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segunda-feira, 18 de maio de 2015

Poluentes Atmosféricos (Equilíbrio Químico)

Previsão do tempo por meio do Equilíbrio Químico
Enfeites populares que mudam de cor usam o princípio do deslocamento do equilíbrio químico para indicar a umidade do ar.
Você já viu aqueles enfeites populares que mudam de cor de acordo com o clima? O que será que causa esse efeito, proporcionando que se saiba a magnitude da umidade do ar?
Bem, para entender essa questão, precisamos saber do que se trata um equilíbrio químico e o deslocamento desse equilíbrio.
Resumidamente:
“Equilíbrio químico é quando uma reação reversível tem a sua taxa de desenvolvimento direto (consumo dos reagentes e formação dos produtos) igual à taxa de desenvolvimento da reação inversa (volta a formar os reagentes)”.
O deslocamento do equilíbrio químico, ou seja, a tendência para que a taxa de desenvolvimento de um dos lados aumente mais do que a outra, pode ser conseguida causando uma espécie de perturbação no sistema em equilíbrio. Por exemplo, variando a concentração dos participantes da reação, o deslocamento da reação será no sentido da produção das substâncias que estão em menor concentração no sistema.
É possível visualizar isto com o sal cloreto de cobalto; pois ele muda de cor de acordo com a umidade do ar. Ele obedece à seguinte reação em equilíbrio químico:

CoCl2  + 6H2Setas duplas usadas em reações químicas em equilíbrio. CoCl2.6H2O
Azul                                    Rosa
Respectivamente, cloreto de cobalto (azul) e cloreto de cobalto hidratado (rosa).
Respectivamente, cloreto de cobalto (azul) e cloreto de cobalto hidratado (rosa).
 
Quando há muito vapor no ar, significa para o sistema que aumentou a concentração de um dos reagentes, que é a água. Assim, o equilíbrio será deslocado para a direita, produzindo CoCl2.6H2O, fazendo com que o sal fique rosa.
Já se o tempo estiver muito seco, ele perderá água e voltará ao seu estado original, ficando azul novamente, porque o equilíbrio será deslocado para a esquerda.
Desse modo, os enfeites populares citados no início (normalmente um galo, como o da figura) são fabricados considerando esse princípio. Se o tempo estiver úmido, ele ficará cor de rosa e indica que provavelmente irá chover. No entanto, se ele estiver azul, significa então que não vai chover, pois o tempo está muito seco.
A evolução da atmosfera terrestre ao longo de 4,5 bilhões de anos nos revela transformações químicas drásticas. O aparecimento da vida no nosso planeta acarretou uma situação de constante desequilíbrio na nossa atmosfera, sendo que essa instabilidade tem se agravado nestas últimas décadas, fruto das atividades antrópicas. Os perigos associados à alteração da composição química da atmosfera também são discutidos.
O século XX foi marcado por grandes transformações da qualidade do ar não somente das grandes metrópoles e de regiões fortemente industrializadas mas também de áreas remotas devido por exemplo às queimadas de florestas naturais. Fenômenos globais (como o efeito estufa e o buraco na camada de ozônio) foram detectados e ganharam notoriedade. A ciência ambiental da atmosfera tem pela frente, neste novo século, o grande e complexo papel de contribuir para o aprimoramento de nosso entendimento sobre o que são e como se comportam a atmosfera e espécies tóxicas sobre os ecossistemas e sua biota.
O ar, também conhecido por atmosfera, é uma parte extremamente importante do meio ambiente, tanto do ponto de vista biológico quanto do químico, sendo responsável em grande parte pela manutenção da vida na Terra. A composição da atmosfera depende não só das condições iniciais de sua formação, mas também dos processos físicos e químicos contínuos, que permanecem se desenvolvendo e que podem acrescentar ou retirar gases dela.
Mas, basicamente, a composição atual do nosso ar é de 78% do volume em massa de gás nitrogênio (N2), 21% de gás oxigênio e 1% de outros gases, principalmente o gás nobre argônio (Ar), que está presente em uma porcentagem de quase 1%, e o dióxido de carbono (CO2), com cerca de 0,035%. Além disso, um componente variável muito importante da atmosfera é o vapor de água.
Existem também vários gases poluentes, sobre os quais falaremos mais adiante.

* Nitrogênio: Muitas pessoas pensam que o oxigênio é o principal componente da atmosfera; mas, na realidade, o nitrogênio, na forma de sua molécula diatômica (N2 → N ≡ N), está presente em uma proporção bem maior do que qualquer outro gás.Ele é importante porque constitui as proteínas e o DNA dos seres vivos, sendo obtido da atmosfera. Mas, para tal, é preciso que ele passe por um processo chamado de fixação de nitrogênio, pois as plantas e os animais não conseguem utilizá-lo diretamente. Essa fixação é qualquer processo que transforme o N2 da atmosfera em outros compostos do nitrogênio.
Na termosfera (altitude maior que 90 km), o N2 pode ser fotolizado ou ionizado, mas é extremamente estável nas outras partes da atmosfera.

* Oxigênio: É o segundo maior componente do ar, mas é o mais importante para a manutenção da vida, pois está presente no processo de respiração dos humanos e animais. Além disso, ele é necessário para as muitas reações de combustão que produzem energia, propicia o preparo de alimentos, permite o funcionamento de indústrias onde são produzidos fármacos e muitos produtos necessários para nossas vidas, contribui para o aquecimento e iluminação e assim por diante.
Para o oxigênio atingir a composição de 21% de volume em massa do ar foi necessário 1,5 bilhão de anos, tendo em vista que praticamente todo oxigênio do ar é resultado da fotossíntese das plantas.
O oxigênio passa também por reações importantes na atmosfera, sendo que a principal é a que forma a camada de ozônio na estratosfera. A radiação UV do Sol causa a decomposição do gás oxigênio, formando oxigênio livre que reage, em uma segunda etapa, com o gás oxigênio:
Infelizmente, o ser humano lançou ao longo do tempo alguns compostos poluentes que deslocaram esse equilíbrio no sentido de decomposição do ozônio, diminuindo a sua concentração na estratosfera e deixando o planeta mais desprotegido. Entre esses gases lançados na atmosfera estão os CFCs ((Clorofluorcarbonetos, também conhecidos como Fréons®), que são compostos formados por átomos de carbono, flúor e cloro. Os CFCs são lançados na atmosfera principalmente pelo seu uso como propelente de aerossóis (sprays), em geladeiras e refrigeradores, como agente expansor de plásticos e em solventes para limpar circuitos eletrônicos.
* Dióxido de carbono: dióxido de carbono possui ocorrência natural na atmosfera, sendo proveniente da respiração de seres vivos e de erupções vulcânicas. Sua presença é importante porque ele é o principal gás do efeito estufa que mantém o clima terrestre ameno, sem grandes variações, permitindo que a vida se mantenha.
Porém, a concentração do dióxido de carbono na atmosfera vem crescendo cada vez mais, sendo proveniente também das reações de combustão completas, tais como as dos combustíveis fósseis.
* Argônio: A sua maior parte vem do decaimento radioativo de um isótopo do potássio, o potássio-40, em minerais que o contêm. Assim, o gás argônio produzido vai migrando lentamente das rochas para a atmosfera. Ele e outros gases nobres que estão presentes também em menor quantidade no ar são todos inertes.
* Vapor de água: A sua concentração é variável, sendo proveniente da evaporação de rios, lagos, mares, da água do solo, de dejetos, como urina e fezes, da transpiração das plantas e da respiração dos seres vivos. A umidade do ar é importante para uma melhor respiração, bem como para a formação de nuvens.
Um aspecto preocupante do aquecimento global é que ele provoca uma maior evaporação das águas, o que aumenta a concentração de vapor de água no ar.
As atividades humanas, principalmente nos últimos 150 anos, vêm causando modificações nas porcentagens de gases presentes no ar. A poluição causada pelo ser humano resulta em muitos outros gases lançados no ar, tais como outros gases-estufa, como o monóxido de carbono (CO), os óxidos de enxofre (SO2 e SO3), os óxidos de nitrogênio (NO e NO2), alguns hidrocarbonetos, como o metano e os HPAs (hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, que são cancerígenos), além de macromoléculas sólidas e líquidas, como a fuligem. A maioria deles vem da combustão incompleta de combustíveis fósseis como o carvão e os derivados do petróleo.
Poluição atmosférica causada por queima de combustíveis fósseis em fábrica
Poluição atmosférica causada por queima de combustíveis fósseis em fábrica
Esses gases, além de intensificarem o efeito estufa, levando ao aquecimento global, também podem causar outros problemas ambientais. É o caso, por exemplo, dos óxidos de enxofre e nitrogênio que reagem com a água e causam a chuva ácida.
China
Pode-se considerar poluição atmosférica qualquer contaminação do ar oriunda de desperdícios gasosos, líquidos, sólidos ou outros produtos que podem pôr em risco a saúde humana, animal ou vegetal. A atmosfera tem uma certa capacidade depuradora que garante a eliminação, em condições naturais, dos materiais nela descarregados pelos seres vivos. O desequilíbrio deste sistema natural, levado a cabo pelo Homem, conduz à acumulação na atmosfera de substâncias nocivas à vida.

Causas:
Os principais fatores que tem vindo a contribuir para o aumento da poluição atmosférica destacam-se entre:
Actividade industrial. Esta atividade lança para o ar gases e poeiras em quantidades superiores à capacidade de absorção do meio ambiente, ficando assim estas substâncias acumuladas na atmosfera.
Circulação rodoviária. Os gases e as substâncias químicas libertadas pelos veículos motorizados, derivam do consume de combustíveis fosseis utilizados, como é o caso do petróleo.


O Smog.
 Define-se como uma combinação de fumo e de nevoeiro em áreas urbanas/industriais, ou seja, o aumento da temperatura durante o dia, e em condições de grande arrefecimento noturno. Provoca directamente nas pessoas asma, bronquite, problemas respiratórios e cardíacos. E leva a uma elevada concentração de fumos à superfície.
Antigo muro de pedra corroído pelo tempo e poluição de chuva ácida

Chuvas ácidas. 
As chuvas ácidas formam-se com a libertação de dióxido de enxofre e de óxido de azoto (provenientes de fábricas e automóveis) para a atmosfera, ou seja, ocorrendo precipitação, as chuvas ácidas originam a acidificação dos solos, que vai prejudicar a agricultura e as espécies de árvores e plantas que vão nascer. Outra consequência é a destruição da vegetação e a contaminação da água, que é muito prejudicial para a vegetação assim como para os animais.

O Efeito de Estufa. 
O efeito de estufa tem duas consequências, o aquecimento global do planeta, o que pode provocar a fusão do gelo das regiões polares e a subida dos oceanos e alterações climatéricas.

A destruição da camada de ozono
A existência de ozono na estratosfera é vital para a Terra, pois absorve grande parte da radiação ultravioleta. O ozono é assim indispensável, protegendo-nos do excesso de radiação ultravioleta, embora ao nível do solo seja prejudicial para a saúde e para o ambiente. A destruição da camada de ozono provocada pelo cloro origina variações do clima (aquecimento global) e poderá acabar com a vida na terra.
Nem fábricas poluentes, nem desmatamentos em grande escala. O novo vilão climático pode ser os vulcões, como indica um novo estudo. Pesquisadores investigaram a enorme erupção do vulcão Eyjafjallajökull, na Islândia, que aconteceu em 2010. Eles monitoram a nuvem de fumaça que se espalhou por toda a Europa a partir de uma estação de pesquisa na França.
O pó vulcânico foi rapidamente expulso para a atmosfera após a erupção. Reagida com outros componentes, as partículas de cinza vulcânicas podem gerar grandes problemas ambientais, pois são compostas por ácido sulfúrico, em sua maioria.
Se essas partículas de ácido sulfúrico forem expelidas em grande quantidade, elas podem se comportar como pequenas sementes dentro das nuvens, alterando o tipo de chuva que a área vai receber.
Os dados atmosféricos coletados pelos pesquisadores sugerem que as erupções vulcânicas podem liberar partículas até 100 milhões de vezes mais do que se imaginava. Além disso, elas podem se formar em altitudes mais baixas e abrangerem maiores distâncias do que estudos anteriores haviam sugerido. Uma notícia ruim, tanto para países com vulcões ativos em seu território, como para os que são afetados pelas grandes nuvens de pó vulcânico.
http://www.alunosonline.com.br/quimica/composicao-ar.htmlhttp://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/evolucao.pdf
http://www.mundoeducacao.com/quimica/previsao-tempo-por-meio-equilibrio-quimico.htm
http://hypescience.com/vulcoes-podem-provocar-um-impacto-climatico-bem-maior-do-que-imaginavamos/

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