Lucas Ribeiro Fortes Rômulo de Paiva e Silva

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1 Lucas Ribeiro Fortes Rômulo de Paiva e Silva
A QUIMICA DO AMBIENTE Lucas Ribeiro Fortes Rômulo de Paiva e Silva

2 Sumário Introdução A atmosfera terrestre Regiões externas da atmosfera
O ozônio na atmosfera superior A química na troposfera O oceano do mundo A água doce Química verde

3 Introdução O desenvolvimento econômico depende criticamente dos processos químicos, alguns dos quais bastante prejudiciais ao ambiente. Analisaremos a natureza da atmosfera e hidrosfera terrestres a fim de indicar as alterações no respectivo comportamento químico provocadas por nossas ações.

4 A atmosfera terrestre Dividida em quatro regiões:

5 Com o aumento de altitude a temperatura diminui na troposfera e aumenta na estratosfera.

6 Sua composição não é uniforme.
99% da atmosfera é constituída de N2 e O2. O O2 é muito mais reativo que o N2.

7 Troposfera e Estratosfera
Possuem 99,9% da massa total da atmosfera. Em toda a atmosfera ocorre a diminuição da pressão de acordo com o aumento de altitude. Na troposfera ocorrem os fenômenos associados ao “tempo”. Nuvens Chuvas Vento

8 Regiões externas da atmosfera
A região superior à estratosfera constitui uma defesa contra a radiação e as partículas de grande energia que incidem continuamente sobre o planeta. Nessa interação, as moléculas e os átomos na atmosfera superior sofrem transformações químicas.

9 Fotodissociação Ruptura de uma ligação química provocada pela absorção de um fóton por uma molécula. A energia dos fótons deve ser suficiente para desencadear o processo químico. As moléculas devem absorver estes fótons. O O2 absorve boa parte da radiação proveniente do sol, antes que possa atingir o solo.

10 oxigênio atômico mais abundante que O2
50% de oxigênio atômico e 50% de O2 O2 mais abundante que oxigênio atômico 400km 130km

11 A energia de dissociação do N2 é muito alta.
O N2 não absorve facilmente os fótons. Pouco nitrogênio atômico é formado na atmosfera externa.

12 Fotoionização Os elétrons existentes na atmosfera superior provêm da fotoionização das moléculas provocadas pela radiação solar. Para que ocorra, a molécula tem que absorver um fóton com energia suficiente para remover um elétron. Os comprimentos de onda desses fótons estão na região do ultravioleta e eles são completamente filtrados da radiação que atinge o solo, em virtude desses processos de absorção.

13 O ozônio na atmosfera superior
Entre 30 e 90 km de altitude os átomos de O colidem frequentemente com as moléculas de O2, provocando a formação do O3. O asterisco indica que a molécula de O3 está com excesso de energia, que deve ser afastada rapidamente da molécula, senão o ozônio se decompõe em O e O2, num processo inverso.

14 A molécula pode perder esse excesso de energia nas colisões com outros átomos ou moléculas.
A velocidade de formação do O3 depende de dois fatores: Presença de átomos de O (grandes altitudes). Grande concentração de moléculas para favorecer os choques entre O e O2 e entre O3 e M (baixas altitudes).

15 Em virtude dessa dependência de fatores, a velocidade de formação do O3 tem um máximo numa camada a uma altura da ordem de 50 km, perto da estratopausa.

16 O ozônio pode absorver radiação solar, decompondo-se em O e O2.
Se não fosse pela camada de ozônio na estratosfera, fótons de alta energia atingiriam a superfície da Terra e a vida animal e vegetal não poderia sobreviver na presença dessa radiação de alta energia.

17 Destruição da camada de ozônio
Clorofluorcarbonos Utilizado em latas de spray, como gases refrigerantes, condicionamento de ar e como agentes espumantes para plásticos.

18 Praticamente não reativos na atmosfera mais baixa.
Relativamente insolúveis em água, por isso não são removidos da atmosfera através da chuva. A falta de reatividade permite que eles sobrevivam na atmosfera e difundam-se eventualmente para a estratosfera.

19 Na estratosfera, devido à radiação, as ligações C – Cl são quebradas, formando átomos de cloro livres com facilidade. Os átomos de cloro reagem rapidamente com o ozônio para dar monóxido de cloro e oxigênio molecular. Em certas condições as moléculas de ClO podem regenerar os átomos de Cl livres, que podem assim reagir com mais O3.

20 O buraco na camada de ozônio

21 Que susbstâncias podem substuituir os CFCs?
Até o momento os hidrofluorcarbonetos são as principais alternativas. Mudar dos CFCs para alternativas como os HFCs é caro. Os substitutos do CFC atual são menos eficientes em relação à refrigeração, necessitando de um pouco mais de energia para igualá-los.

22 Química na troposfera Compostos de enxofre
Concentração natural muito pequena diante das concentrações acumuladas em ambientes urbanos e industriais. A combustão de carvão e de óleo é responsável por mais de 80% do total de SO2 presente na atmosfera. O SO2 pode ser oxidado a SO3, que quando se dissolve na água, forma ácido sulfúrico.

23 É principalmente a presença de SO2 e de H2SO4, na atmosfera que provoca o fenômeno da chuva ácida.
Óxidos de nitrogênio, que formam o ácido nítrico, também contribuem para a chuva ácida.

24 A acidez afeta muitas formações lacustres, reduzindo a população de peixes e afetando toda a comunidade ecológica das florestas vizinhas ao lago. A chuva ácida reage com metais e com carbonatos e ataca, por isso, os materiais metálicos e muitos materiais de construção civil.

25 Remoção do SO2 dos gases da combustão através da injeção de calcário.
O CaO reage com o SO2 e forma sulfito de cálcio. As partículas sólidas de CaSO3 e boa parte do SO2 inalterados são removidos do gás da combustão por uma suspensão aquosa de cal.

26 Monóxido de carbono É o mais abundante dos gases poluentes.
É incolor e inodoro. Oferece risco à saúde humana, pois tem uma afinidade 210 vezes maior com a hemoglobina do que o O2. Quantidades relativamente pequenas de CO podem inativar frações significativas de hemoglobina no sangue e prejudicar o transporte de oxigênio, podendo levar à morte.

27 Óxidos de nitrogênio e névoa fotoquímica
O NO forma-se nos motores de combustão interna. Os óxidos de nitrogênio são os componentes principais das névoas urbanas. No ar, o NO é oxidado a NO2, que inicia as reações associadas com a névoa fotoquímica.

28 O ozônio é componente chave da névoa fotoquímica.
É um poluente indesejável na troposfera. Também é extremamente reativo e tóxico. Problema: diminuição na estratosfera e aumento na troposfera.

29 A redução da névoa exige que os ingredientes essenciais para sua formação sejam removidos das descargas dos automóveis. Os conversores catalíticos são desenvolvidos para reduzir drasticamente os níveis desses ingredientes.

30 Vapor de água, dióxido de carbono e clima
A atmosfera é essencial para manter a temperatura da Terra. O dióxido de carbono e o vapor de água são os componentes atmosféricos mais importantes na manutenção da temperatura. O planeta está em equilíbrio térmico, isto quer dizer que a Terra irradia energia para o espaço numa taxa igual à que absorve. Esses gases atmosféricos absorvem muito da radiação que sai da superfície da Terra.

31 A influência dos gases atmosféricos na temperatura da Terra é chamada efeito estufa.
A queima mundial de combustíveis fósseis tem aumentado visivelmente o nível de CO2. Esse aumento, de acordo com alguns cientistas, já está interferindo no clima da Terra.

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33 Metano como gás de efeito estufa
Cada molécula de CH4 tem aproximadamente 25 vezes o efeito estufa de uma molécula de CO2. O CH4 é formado em ambientes com pouco oxigênio. Bactérias anaeróbicas que florescem nos pântanos, aterros sanitários, próximas das raízes do arroz e no sistema digestivo dos animais ruminantes, produzem metano. Também escapa na extração e transporte de gás natural.

34 Na troposfera o metano é atacado por espécies reativas como radicais OH, ou óxidos de nitrogênio, eventualmente produzindo outros gases de efeito estufa, como o O3. Reduções importantes do efeito estufa poderiam ser atingidas pela redução das emissões do metano ou capturando-se as emissões para uso como um combustível.

35 O oceano do mundo Água do mar 97,2% da água está no oceano do mundo.
A salinidade da água do mar é em média 35 g/L. Existem muitas substâncias dissolvidas no oceano, mas ele não é usado como fonte de matéria prima, pois o custo de extração é muito alto. Somente 3 substâncias são retiradas em quantidades significativas da água do mar: cloreto de sódio, bromo e magnésio.

36 Dessalinização A água do mar é imprópria para o consumo humano devido ao seu alto teor de sal. O processo para remover o sal da água e torná-la própria para o consumo é chamado de dessalinização. Pode ser feita por destilação ou por osmose invertida.

37 Água doce Um adulto precisa beber aproximadamente 2 litros de água por dia, mas consumimos uma média de 300 litros por dia. Quando usamos água, ela se torna carregada com materiais adicionais dissolvidos, inclusive dejetos da sociedade humana. Se a população e a produção de poluentes ambientais aumentam, verificamos que devemos gastar quantidades cada vez maiores de recursos financeiros para garantir o fornecimento de água doce.

38 Oxigênio dissolvido e qualidade da água
A quantidade de O2 na água é um importante indicador de sua qualidade. As bactérias aeróbicas consomem oxigênio para oxidar os materiais biodegradáveis. Quantidades excessivas de materiais biodegradáveis prejudicam a vida animal. Sem oxigênio, bactérias anaeróbicas prosperam e produzem substâncias que causam mal cheiro. O nitrogênio e o fósforo estimulam o crescimento desmesurado de plantas, o que contribui para a proliferação de algas e a turvação das águas.

39 À medida que se desenvolvem as plantas, aumenta também a quantidade de matéria vegetal morta e em decomposição, o que é chamado de eutroficação. Os vegetais decadentes consomem O2, por serem biodegradáveis, levando à exaustão do O2 na água. O que torna insustentável a manutenção da vida animal. As fontes mais importantes de nitrogênio e fósforo são: esgotos domésticos, agricultura e pecuária.

40 Tratamento de fontes de água municipais
Boa parte da água da rede de abastecimento é água “usada”, isto é, a água que já circulou por um ou mais de um sistema de esgotos ou de processos industriais. Essa água deve receber tratamento apropriado antes de ser consumida. Etapas: filtração grossa, sedimentação, filtração em areia, aeração e esterilização.

41 Abrandamento da água A água com íons e e outros cátions divalentes é chamada água dura. Embora a presença desses íons não seja prejudicial à saúde, eles tornam a água imprópria para o uso doméstico e industrial. A água com os íons cálcio e bicarbonato perde dióxido de carbono ao ser aquecida, liberando CaCO3, que reveste a superfície de sistemas de água quente e chaleiras, reduzindo a eficiência de aquecimento. Esses depósitos são chamados de crostas ou incrustações.

42 A remoção desses íons é chamada abrandamento da água.
O processo calcário-barrilha é bastante adotado no processo de abrandamento. A água é tratada com calcário, CaO e cinzas de barrilha, Na2CO3. Existe também o processo da troca iônica, em que a água dura passa por um leito de resina de troca iônica. Nesse processo, um íon é trocado por outro.

43 A água amaciada dessa forma contém maior concentração de íons .
Não é recomendado que pessoas que sofram de hipertensão bebam desta água. Para regenerar a resina, ela é limpada com jatos de solução de NaCl concentrada. Abrandamento por troca iônica

44 Química verde Promove o desenvolvimento e aplicação de produtos e processos químicos compatíveis com a saúde humana que preservam o meio ambiente. É melhor evitar os rejeitos do que tratá-los. As substâncias geradas devem possuir pouca ou nenhuma toxidade à saúde humana e ao ambiente. Substâncias tóxicas devem ser transformadas em inócuas quando possível.

45 Solventes e reagentes O uso de compostos orgânicos voláteis, como solvente para reações, é motivo de preocupação nos processos químicos. O solvente não é consumido na reação, mas existem liberações inevitáveis para a atmosfera. Ele pode ser tóxico ou se decompor durante a reação, criando rejeitos. O uso de fluidos supercríticos representa uma maneira de substituir o solvente convencional por CO2.

46 Outros processos A lavagem a seco de roupas usa solventes que podem provocar câncer. O uso desses solventes tem contaminado a água do subsolo. Há um método alternativo que usa CO2 supercrítico. As carrocerias metálicas são revestidas para prevenir a corrosão. Uma das etapas-chave é a eletrodeposição de uma camada de íons. No passado era usado o chumbo, mas por ele ser altamente tóxico, seu uso tem sido eliminado.

47 Purificação da água A desinfecção da água é uma das maiores inovações em saúde pública. Tem diminuído drasticamente os índices de doenças causadas por bactérias provenientes da água. A cloração da água produz um grupo de produtos secundários que são chamados de trialometanos (THMs). Alguns THMs são cancerinógenos e outros interferem no sistema endócrino. Apesar disso, é viável o uso dos THMs pois há uma incidência muito maior de cólera e tifo do que câncer causado por eles.

48 Referências bibliográficas
QUÍMICA: A Ciência Central – 7ª. edição QUÍMICA: A Ciência Central – 9ª. edição