Química Interdisciplinar - Unidade I

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Autor: Prof. André Ricardo Ramos
Colaboradoras: Profa. Sabrina Martins Boto
 Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano
Química Interdisciplinar
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Professor conteudista: André Ricardo Ramos
Químico, bacharel e mestre pela Universidade Federal do Paraná (UFPR). Atuou como professor em cursinhos e na 
Educação de Jovens e Adultos (EJA) lecionando Química e Física.
Iniciou como professor do Ensino Superior em 2006 no ciclo básico dos cursos de Engenharia da Universidade 
Paulista (UNIP), ministrando diversas disciplinas nas áreas de Química, Física, Informática e Cálculo. Lecionou, ainda, 
Matemática Aplicada para o curso de Farmácia, além de ser professor conteudista dos cursos de Química e de 
Matemática da UNIP Interativa.
Em seu período de formação trabalhou na área de desenvolvimento de catalisadores bioinorgânicos pela UFPR e 
realizou pesquisas no desenvolvimento de sensores eletroquímicos na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). 
Possui trabalhos apresentados em congressos nacionais e internacionais, bem como publicações em revistas 
especializadas nesses assuntos.
© Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou 
quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem 
permissão escrita da Universidade Paulista.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
R175q Ramos, André Ricardo.
Química Interdisciplinar. / André Ricardo Ramos – São Paulo: 
Editora Sol, 2018.
116 p., il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XXIV, n. 2-041/18, ISSN 1517-9230.
1. Química interdisciplinar. 2. Processos químicos. 3. Ciência dos 
materiais. I. Título.
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Prof. Dr. João Carlos Di Genio
Reitor
Prof. Fábio Romeu de Carvalho
Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças
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Vice-Reitora de Unidades Universitárias
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Vice-Reitora de Graduação
Unip Interativa – EaD
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 Material Didático – EaD
 Comissão editorial: 
 Dra. Angélica L. Carlini (UNIP)
 Dra. Divane Alves da Silva (UNIP)
 Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR)
 Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT)
 Dra. Valéria de Carvalho (UNIP)
 Apoio:
 Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD
 Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos
 Projeto gráfico:
 Prof. Alexandre Ponzetto
 Revisão:
 Juliana Mendes
 Ana Fazzio
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Sumário
Química Interdisciplinar
APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7
INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................7
Unidade I
1 INTERDISCIPLINARIDADE NO ENSINO DE QUÍMICA ............................................................................9
1.1 Tópicos de Química como ciência interdisciplinar: o Sistema Terrestre ........................ 11
1.1.1 Atmosfera................................................................................................................................................... 12
1.1.2 Hidrosfera ................................................................................................................................................... 18
1.1.3 Litosfera ...................................................................................................................................................... 20
1.1.4 Biosfera ....................................................................................................................................................... 23
2 TRATAMENTO DE EFLUENTES ...................................................................................................................... 24
2.1 Estações de tratamento de água (ETA) ........................................................................................ 24
2.2 Técnicas utilizadas em tratamentos de efluentes ................................................................... 25
2.2.1 Métodos físicos de tratamento ......................................................................................................... 25
2.2.2 Métodos químicos de tratamento ................................................................................................... 28
2.2.3 Métodos biológicos de tratamento ................................................................................................. 34
3 CORROSÃO ......................................................................................................................................................... 35
3.1 Reações de oxirredução e Eletroquímica .................................................................................... 36
3.2 Tipos de corrosão .................................................................................................................................. 39
3.2.1 Corrosão eletroquímica ........................................................................................................................ 40
3.2.2 Corrosão química .................................................................................................................................... 43
3.2.3 Corrosão eletrolítica .............................................................................................................................. 44
3.3 Taxa de corrosão ................................................................................................................................... 45
3.4 Revestimentos e prevenção ............................................................................................................. 47
3.4.1 Revestimentos orgânicos ..................................................................................................................... 47
3.4.2 Revestimentos inorgânicos não metálicos ................................................................................... 48
3.4.3 Revestimentos metálicos ..................................................................................................................... 48
4 COMBUSTÃO ..................................................................................................................................................... 50
4.1 Combustíveis e propriedades ........................................................................................................... 51
4.1.1 Combustíveis sólidos ............................................................................................................................. 52
4.1.2 Combustíveis líquidos ........................................................................................................................... 53
4.1.3 Combustíveis gasosos ........................................................................................................................... 56
4.2 Tipos de combustão ............................................................................................................................. 57
4.2.1 Estequiometria das reações de combustão .................................................................................. 57
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Unidade II
5 BIOTECNOLOGIA E NANOTECNOLOGIA ...................................................................................................66
5.1 Conceitos e histórico da Biotecnologia....................................................................................... 66
5.2 Áreas de concentração da Biotecnologia e aplicações ......................................................... 67
5.2.1 Biotecnologia animal ............................................................................................................................ 67
5.2.2 Biotecnologia vegetal ........................................................................................................................... 68
5.2.3 Biotecnologia industrial ....................................................................................................................... 69
5.2.4 Biotecnologia da saúde ........................................................................................................................ 69
5.2.5 Biotecnologia ambiental ...................................................................................................................... 70
5.3 Conceitos e histórico da Nanotecnologia .................................................................................. 71
5.4 Aplicações da Nanotecnologia ....................................................................................................... 73
6 CIÊNCIA DOS MATERIAIS ............................................................................................................................. 75
6.1 Sólidos cristalinos e sólidos amorfos ........................................................................................... 76
6.2 Metais ........................................................................................................................................................ 79
6.2.1 Propriedades dos metais ...................................................................................................................... 80
6.3 Cerâmicas ................................................................................................................................................ 83
6.3.1 Propriedades das cerâmicas ............................................................................................................... 84
6.4 Polímeros ................................................................................................................................................. 87
6.4.1 Propriedades dos polímeros ............................................................................................................... 88
6.4.2 Propriedades mecânicas de polímeros ........................................................................................... 89
6.4.3 Propriedades elétricas de polímeros ............................................................................................... 89
6.5 Compósitos ............................................................................................................................................. 90
7 MÉTODOS DE ANÁLISE INSTRUMENTAIS ............................................................................................... 90
7.1 Espectrofotômetros e espectrometrias ....................................................................................... 91
7.2 Ressonância magnética nuclear .................................................................................................... 94
7.3 Difração de raios X ............................................................................................................................... 96
7.4 Cromatografia ........................................................................................................................................ 97
7.5 Espectroscopia de absorção atômica (AA) ...............................................................................101
8 PROCESSOS QUÍMICOS ...............................................................................................................................102
8.1 Catalisadores ........................................................................................................................................103
8.2 Tipos de catálise ..................................................................................................................................104
8.2.1 Catálise homogênea ............................................................................................................................104
8.2.2 Catálise heterogênea ...........................................................................................................................104
8.2.3 Catálise enzimática ..............................................................................................................................105
8.2.4 Catálise bioinorgânica ........................................................................................................................107
8.3 Envenenamento de catalisadores ................................................................................................108
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APRESENTAÇÃO
Talvez ao ler esta obra você reencontre aquela sensação que o levou a escolher o curso de Química. 
Aquela sensação de que a Química está em todos os lugares. E sim, realmente ela está. No tempo em que 
lecionei no Ensino Médio e na Educação de Jovens e Adultos sempre pedi aos alunos que se apresentassem 
e me dissessem o que faziam, se trabalhavam, se praticavam atividades esportivas e assim por diante.
Feitas as apresentações, a seguinte pergunta surgia: “neste local de trabalho ou lazer existe Química?”. 
Em seguida tentávamos todos juntos identificar a presença de reações, processos ou coisas que só eram 
possíveis devido à existência da Química.
Ao ler este material, tenha em mente que não se tornará um especialista em nenhum dos assuntos 
que aqui serão apresentados. Não se frustre! Ninguém sabe tudo. 
Você chegará a essa conclusão lá na frente, quando se tornar um professor licenciado em Química 
e seus alunos começarem a lhe perguntar sobre as coisas mais mirabolantes e malucas. Quando sua 
resposta for o “não sei”, provavelmente escutará de volta: “mas o senhor não é químico?” 
Isso já me aconteceu numerosas vezes, e acredite... Na maioria das vezes as perguntas estão 
relacionadas a superstições do tempo da vovó. Como exemplo: “professor, é verdade que manga com 
leite cria uma reação que mata?”
Esta obra tem por objetivo ser informativa e mostrar ao leitor que ele estava certo: a Química está 
em todos os lugares.
INTRODUÇÃO
A Química está presente em todos os lugares e também em quase todas as ciências (se não em 
todas!). Durante o tempo que passarmos juntos nesta leitura você terá a oportunidade de conhecer um 
pouco da história e dos projetos para o futuro que envolvem a Química e que se relacionam a diversas 
áreas do conhecimento humano.
Começaremos falando sobre alguns conceitos e aspectos da interdisciplinaridade que envolve a 
Química e a importância desta área em outras disciplinas. Abordaremos alguns processos naturais e 
iremos passeando por diversas ciências e tecnologias, até finalizarmos com alguns processos sintéticos 
e industriais.
Teremos a oportunidade de levantar questões de importância ambiental, de voltar o olhar para 
situações do passado e buscar um futuro mais sustentável. Aproveitaremos para resgatar alguns 
conceitos que aprendemos ao longo de nossa formação educacional em ciências como Geografia, 
Biologia e Física, além de aplicarmos um pouco de Matemática para auxiliar na solução de alguns 
problemas. Vamos começar?
Bons estudos!
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QUÍMICA INTERDISCIPLINAR
Unidade I
1 INTERDISCIPLINARIDADE NO ENSINO DE QUÍMICA
Desde a Antiguidade, o homem realizou a divisão dos estudos em diversas áreas e disciplinas. 
Foi na Grécia de Aristóteles e Platão que essa divisão se iniciou. A academia que Platãofundou era 
algo organizado e que possuía diretoria e salas de aula separadas onde se lecionava, por meio de 
questionamentos, disciplinas como Filosofia Natural, Matemática e Astronomia. 
Somente muito tempo depois, com o surgimento de novas formas de pensar, com homens como 
Galileu, Newton e Descartes, foi possível a ocorrência das primeiras revoluções científicas que abriram 
caminhos para novas áreas do conhecimento.
O uso da palavra interdisciplinar está se tornando cada vez mais comum nas discussões 
pedagógicas das escolas e universidades, no meio científico e até mesmo nas mais diversas áreas de 
atuação profissional. Esse termo surgiu por volta do fim dos anos 1960 e reflete a grande necessidade 
e a importância de lembrar que, embora sejam muitas as áreas do conhecimento, existem inumeráveis 
relações entre elas.
A palavra interdisciplinaridade vem da união de três termos: inter, disciplinar e dade, que nos 
levam a analisar e refletir sobre sua importância, atualmente, na educação, no avanço científico ou em 
ambientes profissionais. 
O prefixo inter, nessa palavra, estabelece uma ação recíproca, ou seja, a ação de A sobre B e também 
a de B sobre A, criando uma relação de causa e efeito sobre cada parte envolvida. De forma bastante 
evidente, disciplinar nos faz lembrar disciplinas, cuja tradução do latim significa aprender. Por fim, o 
termo dade está relacionado ao resultado de uma ação. 
Dessa maneira, bastante simplista, poderíamos entender a interdisciplinaridade como os resultados 
alcançados no processo de aprendizado que envolve simultaneamente diferentes aspectos do 
conhecimento humano.
Para simplificar, pode-se entender que um determinado assunto é interdisciplinar quando este 
é comum, ao menos, a duas disciplinas ou áreas do conhecimento. Por exemplo, um médico cuja 
especialidade seja Hematologia deve ser um profissional com conhecimentos que relacionem a 
composição química do sangue, sua importância biológica e seu funcionamento no organismo, além 
de conhecer os agentes que podem causar doenças e as substâncias adequadas para o tratamento. 
Nesse exemplo fica claro que o médico em questão precisa ter conhecimentos relacionados à Química, 
Biologia e Farmacologia.
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Unidade I
Com certeza, em poucos minutos, todos podemos formular um ou dois outros exemplos que 
nos mostrem onde a Química pode estar presente e relacionada ao nosso cotidiano, em casa 
ou no trabalho. Indo além, é possível criar exemplos em que se observem ainda outras áreas do 
conhecimento se relacionando.
Do ponto de vista interdisciplinar, a Química provavelmente seja a disciplina que nos permitiria 
transitar por praticamente todas as áreas do conhecimento humano, de uma forma ou de outra. 
No entanto, muitas vezes, é vista como “disciplina chata” ou “coisa difícil”. É muito comum escutar 
durante uma aula de Química a manifestação nada discreta de um aluno ao se lamentar dizendo “Deus 
me livre de Química!”. Talvez você mesmo tenha ouvido de um parente ou amigo algo do tipo “Você é 
louco!” ou “Credo!”, quando contou que havia escolhido fazer o curso de Química.
Esse tipo de pensamento surge com facilidade na mente daqueles que foram apresentados a essa 
ciência de maneira antiga e tradicional, em que as matérias eram ensinadas de forma isolada e os 
alunos muito provavelmente não conseguissem enxergar ou não eram apresentados às mais diversas 
aplicações da Química.
Por esse motivo, os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM) propostos 
pelo Ministério da Educação (MEC) visam criar um estímulo nas equipes escolares do Brasil, com 
a finalidade de despertar a reflexão sobre práticas diárias, auxiliar no preparo de aulas, elaborar 
os currículos escolares e, dessa forma, contribuir para a formação do conhecimento e para uma 
qualificação profissional sempre atualizada.
Preocupada com a formação dos químicos do País, a Sociedade Brasileira de Química (SBC) debateu, 
na sua 26ª Reunião Anual, em maio de 2003, sobre os currículos dos profissionais da área e a importância 
de ampliar os conteúdos em áreas correlatas, criando uma formação mais interdisciplinar.
Eletrônica
Computação Matemática
Química
Biologia
História Processos industriais
Leis e 
ética
Física Empreendedorismo
Administração
Figura 1 – Conteúdos necessários na formação do químico
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QUÍMICA INTERDISCIPLINAR
No sistema tradicional de ensino, seja para o químico ou para o profissional de qualquer outra 
área, a formação estava limitada à sua área do conhecimento. Isso nos levou durante muitos anos 
à formação de profissionais, pesquisadores e doutores que eram especialistas em suas áreas, porém 
completamente leigos com relação ao restante do conhecimento humano. Qual a principal consequência 
dessa mudança de visão? Graças aos métodos pedagógicos interdisciplinares de ensino, esse panorama 
tem sido modificado, mesmo que aos poucos.
 Saiba mais
Com os resultados discutidos na reunião da SBQ, foi publicado na 
revista Química Nova um artigo sobre a formação dos químicos no Brasil. 
Para saber mais, leia:
ANDRADE, J. B. de et al. A formação do químico. Quím. Nova, São Paulo, 
v. 27, n. 2, p. 358-362, 2004. 
Se olharmos à nossa volta veremos um mundo que foi geograficamente descoberto, conquistado e 
que passou por numerosas transformações econômicas, políticas e tecnológicas. Vivemos em um mundo 
onde não é mais possível ficar preso ao passado, onde o futuro não pode ser apenas uma continuação 
daquilo que já foi vivido. As fronteiras que agora precisam ser desbravadas são as do próprio limite do 
conhecimento humano.
Com o objetivo de formar novos profissionais da Química com uma visão crítica e analítica do mundo 
à nossa volta, capazes de identificar, avaliar e utilizar ferramentas da Química diante de fenômenos 
físicos e químicos presentes no nosso dia a dia, iremos nos deparar ao longo desta disciplina com um 
grande número de exemplos e aplicações. 
Você deverá estar sempre atento e buscando a cada novo conteúdo as formas pelas quais a Química 
está sendo relacionada às outras áreas do conhecimento. Sempre que possível, tente imaginar outras 
relações, mesmo quando não forem mencionadas, pois isso auxiliará a expandir sua visão e seu raciocínio 
sobre os temas abordados.
1.1 Tópicos de Química como ciência interdisciplinar: o Sistema Terrestre
Já no Ensino Fundamental os estudantes começam a ser apresentados a diversos temas de 
Ciências. Em algum momento, disciplinas como Ciências Físicas e Biológicas são introduzidas em 
suas vidas. Em uma aula de Geografia, por exemplo, o chamado Sistema Terrestre é apresentado aos 
alunos. Mostrá-lo de forma tradicional acaba por limitar a visão do aluno. Porém, fazer isso de forma 
multidisciplinar pode proporcionar um grande número de interações.
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Unidade I
De que é composto o chamado Sistema Terrestre? Se buscarmos pela memória, iremos nos 
lembrar de que o Sistema, apresentado geralmente de forma bastante simplificada, é formado por 
quatro diferentes esferas. Não são esferas reais, mas conjuntos de informações e propriedades que 
nos possibilitam estudar a estrutura e a vida no planeta Terra. As quatro esferas são conhecidas como 
litosfera, hidrosfera, atmosfera e biosfera. 
Estudaremos cada uma delas procurando avaliar um pouco mais a fundo as características químicas, 
que geralmente são deixadas de lado no Ensino Fundamental, visto que nessa etapa alguns conceitos 
básicos da Química ainda não foram apresentados aos estudantes.
1.1.1 Atmosfera
A atmosfera é uma camada gasosa que envolve nosso planeta. Com certeza, a vida como a 
conhecemos seria impossível sem sua existência, pois a atmosfera mantém o equilíbrio térmico da Terra,filtra os raios ultravioleta (UV) provenientes do Sol e protege contra possíveis impactos de meteoros.
Com certeza o lado “sou um químico” de seu cérebro já despertou ansioso por estudar sobre 
composição química, moléculas, poluição do ar atmosférico etc. Mas que tal iniciarmos nossa 
abordagem da atmosfera relembrando alguns conceitos das aulas de Geografia? É importante lembrar 
que a atmosfera foi dividida em regiões diferentes, ou camadas. Vamos estudar agora cada uma delas. 
Na figura seguinte temos uma representação da organização dessas camadas.
Exosfera
Ionosfera
Mesosfera
Estratosfera
Troposfera 20 km
50 km
85 km
350-800 km
200-1000 km
Figura 2 – Camadas da atmosfera terrestre e espessuras aproximadas
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1.1.1.1 Troposfera
Primeira camada da atmosfera, a troposfera está diretamente localizada sobre os solos e oceanos. 
Sua espessura pode variar de um lugar para outro, sendo mais fina nos polos, com aproximadamente 
5 km de espessura, e apresentando em torno de 18 km em regiões próximas à Linha do Equador. 
Nas regiões intermediárias, considera-se uma altitude média de 12 km. 
A palavra troposfera significa “esfera turbulenta”, pois nessas altitudes ocorrem os principais 
fenômenos meteorológicos que definem o clima de nosso planeta. A composição química da troposfera 
é apresentada na tabela a seguir.
Tabela 1 – Composição química do ar seco ao nível do mar
Gás Concentração (ppm)
Nitrogênio 780.900
Oxigênio 209.400
Argônio 9.300
Dióxido de carbono 315
Neônio 18
Hélio 5,2
Metano 1,0-1,2
Criptônio 1
Óxido nitroso 0,50
Hidrogênio 0,50
Xenônio 0,08
Dióxido de nitrogênio 0,02
Ozônio 0,01-0,04
Fonte: Tassinari (2006). 
 Lembrete
A unidade de concentração ppm (partes por milhão) indica o número 
de partes em massa de um componente em um milhão de partes, neste 
caso, de ar. Por exemplo, criptônio possui uma concentração no ar igual 
a 1 ppm, ou seja, se tivermos a quantidade de 1 g de argônio, ela estará 
dispersa em 1 milhão de gramas (1 tonelada) de ar.
Como você pode notar, existem diversos gases na composição química da troposfera. Classicamente 
essa informação pode ser resumida, e costuma-se então dizer que a composição do ar atmosférico 
possui 78% de nitrogênio (N2), 21% de oxigênio (O2) e que 1% da composição é de outros gases.
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Mas o que mantém esses gases ao redor da Terra e os impede de fugir para o espaço cósmico? 
O mesmo que mantém todos os outros corpos presos ao chão, a força gravitacional. Sim, a mesma 
descoberta por Isaac Newton e tão presente nas aulas de Física. As massas das minúsculas moléculas 
dos gases também estão sofrendo a ação da força de atração gravitacional exercida pela massa de nosso 
planeta, que é de aproximadamente 5,97.1024 kg.
1.1.1.2 Estratosfera
A segunda camada da atmosfera é a estratosfera. É a camada onde está concentrada a maior parte 
do ozônio (O3), um gás capaz de absorver boa parte dos raios UV presentes na luz solar que são nocivos 
aos animais e às plantas. Esses raios causam envelhecimento precoce, além de serem responsáveis pelo 
aumento da incidência de câncer de pele em humanos.
O ozônio é formado quando uma molécula de oxigênio é exposta aos raios solares ou a descargas 
elétricas e se decompõe para formar oxigênios atômicos livres.
O2(g) → 2O(g)
Após a formação do oxigênio atômico, haverá uma colisão com outra molécula de oxigênio molecular 
para formar o ozônio.
O(g) + O2(g) → O3(g)
Após a formação do ozônio, este cumprirá seu papel na defesa de nosso planeta absorvendo os raios 
ultravioleta, que são aqueles com comprimento de onda (λ) na faixa de 200 nm a 400 nm. Quando o 
ozônio absorve essa radiação, ele sofre decomposição para gerar uma molécula de oxigênio e um átomo 
de oxigênio, ambos em estado excitado. Isso é representado pelo uso do asterisco (*) e indica que essas 
espécies possuem maior energia se comparadas aos seus estados fundamentais e, por esse motivo, são 
mais reativas.
O3(g) --→ O
*
2(g) + O
*
(g)
λ
Por fim, o oxigênio excitado que foi gerado na decomposição do ozônio atacará outra molécula de 
O3, que sofrerá reação para formar oxigênio molecular O2.
O3(g) + O
*
(g) → 2O2(g)
Você deve ter notado que na própria decomposição do ozônio o oxigênio excitado que se formou 
como produto de reação é capaz de degradar o ozônio sem que este cumpra totalmente seu papel de 
absorver raios UV. No entanto, na natureza as reações conseguem se manter em equilíbrio para que a 
camada de ozônio possa continuar a existir.
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Mesmo assim, no ano de 1977, um grupo de cientistas britânicos detectou a existência de um 
buraco na camada de ozônio sobre a Antártida. A principal responsável pelo surgimento dessa falha na 
estratosfera é a ação do homem. 
Com o espantoso crescimento industrial no século XX também aumentou o número de emissões 
de gases poluentes, dentre os quais alguns são os causadores diretos do aparecimento desse buraco. 
Entre eles destacamos os gases CFC (clorofluorcarbonos). 
Esses gases, ao atingirem altitudes elevadas passando da troposfera para a estratosfera, sofrem 
decomposição pela radiação UV e liberam radicais livres de halogênios (X·), que são capazes de agir 
como catalisadores que aceleram a decomposição de ozônio e danificam a camada protetora da Terra. 
As reações a seguir exemplificam esse processo.
Cl*(g) + O3(g) --→ ClO*(g) + O2(g)
ClO*(g) + O3(g) --→ 2O2(g) + Cl*(g)
203(g) --→ 3O2(g)
Cl* Reação global
 Observação
Existem outras maneiras de representar as reações entre os CFCs e 
o ozônio. Esta é apenas uma delas. Outras representações contendo um 
número maior de etapas ou reações paralelas também são frequentemente 
utilizadas. O termo usado para se referir ao rápido consumo do ozônio é 
depleção, que significa perda ou processo de extração de um componente 
de um fluido. 
 Lembrete
A degradação do ozônio na atmosfera é decorrente da produção de 
oxigênio molecular a partir do O3, catalisada pelos átomos de cloro, visto 
que esta é a primeira etapa do processo.
Graças ao Protocolo de Montreal de 1987, o uso de gases como os CFCs foi proibido em muitos 
países. O Brasil se uniu a esses países em 1990 por meio do Decreto n. 99.280, de 16 de junho de 1990, 
no qual se comprometeu a eliminar totalmente suas emissões de CFCs.
Mesmo com o esforço global para reverter a destruição da camada de ozônio, a Nasa (National 
Aeronautics and Space Administration), que é a responsável mundial por monitorar o buraco na 
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estratosfera, publicou em 2015 em sua avaliação anual que o buraco apresentou sua quarta maior área, 
se comparada ao período entre 1991 e 2014. Portanto, lembre-se sempre da importância da utilização 
de protetor solar para a preservação de sua saúde.
A figura seguinte apresenta a imagem publicada pelo relatório da Nasa.
Figura 3 – Imagem do buraco na camada de ozônio publicada pela Nasa
1.1.1.3 Mesosfera
A mesosfera é a terceira camada de nossa atmosfera e apresenta quantidades bem menores 
dos gases atmosféricos, visto que aproximadamente 99% dos gases ficaram na troposfera e 
na estratosfera. Embora os gases sejam rarefeitos nessa camada, ela é de extrema importância 
para a proteção do planeta contra o impacto de meteoros pequenos, pois é nela que eles 
sofrem combustão.
Quando os meteoros se queimam na mesosfera, algumas vezes é possível observar o fenômeno 
conhecido como aeroluminescência que nada mais é do que o brilho que vemos à noite e chamamos 
de estrela cadente.
Nessa camada da atmosfera a temperatura pode variar entre -15 ºC e -120 ºC aproximadamente,e 
as temperaturas serão menores quanto maiores forem as altitudes. Mas por que a temperatura é menor 
nesta camada? 
Na mesosfera as quantidades de gases são muito pequenas. Dessa forma, os gases que absorvem e 
armazenam calor proveniente do Sol não estão presentes, e por essa razão as temperaturas tendem a 
ser menores.
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1.1.1.4 Termosfera ou ionosfera
A quarta camada pode receber dois nomes. O primeiro é termosfera, pois nessa faixa de altitude é 
possível observar temperaturas mais elevadas que podem atingir 1.000 ºC, uma vez que contém em sua 
composição o oxigênio atômico que absorve grandes quantidades da energia solar. 
O outro nome frequentemente utilizado é ionosfera. Como você pode ter percebido por associação, nessa 
camada existem íons formados do oxigênio atômico pela ação da radiação de raios cósmicos e da radiação 
solar que incide sobre o nosso planeta. Graças a essa ionização causada principalmente pela radiação do Sol, 
essa camada é rica em elétrons livres e reflete ondas de rádio em frequências de até 30 MHz.
1.1.1.5 Exosfera
A exosfera é a camada mais externa da atmosfera e por esse motivo é considerada como a camada 
de transição entre a atmosfera terrestre e o espaço exterior interplanetário.
Sua composição química é basicamente formada por gases hidrogênio (H) e hélio (He), por serem 
pouco densos. Pode-se considerar que em suas elevadas altitudes não há influência significativa da 
força gravitacional e, por isso, apenas os gases mais leves fazem parte de sua composição. É a região 
onde estão orbitando os satélites artificiais meteorológicos e de comunicação.
Já ouviu falar nos fenômenos das auroras boreal (hemisfério Norte) e austral (hemisfério Sul)? 
Pois bem, é nessa camada que eles acontecem. Embora levem nomes diferentes, dependendo do 
hemisfério em que acontecem, são a mesma coisa. 
Trata-se de um lindo fenômeno visual em que feixes de luzes coloridas podem se estender pelos céus 
em regiões mais próximas aos polos da Terra, como pode ser observado na figura seguinte. As auroras 
polares são decorrentes dos choques entre partículas que são trazidas pelos ventos solares, a exosfera e 
o campo magnético nas regiões dos polos do planeta.
Durante os choques em altíssima velocidade, as partículas receberão grandes quantidades de 
energia e se ionizarão. Esse excesso energético é liberado na forma de energia luminosa ou fótons, e as 
cores diferentes dependem do tipo de átomos que deu origem aos íons. Temos na figura seguinte uma 
ilustração simplificada desse processo; lembre-se de que átomos diferentes possuem um espectro de 
cores diferentes também.
(a) (b)
Luz
(fótons)
Energia
Elétron
Núcleo
Legenda
Figura 4 – Absorção de energia (a) e liberação de energia na forma de fótons (b)
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 Observação
A representação na figura anterior é genérica e apenas ilustra os processos 
de absorção de energia e sua emissão na forma de luz (fótons). Átomos 
diferentes possuem quantidades de prótons e elétrons. O modelo apresentado 
é o de distribuição em camadas ou órbitas, proposto por Niels Bohr.
A quantidade de energia absorvida por um tipo de átomo no estado 
fundamental que promove um elétron para uma camada mais externa 
(estado excitado) é quantizada e característica do elemento químico. 
Quando o elétron retorna para a camada original, a energia absorvida é 
liberada na forma de luz com um comprimento de onda λ específico, ou 
seja, com uma cor característica para aquele elemento. Nem o modelo 
de Bohr, nem equações, nem cores liberadas por cada elemento foram 
abordados aqui porque são temas frequentes em disciplinas de Química 
Geral ou Inorgânica.
1.1.2 Hidrosfera
Vamos passar agora ao estudo da hidrosfera. Essa palavra tem origem grega e significa “esfera de 
água”. Como você já deve ter ouvido, a água é formada por duas partes de hidrogênio para uma de 
oxigênio (H2O) e é a substância essencial à vida. Nosso planeta é o único em nosso sistema solar que 
possui água na forma líquida.
Quando falamos em hidrosfera, é muito importante ter em mente que estamos nos referindo a 
todas as formas em que ela é encontrada em nosso planeta: líquida (rios, mares, oceanos, chuva etc.), 
sólida (calotas polares, geleiras, neve etc.) ou ainda gasosa, presente na atmosfera na forma de vapores, 
umidade e nuvens.
Algumas hipóteses sobre o surgimento da água em nosso planeta sugerem que a Terra passou por um 
período de sua formação em que foi bombardeada por um grande número de cometas e asteroides que 
possuíam grandes quantidades de gelo. Assim, ao longo de milhares de anos, a água foi se acumulando. 
Outros cientistas preferem a hipótese segundo a qual, durante a formação do planeta, as altas 
temperaturas fizeram vulcões expelirem gases e vapores de água, e as chuvas originadas acabaram por 
reduzir as temperaturas do ambiente.
A superfície de nosso planeta é coberta por aproximadamente 70% de água. Coincidência ou 
não, a quantidade de água no corpo humano também está nessa faixa, entre 70% e 75%. Nem toda 
água existente no nosso ambiente é potável, ou seja, apropriada para ser bebida. Aproximadamente 
97% da água é salgada, presente nos oceanos, mares e lagos de água salgada, e é imprópria para 
o consumo humano. 
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Embora 3% da água do planeta seja doce, você poderá concluir pelo gráfico apresentado na figura 
seguinte que a quantidade disponível de forma viável é muito pequena, visto que a maior parte da água 
é inacessível à população mundial, por estar congelada ou abaixo do solo.
68,8% Calotas polares e geleiras
29,9% Águas subterrâneas
0,9% Outros reservatórios
0,3% Rios e lagos
Figura 5 – Distribuição percentual de água doce na Terra
Todos esses tipos de água formam uma sequência de equilíbrio dinâmico conhecido como ciclo da 
água ou ciclo hidrológico, no qual a água passará pelos três estados físicos da matéria. Essas passagens 
são processos naturais conhecidos como:
�• Evaporação: nome dado ao processo em que a água da superfície passa para o estado de vapor e 
sobe para a atmosfera.
• Condensação: os vapores se transformam em água líquida e tem início a formação de nuvens 
e nevoeiros.
• Transpiração: é uma forma na qual a água existente em seres vivos é liberada para a atmosfera 
devido à elevação da temperatura externa. Além de devolver água ao ambiente, serve como 
recurso para resfriar e manter o equilíbrio térmico do organismo.
• Precipitação: é o retorno da água presente na atmosfera para a superfície, na forma de chuva.
• Escoamento: é o movimento da água que ocorre de forma superficial, sobre os solos, formando 
ribeirões e rios em direção aos oceanos.
• Infiltração: refere-se à água que penetrou o solo em direção aos fluxos ou reservatórios subterrâneos.
A junção de todos esses processos dá origem ao ciclo da água. Verifique agora a figura seguinte 
e procure identificar, em cada etapa do ciclo, qual deles está ocorrendo. Isso o ajudará na fixação 
desses conceitos.
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Figura 6 – Ciclo da água ou ciclo hidrológico
A água possui um calor específico considerado como alto (c = 1cal/g.ºC), o que significa que 
apresenta a capacidade de absorver e liberar grandes quantidades de calor, mesmo quando sofre 
pequenas variações de temperatura. Por esse motivo, os oceanos mantêm as temperaturas do planeta 
relativamente estáveis. Em regiões de escassez de água, como nos desertos, as variações de temperatura 
são bem maiores quando medidas do dia para a noite.
1.1.3 Litosfera
Do grego, a palavra lithos significa pedra. A litosfera, portanto, corresponde à partesólida do nosso 
planeta. Na verdade, esse termo é empregado para se referir à camada mais externa da parte sólida, ou 
seja, a camada de rochas e minerais mais próximas da superfície terrestre. Sua espessura pode variar de 
uma região para outra e vai de 5 km a 100 km de profundidade. Essa camada, por ser a mais fina e a 
mais próxima da superfície, está em constante modificação, pela ação das chuvas, do vento e dos seres 
vivos em geral, principalmente o homem.
A parte sólida do nosso planeta pode ser estudada de diferentes pontos de vista, sejam eles químicos, 
sejam eles físicos. A avaliação química está relacionada à composição do planeta e divide a estrutura 
sólida em três partes: crosta, manto e núcleo. Porém, com relação à avaliação das propriedades 
físicas da estrutura terrestre, costuma-se dividir a parte sólida em cinco partes: litosfera, astenosfera, 
mesosfera, núcleo externo e núcleo interno. Ambas as representações podem ser encontradas nos 
livros ou mesmo na internet, mas geralmente não ao mesmo tempo. Isso poderia causar um pouco de 
confusão, pelo excesso de termos pertencentes a diferentes áreas. 
Vejamos na figura seguinte duas representações propostas. Observe que em uma delas nos referimos 
à camada externa como crosta e na outra como litosfera. Considere na figura um corte transversal 
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na estrutura da Terra e lembre-se de que as camadas possuem espessuras que variam em toda a sua 
extensão e não são círculos perfeitos (ou esferas em 3-D).
Crosta
Manto
Núcleo
Litosfera
Astenosfera
Mesosfera
Núcleo externo
Núcleo interno
Figura 7 – Diferentes representações das seções transversais da Terra
O estudo da parte sólida do planeta faz parte das grades curriculares de cursos como Geografia e 
Geologia; porém, como nosso foco é apresentar esses conteúdos de forma interdisciplinar, vamos nos 
concentrar principalmente na Química da litosfera.
Os elementos presentes em maior porcentagem de massa na litosfera são o oxigênio (O – 60%) e o 
silício (Si – 20%) e se combinam com elementos como alumínio, ferro, magnésio, cálcio, sódio e potássio 
para formar uma grande variedade de minérios. 
Na litosfera, a distribuição desses elementos é bastante heterogênea, diferentemente do que 
acontece com os gases da atmosfera ou com as substâncias dissolvidas nas águas dos mares, por exemplo. 
Existem ainda outros elementos formando minerais na litosfera, mas em menor quantidade.
Você já deve ter ouvido em algum momento os termos minério e mineral. Existe diferença entre 
essas palavras? A resposta é sim. Utiliza-se a palavra mineral para se referir a qualquer substância 
que componha a parte sólida do planeta. Por esse motivo, é mais interessante utilizarmos a expressão 
“carvão mineral” do que “minério de carvão”, que é comumente empregada, mas de forma errônea. 
Já a palavra minério se emprega para designar metais puros ou formando substâncias compostas 
encontrados nos solos.
Elementos como cálcio, sódio e o potássio estão presentes em uma grande variedade 
de compostos minerais graças às suas capacidades de formar espécies iônicas. Com certeza 
geólogos e estudantes dessa área se aprofundam muito no estudo dessas várias formas. 
Neste livro-texto, vamos mencionar apenas alguns poucos minérios encontrados na litosfera 
baseados nos elementos mais abundantes. No quadro a seguir são apresentados alguns minérios 
e seus principais constituintes que nos permitem obter alguns metais de grande importância 
industrial e econômica.
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Quadro 1 – Metais obtidos de minérios e constituintes químicos
Minério Constituinte principal Fórmula Metal
Bauxita Óxido de alumínio Al2O3* Alumínio
Hematita Óxido de ferro III Fe2O3 Ferro
Pirolusita Óxido de manganês MnO2 Manganês
*Na bauxita, o óxido de alumínio pode ser encontrado também na forma hidratada.
Que tal recordarmos um pouco de Química Geral e Inorgânica e verificarmos os estados de 
oxidação dos elementos presentes nos principais constituintes dos minérios apresentados no 
quadro anterior?
Exemplo de aplicação
Os óxidos de alumínio, ferro e manganês são os constituintes principais dos minerais bauxita, 
hematita e pirolusita, respectivamente. Determine quais são os estados de oxidação para Al, Fe e Mn nos 
minerais apresentados no quadro anterior.
Resolução: todos os minérios mencionados são óxidos, e devemos lembrar que o estado de oxidação 
do oxigênio nos óxidos é -2.
Bauxita: a fórmula apresentada (Al2O3) representa um óxido. Assim, temos três oxigênios 
multiplicando -2, totalizando -6 cargas. O alumínio contribuirá com as cargas positivas, e existem 
dois átomos de alumínio na fórmula. Dessa forma, se +6 cargas forem divididas entre os dois átomos, 
cada alumínio estará contribuindo com +3.
2Al + 3.O = 0
2Al + 3.(-2) = 0
2Al – 6 = 0
2Al = +6
Al = +6/2
Al = +3
Hematita: possui a fórmula Fe2O3 e segue o mesmo raciocínio.
2Fe + 3.O = 0
2Fe + 3.(-2) = 0
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2Fe – 6 = 0
2Fe = +6
Fe = +6/2
Fe = +3
Pirolusita: é um minério à base de óxido de manganês, de fórmula MnO2. Logo:
Mn + 2.O = 0
Mn + 2.(-2) = 0
Mn – 4 = 0
Mn = +4
1.1.4 Biosfera
Chegamos finalmente àquela que é a mais complexa das “esferas” do sistema terrestre. A biosfera 
pode ser definida como a interação envolvendo os seres vivos existentes em nosso planeta e cada uma 
das outras esferas estudadas, ou seja, engloba todas as relações entre os organismos e a atmosfera, a 
hidrosfera e a litosfera. Em resumo, biosfera é a soma de todas as áreas do planeta onde existe vida.
Diante de tamanha diversidade de espécies de organismos existentes, seria grosseiro dizer que a 
Biologia é a única ciência a se ocupar de estudar tal área do conhecimento, mas, com certeza, é a mais 
abrangente e direcionada. 
As relações entre cada criatura e o ambiente que a cerca podem ser analisados de múltiplas formas 
e permitem ao homem investigar propriedades físicas e químicas características de cada espécie, bem 
como verificar comportamentos, evolução, papéis históricos importantes etc.
Todas essas interações dos seres vivos com seus habitats criam numerosos ecossistemas que são de 
vital importância para a existência da vida e o equilíbrio da Terra. Por causa dessa grande diversidade, a 
biosfera costuma ser dividida em partes menores, que são:
• Epinociclo: é a parte relacionada aos ecossistemas de terra firme, ou seja, todos os seres vivos e 
suas relações com a litosfera. São consideradas tanto as criaturas existentes na superfície como 
aquelas que existem abaixo dela, como minhocas, insetos, bactérias e fungos etc.
• Talassociclo: também chamado de biociclo marinho, abrange todos os ecossistemas de 
água salgada.
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• Limnociclo: está associado ao estudo de todas as espécies que vivem em água doce e suas relações 
com o ambiente.
2 TRATAMENTO DE EFLUENTES
Como vimos em seções anteriores, o sistema terrestre é formado por atmosfera, hidrosfera e litosfera, 
e suas interações com os seres vivos compõem a biosfera. Resumidamente, a atmosfera é a parte gasosa 
do planeta, e a hidrosfera a parte líquida. O assunto que discutiremos neste tópico está diretamente 
relacionado a elas.
Chamamos de efluentes os resíduos gerados pela ação do homem que são provenientes das 
indústrias, do esgoto e das redes pluviais, que estão na forma líquida ou gasosa e são descartados no 
ambiente natural.
No Brasil, a legislação que prevê as formas de tratamento dos efluentes antes de serem devolvidos 
à natureza foi elaborada pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) e constantemente é 
atualizadacom a finalidade de minimizar os aspectos negativos da ação do homem.
A forma de tratamento adequada dependerá da origem do efluente. Por exemplo, o tratamento para 
um certo efluente industrial pode requerer etapas diferentes daquelas empregadas para o tratamento 
do esgoto doméstico. É por esse motivo que neste tópico trataremos das técnicas empregadas de forma 
geral, sem nos prendermos a um único exemplo de efluente. Assim, você terá um conhecimento inicial 
mais amplo sobre esse assunto e conhecerá os meios para se aprofundar ainda mais, sempre que isso 
for necessário.
2.1 Estações de tratamento de água (ETA)
Antes de conhecermos algumas das técnicas utilizadas no tratamento de efluentes, daremos destaque 
ao tratamento da água antes da utilização pelo homem. Como você deve se lembrar, nos estudos da 
hidrosfera vimos que nem toda água do planeta é apropriada para o consumo humano, para a agricultura 
ou a indústria. Muitas vezes, necessita de um tratamento prévio, realizado nas estações de tratamento de 
água (ETA). Isso é necessário porque a água está disponível em aspectos ou tipos diferentes, como:
• Água salgada: é imprópria para ser bebida devido a elevadas quantidades de sais dissolvidos, 
principalmente o cloreto de sódio, conhecido como sal de cozinha. Aproximadamente 97% da 
água do nosso planeta é desse tipo e forma os mares e os oceanos e alguns lagos. As águas dessa 
classificação possuem salinidades superiores a 30 partes por mil.
• Água salobra: possui coloração turva e quantidades de substâncias dissolvidas na faixa de 0,5 a 
30 partes por mil. Como exemplo podemos citar as águas dos manguezais, as quais também são 
inapropriadas para o consumo humano.
• Água doce: tem uma salinidade inferior a 0,5 partes por mil e corresponde a 2% da água existente 
no planeta. Quando devidamente tratada nas ETAs, pode ser bebida, bem como utilizada em 
agricultura e indústrias.
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Na figura a seguir você poderá conhecer as etapas presentes em uma estação de tratamento de 
água. Algumas das técnicas empregadas no tratamento da água doce também podem ser aplicadas 
em processos de tratamento de outros efluentes, portanto preste atenção e acompanhe, a partir desse 
ponto, cada processo apresentado.
Reservatório
Aplicação de 
cloro e flúor
Aplicação de cal, 
carvão ativado, 
sulfato de alumínio
Filtros Decantador
Floculador
Gradeamento
Captação
Distribuição
Figura 8 – Processos existentes em uma ETA
2.2 Técnicas utilizadas em tratamentos de efluentes
Como mencionado, estudaremos agora alguns métodos empregados no tratamento de efluentes. 
Alguns já foram nomeados na figura anterior, sobre estações de tratamento de água, e serão descritos 
mais detalhadamente agora, bem como outros tratamentos empregados para outros efluentes em 
situações diversas.
Os métodos empregados podem ser classificados em métodos físicos, químicos ou biológicos de 
tratamento de efluentes. Vamos conhecer um pouco sobre alguns deles?
2.2.1 Métodos físicos de tratamento
• Gradeamento: é o nome dado ao processo em que se utilizam grades ou telas com a finalidade 
de reter material sólido grosseiro que possa estar presente no efluente. Essas grades podem 
ser removíveis, e sua limpeza é realizada de forma manual. É um processo utilizado como 
pré-tratamento em ETAs e também em estações de tratamento de esgoto (ETEs). As grades 
podem ser mais finas ou mais grossas e possuir formas diferentes, dependendo da finalidade 
à qual se destinam.
• Peneiramento: é uma técnica pouco utilizada no tratamento de efluentes. Isso porque se destina 
à separação física em sistemas sólido-sólido. A separação da mistura de sólidos nesse processo 
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ocorre devido à diferença no tamanho das partículas. As maiores ficarão retidas no peneirador, 
deixando passar as de tamanho menor.
• Sedimentação: é a separação de um sólido e um líquido devido à ação da gravidade sobre as 
partículas sólidas. A mistura permanece em repouso em tanques com grandes dimensões para 
que as partículas se depositem no fundo, formando o sedimento. A figura seguinte representa a 
formação de um sedimentado em um béquer. Você pode extrapolar esse raciocínio para grandes 
tanques contendo efluentes.
Figura 9 – Representação da separação de sólidos e líquidos por sedimentação
• Filtração e microfiltração: são processos que removem do líquido efluente as partículas 
que lhe conferem turbidez e cor. A presença dessas partículas comprometeria outros 
estágios de tratamento em que são feitas a desinfecção e a destruição de microrganismos. 
Existem diversos tipos de filtros, e a escolha leva em consideração as características daquilo 
que se deseja filtrar.
Os filtros podem ser verticais ou horizontais, com escoamento ascendente ou descendente e 
funcionar basicamente pela ação da gravidade ou, em certos casos, com uso de pressão.
O meio filtrante empregado pode ser formado por camadas de cascalho, pedregulhos ou até 
mesmo membranas porosas formadas por materiais poliméricos. A escolha do meio filtrante está 
baseada em um conjunto de características, como tamanho e distribuição dos grãos, porosidade 
do material, esfericidade, densidade e dureza. Além disso, lembramos que também se leva em 
consideração o tamanho das partículas em suspensão e o tipo de líquido efluente. Na figura 
seguinte são apresentados um modelo simples de filtro vertical (12 a) por ação de gravidade e um 
filtro horizontal (12 b) com escoamentos ascendentes e descendentes.
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(b)
(a)
Entrada
Entrada
Entrada
Saída
Saída
Saída
Fluxo ascendente
Fluxo descendente
Figura 10 – Filtros verticais: (a) com fluxo ascendente (esquerda) e fluxo descendente (direita) 
e filtro horizontal; (b) com fluxos mistos
• Radiação ultravioleta: também é uma técnica física e utiliza a radiação do tipo UV emitida por 
lâmpadas que são posicionadas dentro do efluente que está sendo tratado. Alguns microrganismos 
são rapidamente neutralizados quando expostos a esse tipo de radiação, e a dosagem aplicada 
deve ser letal para a eficiência do método. Bactérias, vírus, protozoários e vermes podem ser 
eliminados com essa técnica, garantindo elevação da qualidade da água tratada, por exemplo; 
mas a técnica também pode ser empregada em tratamento de esgoto ou em outras situações 
nas quais se deseja eliminar esses microrganismos. Em casos como o do tratamento da água, a 
turbidez deve ser menor que 5 NTU (do inglês; Nephelotric Turbidity Unit), e a concentração de 
sólidos em suspensão não pode exceder 10 mg/L.
• Flotação: é um processo que pode ser considerado como o inverso da sedimentação. Nesse 
método é borbulhado ar no efluente para que se formem bolhas, e os materiais em suspensão 
aderem a essas bolhas formando uma espuma na superfície do líquido. Dessa forma, a espuma 
pode ser removida e acaba por arrastar consigo boa parte das partículas presentes no efluente.
Exemplo de aplicação
A flotação é uma técnica empregada na mineração do cobre a partir do minério calcopirita, cuja 
fórmula é representada por CuFeS2. Inicialmente o minério é pulverizado e posteriormente é colocado 
em uma mistura formada por água, detergente e óleo.
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Quando o ar é borbulhado nessa mistura, a espuma formada carrega para a superfície o sulfeto mineral 
que está recoberto pelo óleo. A espuma então é recolhida e encaminhada para as próximas etapas.
O resíduo (conhecido como ganga) que vai para o fundo do recipiente é pobre em cobre e é descartado.
2.2.2 Métodos químicos de tratamento
O uso de reagentes químicos no tratamento de efluentesé bastante comum e necessário para 
remoção ou redução de poluentes. Você, como futuro químico ou profissional atuante na área, 
certamente já ouviu falar e sabe da importância do controle dos poluentes emitidos pelas indústrias 
no meio ambiente. Vamos ver um pouco sobre alguns dos tratamentos químicos empregados? 
Eles envolvem o uso de agentes de coagulação, neutralização de pH, floculação e desinfecção. Muitas 
vezes, são necessárias reações de oxidação e redução, e pode ser um bom momento para recordar um 
pouco desse assunto.
• Coagulação e floculação: são dois termos que geralmente são tratados na literatura 
como sinônimos, mas, na verdade, podem se referir a duas etapas de um processo em que 
um agente químico é adicionado ao efluente para precipitar compostos em suspensão 
ou desestabilizar suspensões coloidais de partículas de sólidos presentes no efluente. 
Na primeira etapa, a adição rápida de um agente químico reduzirá as forças que mantêm as 
partículas separadas e promoverá a coagulação. Em seguida, a mistura é agitada lentamente 
e as partículas colidirão para formar flocos maiores e visíveis a olho nu, em um processo 
chamado floculação.
Agitador
Tanque de flotaçãoTanque com agente 
coagulante
Figura 11 – Mecanismo de coagulação (esquerda) e flotação (direita)
Os agentes coagulantes podem ser sais metálicos inorgânicos e orgânicos conhecidos como 
polieletrólitos. Dos sais inorgânicos mais utilizados destacamos o sulfato de alumínio na forma 
Al2(SO4)3.14H2O, que é empregado no tratamento da água; mas geralmente ele é substituído por 
aluminato de sódio (Na2Al2O4) nos casos em que a água apresenta baixa alcalinidade e muita coloração. 
A reação apresentada a seguir nos mostra como esse processo ocorre.
Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3(S) + 6H
+ + 3SO4
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O hidróxido de alumínio que se forma – Al(OH)3 – é sólido, como visto na equação. Durante sua 
coagulação e floculação, carregará as partículas de sujeira consigo. Técnicas como a remoção de 
fosfatos e sais (remoção de nutrientes) muitas vezes são baseadas no uso desses sais de alumínio ou 
compostos de ferro.
 Observação
Você deve ter notado, pela reação do sulfato de alumínio com a água, 
que a espécie ácida H+ se formou como subproduto da reação. Então, pode 
estar se perguntando sobre o que é feito durante o método para impedir 
que esse ácido interfira, por exemplo, em um tratamento de água ou de 
outro efluente.
A adição da cal (CaO) ao processo promove o controle do pH. 
Na presença de água, a cal formará uma base que neutralizará os H+ 
formados e assim controlará o pH do meio, conforme a reação a seguir 
nos apresenta:
CaO + H2O → Ca(OH)2
A base formada, hidróxido de cálcio, é utilizada para neutralizar a acidez 
do meio. Outras substâncias podem estar presentes, como carbonatos, e 
nesses casos outras reações poderão ocorrer paralelamente.
• Precipitação de metais tóxicos: seja no tratamento da água ou no de efluentes, a remoção 
de metais tóxicos é de extrema importância, pois estes são poluentes agressivos ao homem e às 
formas de vida presentes no meio ambiente. Em geral, aplica-se um agente químico que precipita 
o metal, fazendo-o formar um composto insolúvel que pode ser separado posteriormente por 
sedimentação ou flotação.
Portanto, para remover metais, como chumbo (Pb), cádmio (Cd), níquel (Ni), cobalto 
(Co) e mercúrio (Hg), é preciso conhecer sobre a solubilidade de seus compostos em 
água. O quadro a seguir nos apresenta informações simplificadas sobre solubilidade de 
algumas substâncias, levando em consideração ânions ligados aos cátions metálicos. 
Alguns metais foram destacados em negrito, para facilitar a visualização dos itens 
mencionados no início deste parágrafo.
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Unidade I
Quadro 2 – Regras de solubilidades em água simplificadas e exceções
Compostos Regra Exceções
NH4
+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ Solúveis -
Nitratos (NO3
-) e percloratos (ClO4
-) Solúveis KClO4
Acetatos(CH3COO
-) e nitritos (NO2
-) Solúveis Ag(CH3COO)
Haletos (F-, Cl-, Br-, I-) Solúveis Ag+, Hg+, Pb2+
Sulfatos (SO4
2-) Solúveis Sr2+, Ba2+, Ca2+, Ra2+, Pb2+
Sulfetos (S2-) Insolúveis
NH4
+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, 
Mg2+, Sr2+, Ba2+
Hidróxidos, óxidos, oxalatos (C2O4
2-), 
carbonatos (CO3
2-), fosfatos (PO4
3-)
Insolúveis NH4
+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+
Adaptado de: Feltre (2004, p. 209. v. 1)..
Exemplo de aplicação
Durante uma aula de Química Analítica Qualitativa, um grupo de alunos do curso de Química 
recebeu uma amostra de água contaminada com os metais Pb2+, Cd2+ e Zn2+. O professor da disciplina 
forneceu também as seguintes soluções: nitrato de potássio (KNO3) 0,5 mol/L, ácido clorídrico (HCl) 
3,0 mol/L e ácido sulfídrico (H2S) 1,0 mol/L. Como objetivo do experimento de precipitação, os alunos 
deveriam utilizar o menor número de soluções para realizar a remoção dos metais presentes na amostra. 
Quais foram as soluções escolhidas? Justifique a escolha dos alunos.
Resolução: de acordo com as tabelas de solubilidade, todos os nitratos são solúveis, e por 
isso a solução de KNO3 não foi usada. Os únicos cloretos considerados insolúveis são os de 
prata, mercúrio e chumbo, que são conhecidos em Química Analítica como metais do Grupo I. 
Porém, a solução de ácido clorídrico também não foi utilizada, pois o chumbo também precipita 
na presença de sulfetos, formando o sulfeto de chumbo PbS. Assim, os alunos utilizaram uma 
única solução, que é a de ácido sulfídrico, para precipitar os metais em solução na forma dos 
sulfetos PbS, CdS e ZnS, todos insolúveis.
• Cloração: é uma técnica que se utiliza do cloro (Cl) como agente químico de desinfecção. 
Esse elemento é usado porque pode ser obtido facilmente como gás, na forma Cl2, e como líquido, 
na forma de hipoclorito de sódio (NaClO) ou na forma sólida de hipoclorito de cálcio (Ca(ClO)2). 
São substâncias consideradas baratas, e isso favorece o seu uso.
Após sua aplicação, uma quantidade de cloro deve permanecer em solução com a finalidade 
de proteger a água tratada, motivo pelo qual a água que chega às torneiras de sua casa possui 
pequenas quantidades dessa substância. Essa quantidade deve impedir que a água seja novamente 
infectada por agentes biológicos e, ao mesmo tempo, não ser prejudicial à saúde do homem. 
É muito importante lembrar que o cloro é um gás tóxico e também corrosivo; por esse motivo, 
deve ser manuseado com cuidado. Quando presente no ar em uma concentração de 0,1% em 
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QUÍMICA INTERDISCIPLINAR
volume, o cloro pode matar, e por ser corrosivo suas concentrações na fase líquida não devem ser 
elevadas, para preservar ao máximo as tubulações metálicas da rede de distribuição.
 Saiba mais
Caso você se interesse pelo processo de cloração e pelos equipamentos 
(chamados cloradores) que são empregados em desinfecção de água e 
efluentes, sugerimos a leitura:
RICHTER, C. A. Água: métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo: 
Blucher, 2009. p. 283-306. 
É uma leitura agradável e de fácil compreensão que apresenta o processo 
de cloração com riqueza de detalhes.
Eletrofloculação: como o próprio nome sugere, essa técnica consiste na utilização de eletricidade 
para realizar a floculação de espécies em solução e que poderão ser posteriormente removidas por 
uma técnica física adequada, como filtração ou flotação. Estudos da aplicabilidade dessa técnica vêm 
ganhando espaço visando ao tratamento de águas residuais das indústrias têxteis, para que corantes 
possam ser removidos antes da devolução do efluente tratado ao meio ambiente. Durante o processo 
de eletrofloculação, aplica-se corrente elétrica para forçar o aparecimento e o crescimento de flóculos 
(flocos) de substâncias insolúveisem água. Durante o crescimento dessas partículas, os corantes são 
capturados e retirados da fase líquida. Um dos procedimentos de eletrofloculação mais simples envolve 
o uso de anodos de ferro para liberar íons metálicos em solução e formar o hidróxido de ferro (II ou III), 
que é insolúvel. No catodo, por sua vez, formam-se bolhas de gás hidrogênio que, ao se desprenderem, 
auxiliam arrastando as partículas formadas para a superfície. Essa reação eletroquímica pode ser 
acompanhada a seguir.
Reação no anodo:
Fe(s) → Fe
2+
(aq) + 2e
-
Fe2+(aq) + 2OH
-
(aq) → Fe(OH)2(s)
Reação no catodo:
2H2O(l) + 2e
- → H2(g) + 2OH
-
(aq)
De forma global, a reação pode ser representada apenas como a reação do ferro metálico e da água 
na presença de eletricidade para formar o hidróxido de ferro II e a liberação de hidrogênio gasoso.
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Unidade I
 Lembrete
Em células eletroquímicas, os eletrodos recebem nomes para identificar 
o tipo de semirreação que está ocorrendo. Portanto, lembre-se de que a 
reação global é:
Fe(s) + 2H2O(l) → Fe(OH)2(s) + H2(g)
Anodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação.
Catodo é o eletrodo onde ocorre a redução.
Osmose reversa: para que possamos entender esse processo e sua aplicabilidade, discutiremos 
primeiramente o processo de osmose direta no qual ocorre a passagem do solvente de uma solução 
mais diluída através de uma membrana semipermeável em direção a uma solução mais concentrada, 
até que as duas possuam a mesma pressão de vapor. Via de regra, a pressão de vapor de uma solução 
diluída é menor que a pressão de vapor de uma solução concentrada. Na figura seguinte, observamos 
uma representação desse processo de forma direta.
A
A
B
B
Água ou solvente
Soluto
Figura 12 – Representação do processo de osmose direta
A chamada osmose reversa também pode ser muito útil e aplica-se em técnicas de tratamento 
quando desejamos realizar o processo contrário. Nesses casos, o solvente é forçado a realizar o caminho 
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contrário, deslocando-se no sentido da solução mais diluída, como apresentado na próxima figura. 
A pressão necessária para realizar tal procedimento é conhecida como pressão osmótica.
A B
Figura 13 – Representação do processo de osmose reversa
A pressão osmótica deve ser a quantidade de pressão exercida sobre a superfície da solução de maior 
concentração para impedir que o solvente atravesse a membrana. Se uma pressão maior for exercida, a 
osmose reversa será obtida. Seu cálculo é baseado em uma adaptação da equação de Clapeyron para os 
gases e pode ser representado da seguinte forma:
n
.V n.R.T .R.T M.R.T
V
π = ←→π = ←→π =
Onde: 
π = pressão osmótica (atm). 
V = volume de solução (L). 
n = quantidade de soluto (mol). 
R = constante geral dos gases (0,082 L.atm.mol-1.K-1). 
T = temperatura absoluta (K). 
M = n/V = concentração molar (mol/L). 
Como a osmose reversa pode ser aplicada em situações práticas? Provavelmente essa pergunta 
tenha passado pela sua mente a essa altura. 
Uma técnica de tratamento que vem sendo empregada em países e localidades com dificuldade de 
acesso à água potável é chamada dessalinização. Esse processo nada mais é que a aplicação da osmose 
reversa para remover os sais presentes na água salgada e/ou salobra a fim de que se transformem em 
água boa para processos, por exemplo, industriais e de irrigação. Durante a utilização da técnica, uma 
pressão é exercida sobre água salgada, que passará por membranas para ficar mais pura.
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Unidade I
2.2.3 Métodos biológicos de tratamento
Os tratamentos biológicos são considerados como alternativas muito eficientes para degradar 
matéria orgânica presente em efluentes biodegradáveis, além de serem técnicas positivas do ponto de 
vista econômico. Podem ser utilizadas, por exemplo, bactérias, algas ou plantas capazes de consumir a 
matéria orgânica do efluente.
2.2.3.1 Processos aeróbicos
São aqueles processos em que organismos heterótrofos e aeróbicos são utilizados. 
Eles precisam de oxigênio e de um alimento. Esse alimento será a matéria orgânica que existe 
no efluente. As técnicas mais empregadas são as lagoas aeradas, os filtros biológicos e os 
sistemas de lodos ativados.
Os efluentes devem estar sob condições de temperatura adequadas e ter pH adequado a cada tipo de 
organismo que será escolhido como agente biológico. Por se tratar de técnicas que auxiliam na remoção 
de material de origem orgânica, são especialmente recomendadas para ETEs. 
Além da indústria, as comunidades em geral podem utilizar esse tipo de tratamento em águas 
de lagos em parques, como ilustrado na figura seguinte. Pode-se observar que o excesso de material 
orgânico no lago gerou uma proliferação de plantas aquáticas. Caso a manutenção adequada seja 
realizada e o excesso de plantas seja removido, as águas do lago ficarão mais limpas; mas, caso 
esse excesso não seja controlado, quando as plantas morrerem, toda essa matéria orgânica voltará 
a contaminar o lago.
Figura 14 – Proliferação de plantas aquáticas no Parque das Águas em 
Campinas, SP, devido ao excesso de matéria orgânica no lago
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Uma desvantagem desse processo é a necessidade de grandes áreas para sua implantação. 
Suas principais vantagens são o fato de ser econômico e ter valores de eficiência superiores a 90%.
2.2.3.2 Processos anaeróbicos
Em um processo anaeróbico, a matéria orgânica é convertida em gases como dióxido de 
carbono (CO2), metano (CH4), água e um lodo (biomassa). A geração de carbono é um dos 
principais causadores do efeito estufa, pois este acaba retendo calor na atmosfera, tornando 
necessário o uso de queimadores para reduzir o metano emitido, capaz de reter calor 21 vezes 
mais que o gás carbônico.
Por não haver a necessidade de injeção de ar no efluente, esse processo acaba tendo as vantagens 
de ser mais barato e não requerer uso de maquinários. Suas desvantagens são a necessidade de manter 
o meio com temperaturas entre 30 ºC e 35 ºC e o fato de necessitar de longos períodos para que ocorra 
o crescimento das bactérias produtoras de metano.
3 CORROSÃO
Certamente, ao ouvir que algo está corroído ou que sofreu corrosão, automaticamente lhe 
vem à cabeça a imagem da ferrugem sobre um objeto de metal. No entanto, outros materiais 
também passam por processos de degradação que levam o nome de corrosão, como polímeros, 
e concreto.
Em Química, utilizamos o termo corrosão para nos referir à destruição parcial ou completa 
de um material devido a uma ação do meio em que se encontra. Dessa forma, pode-se dizer que 
um material sofreu corrosão causada por um agente que estava no mesmo meio, que pode ser 
um ambiente atmosférico, aquático, no solo, ou então por estar diretamente exposto a produtos 
químicos. Infelizmente, esse processo espontâneo de deterioração causa modificações prejudiciais 
que podem comprometer totalmente o uso de certo material em uma dada aplicação, como 
estruturas metálicas de edificações, meios de transporte, equipamentos eletrônicos ou mecânicos 
e instalações industriais.
A corrosão impacta direta e indiretamente a economia. De forma direta, gera a necessidade 
de manutenção e substituição de peças, os custos com mão de obra, o consumo energético ou 
mesmo a reposição de equipamentos completos, gastos que podem ser ditos inevitáveis. De forma 
indireta, outros custos podem surgir, como a paralisação de uma linha de produção para limpeza 
e manutenção preventiva, a redução da eficiência nos processos em que o material corroído pode 
interferir causando entupimento de canos, a interferências em processos de troca de calor,além 
dos riscos à segurança dos funcionários e muitas vezes do ambiente.
O conhecimento científico que envolve os fenômenos de corrosão está baseado na Eletroquímica e 
nas reações de oxirredução (reações redox). Por esse motivo, daremos início a esse tópico relembrando 
alguns conceitos importantes para nos aprofundarmos nos mecanismos envolvidos.
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3.1 Reações de oxirredução e Eletroquímica
Como você deve lembrar, as reações químicas podem ser classificadas de acordo com a complexidade 
das substâncias envolvidas. Para recordar, veja alguns exemplos para:
• Reações de síntese ou adição: os produtos têm maior complexidade, ou seja, maior número de 
elementos em sua composição que as moléculas dos reagentes separadamente.
A + B → AB
• Reações de análise ou decomposição: os reagentes têm maior complexidade que os produtos, 
ou seja, estes são moléculas com número de átomos menor quando comparados às moléculas 
dos reagentes.
AB → A + B
Frequentemente, as reações de adição e de decomposição podem ser desencadeadas por luz (fotólise), 
calor (pirólise) ou eletricidade (eletrólise). A fotólise pode ser indicada na equação de uma reação 
química pelo uso de λ (letra grega lambda), enquanto nas pirólises utilizamos ∆ (letra grega delta), como 
apresentamos nas equações a seguir. Nas equações de eletrólise, costuma-se representar a quantidade 
de elétrons transferidos entre as espécies na própria reação, bem como as respectivas variações de 
número de oxidação das espécies. São as reações de oxirredução, de fundamental importância para os 
estudos da corrosão.
Além dessa classificação, existem as chamadas reações de simples troca e de dupla troca.
A + BC → AB + C AB + CD → AD + CB
(Reação de simples troca) (Reação de dupla troca)
Para manter o foco nas reações de oxirredução, que são de extrema importância em 
processos de corrosão e em Eletroquímica, vamos relembrar algumas regras para determinar o 
número de oxidação?
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 Lembrete
Regras para determinar o número de oxidação (Nox): 
• O Nox de elementos livres ou em substâncias puras é zero. Exemplos: 
O2, H2, N2, Fe, Cu, S8, Al.
• O Nox do hidrogênio vale +1, exceto nos hidretos iônicos, como NaH, 
CaH2 e KH. Nos hidretos, o Nox do hidrogênio é -1.
• O Nox do oxigênio é -2. Exceções: em peróxidos, o Nox do oxigênio 
vale -1 (Na2O2 e H2O2); nos superóxidos, o Nox vale -1/2 (CsO2 e RbO2); 
e, por fim, na substância fluoreto de oxigênio OF2, o Nox vale +2. 
• Os halogênios em compostos binários possuem Nox = -1, exceto 
os oxigenados. Em compostos binários formados entre halogênios 
diferentes e em compostos ternários, os números de oxidação podem 
variar entre +1 e +7. 
• Metais alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs e Fr) possuem Nox = +1.
• Metais alcalino-terrosos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) possuem Nox = +2.
• Alumínio possui Nox fixo em +3.
• O Nox total de um elemento é calculado pela multiplicação do seu 
número de oxidação pela quantidade desse elemento na fórmula.
• A soma algébrica dos Nox de todos os elementos em um composto 
é zero. Caso a soma seja feita sobre uma molécula ionizada, a soma 
será igual à carga do íon.
Em uma reação de oxirredução, a espécie que perde elétrons foi oxidada 
e é chamada de agente redutor, enquanto a espécie que ganha elétrons 
sofreu redução e é chamada de agente oxidante.
Durante o balanceamento das reações redox, também é preciso estar atento ao balanceamento do 
número de elétrons envolvidos, para que não faltem nem apareçam inexplicavelmente. Os exemplos a 
seguir servem como roteiro para que você pratique o balanceamento de reações redox.
Primeiramente, faremos o balanceamento da reação entre a prata metálica (Ag) e o gás cloro (Cl
2), 
para produzir o cloreto de prata (AgCl). Você pode realizar a contagem da quantidade de cada elemento 
representado nos lados de reagentes e produtos e verificar que há necessidade de balanceamento.
Ag + Cl2 → AgCl
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Em seguida, escreva acima ou abaixo do símbolo de cada elemento o Nox correspondente, respeitando 
as regras. Então faça uma seta para indicar o par onde ocorreu a oxidação (aumento do Nox) e uma seta 
para indicar o par que sofreu redução (diminuição do Nox).
Ag Cl AgCl
0
2
0 1 1
� ���
� �
Oxidação
Redução
Figura 15 
A prata é o agente redutor, pois sofreu oxidação: Ag (0 → +1). Em outras palavras, o átomo de prata 
perdeu um elétron.
O gás cloro é o agente oxidante, pois sofreu redução: Cl2 (0 → -1). Dito de outra forma, cada átomo 
de cloro recebeu um elétron. Como temos dois átomos de cloro na molécula, teremos 2. (-1) = -2. 
Em outras palavras, a molécula de Cl2 precisará receber dois elétrons, mas a prata só pode doar um 
elétron. É preciso dobrar a proporção de prata. Teremos então a seguinte proporção: 2Ag : 1Cl2 : 2 AgCl. 
Essa proporção indica os coeficientes que devem ser escritos na equação:
2Ag + Cl2 → 2AgCl
Para praticar um pouco mais, acompanhe o exemplo a seguir.
Exemplo de aplicação
O cromo é um elemento utilizado como camada protetora contra corrosão através de um processo em 
galvânicas conhecido como cromagem. Além de conferir brilho metálico à peça cromada, o cromo reage 
com o oxigênio de forma superficial formando uma camada fina de óxido de cromo que é impermeável 
ao oxigênio, impedindo que o gás se difunda e ataque o metal que está abaixo da camada protetora de 
cromo. Realize o balanceamento da equação:
Cr + O2 → Cr2O3
Resolução: escreva o Nox acima ou abaixo de cada elemento. Lembre-se de que o produto da reação 
é um óxido e, portanto, teremos para o oxigênio Nox = -2. Vejamos o que acontece com o Nox do cromo.
2Cr + 3.O = 0
2Cr +3.(-2) = 0
2Cr – 6 = 0
2Cr = +6
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Então, Nox do cromo (Cr) = +3.
Oxidação
Redução
Cr O CRO
0
2
0 3
3
2
� ���
�
Figura 16 
Em alguns casos, mesmo após determinar o Nox de cada elemento, você ainda poderá encontrar 
alguma dificuldade para estabelecer a proporção das substâncias da reação. Uma dica é utilizar uma 
técnica conhecida como inversão dos coeficientes através da variação do Nox. Você usará para isso 
uma pequena fórmula, n.∆Nox, onde n é o coeficiente do reagente antes do balanceamento e ∆Nox 
representa o módulo da variação do número de oxidação.
Para esse caso, temos n = 1 para o cromo, e sua variação de Nox vai de 0 → 3.
Logo, n.∆Nox = 1 x 3 = 3, e pela inversão esse número deve ser escrito na frente do oxigênio reagente.
Para o oxigênio, existem dois átomos na molécula O2 e n = 2. A variação de seu Nox é de 0 → -2, ou 
seja, ∆Nox = 2.
Logo, n.∆Nox = 2 x 2 = 4, e pela regra da inversão esse número deve ser escrito na frente do 
cromo reagente.
Finalmente, escritos esses números (4 e 3) como coeficientes dos reagentes, realize a contagem e 
observe que ficará muito mais fácil balancear o produto da reação, bastando multiplicar o produto por 2.
4Cr + 3O2 → 2Cr2O3
Esse seria um exemplo em que a corrosão do metal – no caso, o cromo – pode ser benéfica e utilizada 
como revestimento protetor. Falaremos sobre alguns revestimentos mais adiante.
3.2 Tipos de corrosão
Quimicamente, a corrosão é um processo heterogêneo que acontece entre a superfície de um 
metal e o meio corrosivo que se encontra ao seu redor. Na metalurgia, um minério recebe uma 
quantidade de energia e tratamentos necessários para formar um metal que pode ser manuseado, 
por exemplo, na forma de placas, canos e fios. Esses processos não são espontâneos, pois requerem a 
entrada de energia no sistema. 
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