módulo 01:
Átomos


módulo 02:
Tabela Periódica


módulo 03:
Ligações químicas


módulo 04:
Nomenclatura


módulo 05:
Estruturas da Matéria


módulo 06:
Substâncias do Ambiente


módulo 07:
Reacções Químicas


módulo 08:
Reacções em Equilíbrio


módulo 09:
Reacções ácido-base


módulo 10:
Reacções REDOX


módulo 11:
Reacções orgânicas


módulo 12:
Reacções bioquímicas


módulo 13:
Análise qualitativa


módulo 14:
Análise quantitativa


módulo 15:
A Indústria Química

módulo 16:
Reacções no Ambiente

O AMBIENTE I

Introdução

A casa de todos os seres vivos é o Mundo. Junto com os animais e as plantas, a vida do homem depende do ambiente nessa casa.
E ele, dispondo das capacidades humanas, pode influenciar o seu ambiente, no bom ou no mão sentido, até tem o puder de destruir tudo.
Veja lá a responsabilidade do ser humano, não só para ele próprio, mas também para todos os outros que vivem na mesma casa. Esta responsabilidade começa com respeito e exige, hoje em dia, conhecimento das ciências naturais. A química faz parte integral dessas ciências.


índice:

1. O SOLO

1.1 A composição

1.2 O Adubo

2. A ÁGUA

3. O AR

3.1 A composição

4. O FOGO

5. MATERIAIS DE LIMPEZA





1. O Solo

É a geografia que sabe responder as perguntas: "De onde é que vem o solo e suas camadas? Qual é a sua evolução, qual a função dos vulcanos, da erosão, da sedimentação? Donde vem o carbonato de cálcio? etcetera.


1.1 A Composição

O solo em cima do qual vivem os seres vivos é constituído por dois componentes principais:
  1. Material orgânico (húmus, que traz nutrientes)
  2. Diferentes tipos de rocha (p.ex. areia, que traz minerais)
O acidez (o valor de pH) pode variar: rocha do tipo granito tende a ter um pH baixa (bocado ácido), enquanto as camadas com carbonato de cálcio ficam com um pH mais alto (bocado básico).

A última camada da terra, onde se encontram os mares, os rios, as montanhas e os seres vivos, tem uma constituição seguinte:

ELEMENTOS PERCENTAGEM
Oxigénio
47
Silício
28
Alumínio
8
Ferro
5
Cálcio
3,5
Sódio
3
Potássio
2,5
Magnésio
2
Outros elementos
1


A enorme presença de Oxigénio e Silício no solo deve-se às areias que são em grande parte constituídas por SiO2 e seus derivados.

Exercício 1
Que tipo de solo existe em volta da sua casa? E na sua machamba?


1.2 O Adubo

O solo serve para muitos fins, dos quais a agricultura é um dos mais importantes.
Numa situação natural, as plantas usam os nutrientes e minerais que se encontram no solo, mas no caso de agricultura pelos homens, certos solos não contêm material suficiente para alimentar todas as plantas.
Certos solos ricos não precisam de muito adubo, mas outros têm grande falta de nutrientes, em particular Nitrogénio (nitratos), Fosfato e Potássio.
Podemos usar adubo natural (estrume dos excrementos animais) e adubo artificial. Artificiais são: nitrato, fosfato e sulfato de amónio e ureia, e minerais com iões de potássio, cálcio, magnésio, sódio, cobre e ferro.

Existe na natureza um ciclo de Nitrogénio:


Certas (poucas) plantas conseguem produzir directamente os nitratos do nitrogénio do ar. Um problema aqui é o facto de que o Nitrogénio é muito estável.
O que falta em termos de nitratos devemos acrescentar por meio de adubo artificial (ou natural).

A escolha do adubo depende também do pH desejado do solo.

Exercício 2
Nitrogénio do ar só dificilmente reage com qualquer outro elemento ou substância e por isso é chamado 'inerte'.
É muito especial a existência de certas plantas que sabem apanhar N2(g) para incluir o no nitrato. Muitas plantas, os animais e os homens não conseguem fazer isso.
Explique por que é que o Nitrogénio reage tão dificilmente.

A maior parte da água da terra é água salgada, i.é, a água do mar, dos oceanos que cobram a maior parte da nossa terra.
A molécula da água, H2O, é uma molécula pequena, leve, bastante polar e um dípolo de grande importância. Graças ao ângulo da molécula, a água fica com o carácter dipolar. Esta dipolaridade da molécula de água faz com que a água tem suas propriedades características, tais como os pontos de fusão e ebulição.

A água do mar contem ±35 g de sólidos dissolvidos por litro:
ELEMENTO
QUANTIDADE
g/l
Cloreto 19,2
Iões sódio 10,7
Iões magnésio 1,3
Sulfureto, potássio, cálcio, brometo ±1,8
Outros elementos ±1,4
TOTAL: ±35 gramas/litro




2. A Água

ciclo de água

Uma vez que os sais não evaporam, a água das chuvas (vendo da evaporação da água do mar) serve muito bem para os seres vivos, incluindo os homens. O solo dá minerais às águas da chuva. Afinal a água da chuva chega nos mares, assim no mar acumulam os minerais, os sais. Além dos minerais, a água nos rios pode conter substâncias poluintes, sempre causadas pelo homem. Por exemplo, adubos com nitratos e ião amónio são muito bem solúveis e ficam nas águas até níveis preocupantes.
Outros fontes de poluição das águas são desperdícios industriais e a poluição do ar, cujas substâncias podem dissolver nas águas.
As fosses (ou a falta de fosses) dos homens podem também causar água suja que já não serve para beber ou cozinhar.

A limpeza da água suja implica em particular a filtração (com areia), a sedimentação e a cloração.

Exercício 3
Na Europa existem zonas de agricultura onde depositam quantidades enormes de adube natural que causam um problema sério pela água potável.
Qual o problema?

Exercício 4
O solo em baixo duma oficina de automóveis pode conter muito óleo mineral e seus derivados.
Qual o perigo que traz essa situação?

Exercício 5
Qual a propriedade principal da molécula de água que causa o estado líquido desta substância, enquanto que tem um peso (massa molecular) tão pequeno?
resposta


3. O Ar

Limitamo-nos aqui ao troposfera, i.é a camada da atmosfera mais perto da superfície da terra com uma espessura de ±15 km (altura).
Consulte para tal a geografia.


3.1 A Composição

A composição normal do ar seco, na troposfera, em porcentos:
SUBSTÂNCIA PERCENTAGEM
Nitrogénio 78
Oxigénio 21
Árgon 1
Dióxido de carbono 0,035 (aumentando!!)
Outros gases nobres 0,003

Além de todas essas substâncias, a atmosfera contém água (vapor). Sabemos que o ar pode conter uma certa percentagem de água, de 0 até saturação.

Exercício 6
Os componentes do ar, de modo geral, são substâncias apolares.
Será isto por acaso ou haverá uma razão para tal?

Exercício 7
É possível separar os componentes do ar num processo de destilação fraccionada. Isto só é possível a partir do ar líquido.
Explique o processo.

As substâncias que não deviam fazer parte do ar são pó/poeira, monóxido de carbono, dióxido de enxofre, vários óxidos de nitrogénio e outras. Essas substâncias têm seu origem na combustão de combustíveis (e combustão do mato).

Exercício 8
Mencione um método físico para limpar o ar.

Nos últimos 100 anos, a quantidade de dióxido de carbono está aumentando de menos de 0,03 até mais de 0,03%.
Se o homem continuar assim na produção de CO2, daqui há pouco, a quantidade de CO2 na atmosfera vai dobrar. CO2 tem a propriedade de absorver e manter o calor do sol. Menos raios do sol vão ser reflectados.
A consequência é de que a terra sofre um aumento de temperatura e isto pode ter consequências para o nível dos oceanos e para a clima da terra.

Exercício 9
Descreva os possíveis fenómenos que acompanham as mudanças de clima.



4 O Fogo

Já nos anos antigos, os Gregos (Aristóteles) elaboravam a teoria de que toda matéria era constituída por 4 elementos: solo, água, ar e fogo. Por isso, este capítulo é assim organisado.
Note bem que então tinham outra ideia de 'elemento'; não usavam o conceito científico da nossa época.
Na concepção dos Gregos, foi assim considerado: tudo que tem um aspecto sólido contém muito solo, tudo que contém um aspecto líquido deve conter muita água; uma substância que liberta um gás numa reacção continha o elemento gás. Qualquer substância que pode ser queimada deve conter fogo.
Era uma outra maneira de pensar em termos científicos.

Portanto, o que é o fogo?
O fogo é energia de calor que surge num processo químico exotérmico de forma muito concentrada e bem localizada.
O próprio fogo (energia) não podemos observar com os olhos. As cores que aparecem devem-se quase sempre a certas partículas pequenas e sólidas dentro do fogo. Aquelas partículas - por conter tanta energia - mostram uma incandescência, muitas vezes de cor amarela, laranja, vermelha.
Carvão a brasa também mostra esta incandescência.

Outras substâncias envolvidas nesta energia enorme podem sofrer uma certa agitação dos electrões que pode causar outras cores: azul, verde, violeta etc. dependente do carácter dos átomos.

Exercício 10
Será que o fogo é uma substância? Explique a sua resposta.

No 19o século surgiu na Europa uma teoria sobre o fogo que introduziu o conceito "flogiston" sendo uma substância volátil que sai duma substância ardente.
Ao fim desta época, a teoria foi rejeitada. A gente não era capaz de provar a existência deste "flogiston".



Em baixo a reacção química que decorre realmente. Na combustão nada sai da substância. Ao contrário, alguma coisa junta-se com a substância ardente.



Mais tarde, esta teoria era jeitada. Raciocíniar e investigação práctica não conseguiram provar a existência de 'flogiston'.

Exercício 11
Naquelas experiências mediram o peso duma substância antes e depois de arder. As observações negaram a existência da substância flogiston.
Explique o raciocínio.
resposta


5. Materias de limpeza

Limpeza tem sempre a ver com remover qualquer substância que não devia estar naquele lugar.
Queremos limpar a louça, o corpo, os dentes, o chão, as janelas, a casa de banho, etcetera.

Como tirar/remover o material sujo?

Para tal há vários métodos dos quais os três em seguida são mais importante:
  1. Fisicamente
    Lixar uma coisa suja é muito usual. Por exemplo, pasta de dentes contem uma certa percentagem de carbonato de cálcio que pode remover a sujidade nos dentes.
    Muito fisicamente é também a filtração de água.
    Também fisicamente é a aplicação de solventes: acetona dissolve verniz para unhas.
  2. Quimicamente
    Aplicamos reacções químicas na limpeza. Uma vez que as reacções surgem nos módulos em seguida, tratamos lá esta aplicação.
    Todavia, um exemplo:
    Panelas que são usadas para ferver água mostram, depois de algum tempo, uma camada de carbonato de cálcio (calcite). Remover isso pelo método de lixar pode facilmente estragar a panela.
    Uso dum ácido não muito forte (ácido acético/vinagre) reage com o calcite, produzindo acetato de cálcio (solúvel) e dióxido de carbono(g).
    Camadas velhas de tinta podem ser removidas fisicamente (lixar), mas também quimicamente, simplesmente por uma reacção de combustão daquelas camadas.
    O cloro usamos para limpar água suja.
  3. Físico-quimicamente
    Já o processo de dissolver substâncias traz um pouco de dúvidas: é física ou química? Assim podemos considerar uma mistura de aplicação química e física: a aplicação de sabão, tanto natural como sintético. O sabão sabe misturar bem sujidade gordo (apolar) e água (polar).
Exercício 12
  1. Acetona é apolar e assim pode remover o verniz. As unhas contêm uma certa quantidade de gordura natural.
    Qual será o problema para quem usa muitas vezes a acetona?
  2. Como será possível remover manchas de estearina (vela) da roupa?
  3. Que fazer depois de sujar a pele com iodo?
  4. Para remover açúcar das mãos, precisamos de sabão?
  5. Certas pessoas cheiram mal da boca; como evitar isto?