Gás Carbônico
PROBLEMATIZAÇÃO
Uma Indústria Petrolífera vem sofrendo ataques de uma organização não governamental, que atua internacionalmente em questões relacionadas à preservação do meio ambiente, o Greenpeace.
Segundo o Greenpeace, a indústria não acatou ao procotolo de Kyoto, que tem como objetivo firmar acordos e discussões internacionais para conjuntamente estabelecer metas de redução na emissão de gases-estufa na atmosfera, portanto um número grande de gases poluentes continua sendo eliminados para o meio ambiente, originados da queima do petróleo, que atualmente se tornou uma das principais fontes de combustível fóssil utilizada para sustentar o mundo.
Entre os gases eliminados para o ambiente, estão o dióxido de enxofre (SO2) e o dióxido de carbono (CO2), obtido pela seguinte reação:
Combustível + Oxigênio → Dióxido de Carbono + Água + Calor
O dióxido de enxofre (SO2) sofre oxidação na atmosfera e forma o trióxido de enxofre (SO3), que por sua vez em contato com a água da chuva irá formar o ácido sulfúrico (H2SO4), que é um ácido forte e um dos principais componentes responsáveis pela chuva ácida.
REAÇÕES :
SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g) SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq)
Um forte argumento do Greenpeace é o aumento da concentração de CO2(g) na atmosfera, causando a elevação da temperatura no planeta Terra, derretendo as calotas polares e conseqüentemente aumentando os níveis dos oceanos. Nas grandes profundidades do oceano, onde a temperatura é baixa, o CO2 dissolvido na água forma o ácido carbônico (H2CO3), que danifica os exoesqueletos e as conchas dos organismos marinhos.
A empresa rebate as críticas dizendo, que para poder refinar o petróleo e fracioná-lo em diversos componentes úteis a sociedade, como o gás de cozinha, borracha, a fabricação do asfalto, entre outros, é necessário produzir certa quantidade de gases nocivos ao meio ambiente, pois caso isso não ocorra, não haverá veículos circulando nas cidades, e diversos bens de consumo que são derivados do petróleo, não poderão mais ser comercializados.
Quais decisões devem ser tomadas para que o meio ambiente não seja prejudicado, de modo que a indústria possa manter a sua produtividade?
EXPERIMENTO I - EVIDENCIANDO O GÁS CARBÔNICO (CO2)
INTRODUÇÃO
O carbono presente numa substância pode ser identificado de duas maneiras: quando aparece como resíduo negro pela combustão parcial de uma substância ou, quando aparece combinado com o oxigênio, na forma de gás carbônico (CO2).
MATERIAIS
• Experiência 1: isqueiro, algodão ou papel;
• Experiência 2: cápsula de porcelana, funil de vidro, soluções de hidróxido de bário, solução de ácido clorídrico e álcool.
PROCEDIMENTO
I) MÉTODO PARA SUBSTÂNCIA PARCIALMENTE COMBUSTÍVEL:
• Coloque em uma cápsula de porcelana um pedaço de algodão e queime o algodão.
• Responda a questão a seguir.
1. Na queima ou combustão do algodão ocorreu a formação de resíduo?
2. Qual(ais) conclusão(ões) podemos tirar da análise?
II) MÉTODO PARA SUBSTÂNCIA TOTALMENTE COMBUSTÍVEL:
• Coloque um pouco de álcool numa cápsula de porcelana.
Molhe um funil de vidro, inteiramente e internamente, com uma solução de hidróxido de bário.
• Coloque o funil sobre a cápsula conforme mostra a figura a seguir.
• Com muito cuidado, ateie fogo ao álcool.
• Observe o que aconteceu ao funil.
O gás carbônico pode ser identificado por sua reação com o hidróxido de bário. Faz-se borbulhar o CO2 numa solução de hidróxido de bário. A turvação que se forma é devida à formação do precipitado branco de carbonato de bário. A reação é representada pela equação:
Ba(OH)2 (aq) + CO2 (g) → BaCO3 (s) + H2O (l)
EXPERIMENTO II - CHUVA ÁCIDA
A chuva ácida é um grave problema ambiental, decorrente da poluição atmosférica, composta basicamente por dióxido de enxofre (SO2 )e óxidos de nitrogênio (NO, NO2 , N2O5). Estes óxidos reagem com vapor de água presente na atmosfera e se transformam em ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3), respectivamente. Estas reações que ocorrem na atmosfera fazem com que o pH da chuva fique abaixo de 5,6 (o pH normal da chuva é 5,6). Apenas uma pequena parcela desses gases que causam a acidificação da chuva é derivada de fenômenos naturais. A grande porcentagem destes óxidos é emitida para a atmosfera através de ações antrópicas (buscar significado...). De toda a poluição atmosférica existente no planeta, apenas 10% tem sua origem na natureza, o restante é decorrente da atividade humana sobre o meio em que vivemos.
Quando uma indústria emite gases e material particulado para a atmosfera, podemos ver que a fumaça "viaja" pelo ar. Geralmente as chaminés de indústrias são construídas numa altura que os ventos possuem maior velocidade, justamente para os resíduos sólidos se dissiparem o mais longe possível da fonte emissora. A formação de um coquetel de gases na atmosfera, que pode permanecer durante semanas em suspensão no ar, facilitará novas reações e o surgimento de novas substâncias químicas, cada vez mais ácidas, aumentando o pH da água a ser precipitada. Por isso as grandes chaminés são as grandes responsáveis pelas chuvas ácidas.
Estudos ecotoxicológicos demonstraram que a precipitação ácida tem impactos adversos sobre as florestas, aos ecossistemas aquáticos e aos solos, matando os organismos aquáticos e terrestres como plâncton, peixes, insetos e anfíbios, e também sobre a saúde humana. Além disso, a precipitação ácida aumenta a corrosividade da atmosfera, causando danos em edifícios e outras estruturas e equipamentos expostos ao ar.
MATERIAIS:
Um frasco grande de vidro com uma colher de aço inox grudada na tampa, um copo, isqueiro ou fósforo, soluções de extrato repolho roxo, solução diluída de hidróxido de sódio (NaOH) e enxofre em pó.
PROCEDIMENTO
• Colocar aproximadamente 50 mL de extrato de repolho roxo (indicador) no frasco e pingar duas gotas da solução de NaOH.
Completar a colher com enxofre em pó.
• Queimar o enxofre e em seguida fechar rapidamente o frasco.
• Observar o que ocorre dentro do frasco.
• Após a total combustão do enxofre, agitar levemente a solução para dissolução do gás;
• Observar se ocorreu mudança no sistema.
PERGUNTAS:
1. A chuva ácida cai sempre na região onde os poluentes são formados?
2. O problema da chuva ácida existe no Brasil? Qual o maior responsável pelo problema? Quais medidas poderiam ser tomadas para amenizar este problema?
3. Qual foi a substância produzida no interior do frasco com a queima do enxofre? Escreva a equação química de produção desta substância.
4. Qual a coloração do extrato de repolho roxo em meio básico (na solução de NaOH)?
5. Ocorreu mudança de coloração da solução do interior do frasco após a dissolução do gás nesta solução? Explique por quê?
6. O que causa um excesso de acidez na água de chuva? Escreva a equação química de formação do ácido no experimento?
7. Como a acidez da chuva danifica as estátuas de mármore? Escreva a equação química.
EXPERIMENTO 3: EXCESSO DE CO2 E SEU IMPACTO SOBRE O ECOSSISTEMA MARINHO
O gás carbônico, também conhecido como “dióxido de carbono”, é considerado um componente normal da atmosfera terrestre, embora seu teor varie conforme a época e o local.
A liberação de CO2 (g) na atmosfera é realizada desde a respiração dos animais e vegetais até a queima de combustíveis fósseis, madeira, vegetação e etc.
Vários processos controlam a quantidade de CO2 (g) no ar, determinando a sua retirada e incorporação ao meio ambiente, como a fotossíntese efetuada pelas plantas e algas marinhas. Dentre esses, destaca-se o oceano que é o maior consumidor de gás carbônico, através da solubilização na água salgada.
Uma vez dissolvido nas águas marinhas o gás carbônico forma bicarbonatos, carbonatos de cálcio e magnésio. Essas substâncias são metabolizadas por organismos vivos, que as utilizam na produção de estruturas para seu suporte e proteção (conchas e estruturas coralinas). Também originam o calcário, o qual sofre alterações geológicas produzindo o mármore muito utilizado na construção civil e confecção de esculturas.
Compreende-se que esse gás é essencial à vida dos vegetais e à manutenção da vida de organismos marinhos, mas tudo que é feito em excesso trás uma conseqüência.
O impacto sobre o ecossistema marinho acontece em suas profundezas, onde a temperatura é muito baixa. Ao absorver excesso de CO2, as águas se tornam mais ácidas diminuindo a disponibilidade de íons carbonato, cujas conchas calcárias se dissolvem.
Uma equipe do Laboratório de Ciências do Clima e do Meio Ambiente, na França, simulou a evolução da concentração de íons carbonato nos oceanos ao longo do século 21. As simulações indicam que essa concentração diminuirá cada vez mais rapidamente, à medida que aumentarem as taxas de gás carbônico na atmosfera.
Em 2004, a concentração de gás carbônico na atmosfera foi de 380 ppm (partes por milhão). Os cientistas calculam que, se essa taxa passar de 600 ppm, não haverá íons carbonato o bastante para formar as conchas e exoesqueletos dos organismos marinhos. De acordo com algumas das simulações feitas, essa taxa de CO2 será atingida por volta do ano 2060. Com um intervalo de cerca de 50 anos não será suficiente para que essas espécies se adaptem às novas condições ambientais, o impacto sobre esses organismos poderia se estender a todo o ecossistema, já que os moluscos estão localizados na base da cadeia alimentar e os corais representam abrigo para variadas espécies de peixe.
Verificando a ação de soluções ácidas na natureza
INTRODUÇÃO:
Existem dois tipos principais de plataformas de petróleo no mar: as de perfuração e as de produção. As plataformas de perfuração servem para encontrar o óleo em poços ainda não explorados.
As plataformas de produção, por sua vez, entram em cena quando um poço já foi descoberto e está pronto para ser explorado.
São elas que extraem o petróleo localizado no fundo do mar, levando-o à superfície, onde o óleo é separado de outros compostos, como água e gás. Hoje o Brasil possui um total de 93 plataformas de produção em alto-mar, que são responsáveis por aproximadamente 85% de todo petróleo extraído. Graças a estas plataformas, até o final desta década o Brasil deverá ser auto-suficiente na produção do produto.
A indústria em questão possui algumas plataformas em alto mar. Sendo responsável por grande parte do petróleo produzido no Brasil. Porém o excesso de CO2 produzido pela fábrica está gerando sérios problemas no ambiente.
O aumento das emissões de dióxido de carbono (CO2) por seres humanos não afeta apenas a saúde de quem vive em terra firme. A absorção de parte desse gás pelos oceanos pode impedir que pequenos moluscos produzam suas conchas calcárias, o que comprometeria toda a cadeia alimentar e representaria uma séria ameaça ao equilíbrio ambiental.
No experimento a seguir será demonstrado o efeito do aumento de acidez nos oceanos.
MATERIAIS:
• Tubo de ensaio
• Béquer
• Pipeta graduada
• Solução de hidróxido de cálcio saturado [Ca(OH)2]
• Canudinho de refrigerante
• Solução de ácido clorídrico 10% (v/v) [HCl]
• Conchinha do mar
PROCEDIMENTO I:
- Colocar em um tubo de ensaio aproximadamente 3 mL de solução de hidróxido de cálcio.
- Soprar com um canudo a solução e observar o que ocorre.
Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) → CaCO3 (s) + H2O (l)
Precipitado branco
- Adicionar algumas gotas de ácido clorídrico. Observar o que ocorre.
CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) → CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
-A efervescência indica desprendimento de gás carbônico.
PROCEDIMENTO II:
Mergulhar a conchinha do mar em um béquer com ácido clorídrico e observar o que ocorre.
PERGUNTAS :
1. Por que o excesso de CO2 produzido pela fábrica impede a produção de conchas calcárias dos pequenos moluscos no oceano?
2. Qual a conseqüência desse fenômeno na natureza? Utilize as reações da experiência do procedimento I para explicar!
