar o carvão ativado com os refrescos, obteve-se uma solução de cor preta. Após o procedimento realizado, obteve-se os seguintes resultados:
	REFRESCO
	ANTES DA FILTRAÇÃO
	DEPOIS DA FILTRAÇÃO
	UVA
	Cor roxa e escura
	Solução de aspecto turvo e coloração um pouco azulada.
	MORANGO
	Cor vermelha
	Aspecto levemente turvo e sem coloração.
 A coloração diminuiu de intensidade devido à alta porosidade do carvão ativado, que disponibiliza uma área superficial maior de interação entre os corantes, por exemplo, com os poros do carvão; além disso, há outro fator que aumenta essa capacidade de purificação, que é o fato de os compostos orgânicos presentes nessas soluções possuírem propriedades hidrofóbicas, além de, por outro lado, também possuírem grande afinidade com o carvão. 
 A solução de refresco de morango descorou mais intensamente por possuir substâncias que podem ser melhor retidos pelo carvão.
 
Conclusão
Conclui-se que o carvão ativado possui uma adsorção dos corantes eficiente, ocorrendo assim a adsorção no material, na qual o corante fica retido na superfície do carvão e deixa por fim a solução sem coloração ou com uma coloração menos intensa.
Referências
ALVARENGA, W.F. Produção de carvão ativado a partir da palha de milho e sua aplicação na adsorção de metais pesados.2007. Dissertação (Mestrado)- Universidade Federal de São João Del Rei, São João Del Rei, 2007.
ATKINS, P.W. Físico-Química. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1997, v. 3, p. 106.
BENDEZÚ, S.; OYAGUE, J.; ROMERO, A.; GARCÍA, R.; MUÑOZ, Y. e ESCALONA, N. Chromium adsorption from tannery effluents by activated carbons prepared from coconut shells by chemical activation with KOH and ZNCl2. Journal of the Chilean Chemical Society, n. 4, p. 677-684, 2005.
https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/adsorcao-sobre-carvao-ativado.htm
BRITO, J.O. Carvão vegetal no Brasil: gestões econômicas e ambientais. São Paulo Energia, n. 64, 1990.
SOARES, J.L. Remoção de corantes têxteis por adsorção em carvão mineral ativado com alto teor de cinzas. 1998. Dissertação (Mestrado)- Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1998.
TEIXEIRA, V.G., COUTINHO, F.M.B. e GOMES, A.S. Principais métodos de caracterização da porosidade de resinas a base de divinilbenzeno. Química Nova, v. 24, n. 6, p. 808-818, 2001.