Ecologia Quimicamente Correta

Saber para Poder Interagir

Totti, Alceudispor!

*Ciclo do Carbono

*Reações de Combustão

*Combustíveis

*Conversores Catalíticos

*Efeito Estufa

*Poluentes Atmosféricos

*Inversão Térmica

*Camada de Ozônio

Formação de Substâncias

• A matéria é constituída de porções elementares, os Átomos.

• Os átomos iguais formam um conjunto chamado de Elemento Químico.

• Os átomos se unem e formam as moléculas.

• Uma substância é formada por moléculas onde os átomos estão numa proporção certa.

• O Oxigênio(O2) é formado por dois átomos do elemento químico Oxigênio;

• O Gás Carbônico(CO2) é formado por um átomo do elemento químico Carbono e dois átomos do elemento químico Oxigênio;

• A Água(H2O) é formada por dois átomos do elemento químico Hidrogênio e um átomo do elemento químico Oxigênio.

Ciclo do Carbono

• O Carbono se fixa no solo a partir do CO2 que é absorvido no ar pelas plantas na fotossíntese e é absorvido nas águas dos oceanos pelo fitoplâncton.

• A matéria orgânica é constituída pelos átomos de carbono.

• O petróleo é fruto de uma transformação de seres vivos, de 10 a 300 milhões de anos.

• A queima dos combustíveis fósseis produz novamente o CO2 que vai para a atmosfera.

• Juntando-se a este acúmulo de gases está também o CH4, Metano produzido pelas emanações do fundo do mar e pelos microorganismos na pança dos animais ruminantes como bovinos e antigamente pelos dinossauros...

CO2+H2O+energia........Glicose + O2

Glicose+O2..........CO2+H2O+energia • O fitoplâncton além de

fixar o Carbono, produz o

Oxigênio que mantém a

vida do mar. O verde das

plantas faz o mesmo na

atmosfera(1a reação).

• A Glicose é a fonte de

energia nos seres vivos a

nível celular(2a reação).

O Equilíbrio da Natureza é Alterado pelo Homem

PETRÓLEO

• Há uma clara

desigualdade na

distribuição das

jazidas pelo mundo,

aguçando a ganância

de muitos.

Desastres ecológicos

• Navios sucateados transportam petróleo e derramam dezenas de toneladas de óleo no mar.

• A flora e a fauna marinha sofrem, levando decênios para se recuperarem.

• Manchas altamente tóxicas se deslocam provocando maré preta.

• O óleo é insolúvel e mais leve que a água.

Prá que serve o petróleo?

Prá queimar!!!

Através do aquecimento e posterior condensação, obtém-se os diferentes produtos do petróleo

REAÇÕES DE COMBUSTÃO

As misturas explosivas no motor sempre apresentam gás Oxigênio (O2) como comburente. Como combustível porém temos uma possibilidade ampla.

As moléculas do combustível e do comburente são destruídas e os átomos liberados se unem dentro de novas afinidades, ocasionando novas moléculas, novas substâncias com liberação de energia, usada para produzir trabalho.

• Metano ou gás natural

CH4 + 2 O2 ........................ CO2 + 2 H2O + 900 kJ/16g de Metano

• Butano ou gás de cozinha

C4H10 + 13/2 O2 ...................4 CO2 + 5 H2O + 2 900 kJ/56g de Butano

• Octano ou gasolina

C8H18 + 25/2 O2 ................ 8 CO2 + 9 H2O + 5 400 kJ/114g de Octano

• Óleo Diesel

• C13H28 + 20 O2 ...................................... 13 CO2 + 14 H2O + energia

• Etanol ou álcool etílico

C2H5OH + 3 O2 .................................. 2 CO2 + 3 H2O + 1 400 kJ/46g de Etanol

Qual combustível consome

mais Oxigênio?

Qual combustível produz

mais gás Carbônico?

REAÇÕES DE COMBUSTÃO

• 1CH4 + 2 O2 ............... 1 CO2 + 2 H2O + 900 kJ/16g de Metano

1 : 2 : 1

• 1C4H10 + 13/2 O2 ............. 4 CO2 + 5 H2O + 2900 kJ/56g de Butano

1 : 6,5 : 4

• 1C8H18 + 25/2 O2 .............. 8CO2+ 9 H2O + 5400 kJ/114g de Octano

1 : 12,5 : 8

• 1C13H42 + 20 O2 .................13CO2+21H2O+ energia/mol de óleo diesel

1 : 20 : 13

• 1C2H5OH + 3 O2 ..............................2 CO2 + 3 H2O + 1 400 kJ/46g de

Etanol

1 : 3 : 2

Qual combustível consome mais Oxigênio?

Óleo Diesel(1:20)

Gasolina (1: 12,5)

Qual combustível produz

mais gás Carbônico?

Óleo Diesel(1:13)

Gasolina (1: 8)

e se faltar Oxigênio na mistura?

• A queima será incompleta, produzindo Monóxido de Carbono (CO), ao invés de CO2.

• Os veículos não são bem regulados, não apresentam a mistura ideal de combustível e comburente. Sempre falta Oxigênio, tornando a queima incompleta.

• O Óleo Diesel dos ônibus e caminhões e nos carros, a gasolina são os piores combustíveis porque precisam mais oxigênio para queimar, e na sua falta tem mais chance de formar CO.

C8H18 + pouco O2 ............... 8CO1 + H2O

• Se o CO2 era um poluente incômodo, o Monóxido de Carbono(CO1) é muito pior.

• O CO chega a ser letal porque se combina com o Ferro da Hemoglobina no sangue, substituindo o O2 e com isto compromete a respiração.

• A energia prevista na combustão completa do combustível fica muito menor, perdendo-se dinheiro. Além de poluir o ambiente, é burrice.

• A fumaça preta no escapamento revela que a queima é tão incompleta que chega a produzir fuligem, partículas de Carbono sem queimar.

Leia no jornal sobre a qualidade do ar da

sua cidade.Pode ficar preocupado!

Catástrofe provocada por um único automóvel.....

• A região metropolitana de São Paulo tem cerca de 8 000km2.

Um automóvel emite cerca de 20mol de CO diariamente. Se

esse gás se distribui uniformemente por todo a área

metropolitana até uma altura de 10km, quantas moléculas de

CO emitido por esse auto serão encontradas em 1 m3 do ar?”

• Dado: o mol possui 6.1023 moléculas.

a) Cálculo do volume da atmosfera poluída:

V = 8000km2.10km=8.104km3=8.1013m3.

b) Número de moléculas de CO em 20mols:

[6.1023moléculas/mol].20mol = 120.1023

c) Moléculas de CO por m3:

[120.1023moléculas/8.1013m3].1m3=15.1010

150 bilhões de moléculas de CO por m3 são emitidas diariamente por um único automóvel.

Catástrofe em números

Quantos carros existem em São Paulo?

... vamos fazer de conta que todos os carros estejam bem regulados e só

produzam CO2

Protocolo de Kyoto

• “estabelece que os países mais industrializados devem reduzir até 2012 a emissão dos gases causadores do efeito estufa em pelo menos 5%. Estabelece valores maiores para paises em desenvolvimento.”

• Deveria haver uma moeda segundo a qual os países que mais poluem a Terra pudessem pagar...

Se o Brasil mantivesse constante a sua população e o

seu índice anual de emissão de CO2, em quanto

tempo atingiria o “acumulado” dos EUA?

• Em março de 2001, George W.Bush contestou o pacto de Kyoto como sendo prejudicial à economia norte-americana. Ao lado temos o emitido nos últimos 50anos.

• EUA: 240 milhões

• Brasil: 160 milhões

EUA estão 465 anos mais sujos

a) Sujeira americana nos últimos 50 anos:

186,1 bilhões de ton = 186,1.109 ton

b) Produção de CO2 no Brasil num ano:

[2,5ton/hab].160.106hab = 4.108ton

c) Tempo para o Brasil sujar o equivalente que os EUA já sujaram nos últimos 50 anos:

186,1.109ton.1ano/4.108ton= 465,25 anos!

• Obs: os 186,1 bilhões de toneladas de CO2 continuam sendo jogadas natureza anualmente, sem perspectivas de diminuir, e sim aumentar!

Efeito Estufa

O Gás Carbônico forma o equivalente a uma estufa

com o globo terrestre dentro.

• Tanto CO2 da queima de combustíveis auto motores, tanto

CO2 da queima de florestas de forma criminosa acaba não

sendo absorvido na fotossíntese nem se dissolvendo nas

águas o mar. Sobe o forma uma camada envolvendo a Terra.

• A energia irradiada pela globo terrestre rebate nesta camada

e retorna à Terra aumentando sua temperatura,

descongelando geleiras eternas e provocando alterações

climáticas. É o efeito estufa

“9% do Pólo Ártico se derrete a cada década e até o

fim deste século 21, estará tudo derretido...” - NASA

• Alterações climáticas..

• Nível da água dos oceanos...

• Vênus apresenta 96% de CO2 na atmosfera. Tem um super efeito estufa com 480oC. Será esta a meta de quem suja o planeta Terra?

Qual combustível consome

MENOS Oxigênio?

Qual combustível produz

MENOS gás Carbônico?

REAÇÕES DE COMBUSTÃO

1CH4 (Metano) + 2 O2 ................... 1 CO2 + 2 H2O + 900 kJ/Mol

1 : 2 : 1

1C4H10 (Butano) + 13/2 O2 .................. 4 CO2 + 5 H2O + 2900 kJ/Mol

1 : 6,5 : 4

1C8H18 (Octano) + 25/2 O2 ................. 8CO2+ 9 H2O + 5400 kJ/Mol

1 : 12,5 : 8

1C13H28 (Óleo Diesel) + 20 O2 ............... 13 CO2 + 14 H2O + energia

1 : 20 : 13

1C2H5OH (Etanol) + 3 O2 ............................. 2 CO2 + 3 H2O + 1 400 kJ/Mol

1 : 3 : 2

• Combustível ecologicamente correto é aquele que consome menos O2 e assim na sua falta terá menos chance de produzir CO.

• O Metano – Gás Natural e Gás Natural Veicular – é o 1o combustível

• Etanol ou Álcool Etílico é melhor opção depois do Metano.

Qual solução brasileira para os

carros ? • Domínio da tecnologia do álcool , fazendo o

carro movido a Álcool Hidratado. Substitui a gasolina por 96% de Etanol e 4% de água. Vai produzir menos CO2 e menos CO.

• Acréscimo de álcool anidro, Etanol puro, na mistura que compõe o litro de “gasolina” nos carros convencionais. Os 22% de Etanol vai consumir menos O2, produzirá menos CO2 e terá menos chance de produzir CO.

Desde a Revolução Industrial, a concentração de CO2 vem

aumentando, como resultado da queima de combustíveis

fósseis, para produção de energia. A tabela abaixo apresenta

alguns dos combustíveis utilizados em veículos. O poder

calorífico indica a energia liberada pela combustão completa

de uma determinada massa de combustível:

Combustível Fórmula Massa (g/mol) Poder calorífico (kj/g)

Álcool C2H5OH 46 30

Gasolina C8H18 114 47

Gás natural CH4 16 54

•Considerando a combustão completa desses combustíveis, é

possível calcular a taxa de energia liberada por mol de CO2

produzido.

Quais os combustíveis que liberam mais energia,para uma

mesma quantidade de CO2 produzida?

Por mol de CO2 os mais

energéticos são:

Metano>Álcool>Gasolina

• CH4 .............. 1 CO2 ................ 54 kJ

• C2H5OH .......2 CO2 .....................30 kJ

1CO2 ................ só 15 kJ

• C8H18 ........... 8 CO2 .................... 47 kJ

1 CO2.....apenas 5,875 kJ

• A gasolina é o combustível que menos energia produz, do ponto de vista ecológico.

• Qual o carro que Jesus Cristo usaria nos dias de hoje?

Poluente é qualquer substância

que provoque danos aos seres

vivos

A explosão no motor também

produz NO, NO2, O3 e SO3

½ N2 + ½ O2 ........................... NO(g)

½ N2 + O2 ............................. NO2(g)

NO2 + O2 ......................... NO + O3

• A faísca para a explosão produz Ozônio:

3 O2 (Oxigênio) ...................... 2O3

• Impurezas de Enxofre(S) produzem SO3

S + 3/2 O2 ....................... SO3

Culpados pela má qualidade do ar

• O NO se converte em

NO2.

• O CO está ligado à

maior ou menor

intensidade do tráfego.

• No horário de maior

insolação, à tarde, o

NO2 com O2 se

converte em O3 e NO.

O que fazer para diminuir a poluição dos automóveis, ônibus e caminhões?

Instalar CATALISAR em todos os veículos

Os gases venenosos são transformados em menos

nocivos quando atravessam o conversor com metais

sólidos que facilitam o contato das moléculas

• 2 NO2 desdobra suas moléculas em N2 e 2 O2

• HC resíduos de hidrocarbonetos ficam CO2 e H2O

• 2CO+2NO com os catalisadores ficam 2CO2 + N2

• Os metais que facilitaram as reações são chamados de catalisadores: Ródio-Rd, Irídio-Ir e Platina-Pt.

A obrigatoriedade do conversor catalítico nos carros

à gasolina diminuiu muito CO em g/km

Apesar do número de automóveis a gasolina ter aumentado constantemente,

a produção de CO diminuiu. Nos carros a álcool sempre houve menos CO.

e a Indústria não polui?

Sim e muito, porque o óleo combustível que

queima exige muito O2 e produz muito CO2 e CO.

Toneladas de fuligem são lançadas na atmosfera

porque não foram totalmente queimadas.

No Carvão há muitas impurezas com Enxofre(S)

produzindo SO3(Trióxido de Enxofre)

Quais são e para onde vão estes

gases poluidores?

• O ar quente sobe com

CO2, CO, NO, NO2, O3

resíduos e SO3

• Acontece inversão térmica

quando estes gases ficam

em baixa altitude

impedidos de dispersar.

• O Ozônio é azul. NO2 é de

cor castanha. A fuligem é

preta. .

Chuva ácida?

CO2, NO2 e SO3 são

Óxidos ácidos

• Óxidos ácidos reagem com água criando ácidos:

CO2 + H2O.......................H2CO3(ácido carbônico)

NO2+H2O ....................HNO2 + HNO3(ác.nítrico)

SO3 + H2O..........................H2SO4(ácido sulfúrico)

• A condensação dos vapores de água com estes

gases formam nuvens ácidas!

• A precipitação da água varre a atmosfera criando

ácidos com estes óxidos. A “chuva” é ácida!!!!

Uma região industrial lança ao ar gases como o

Dióxido de Enxofre(SO2) e Óxidos de

Nitrogênio(NO2), causando chuva ácida

• Considerando o ciclo da água e

a dispersão dos gases, é correto

• As águas de escoamento

superficial e de precipitação que

atingem o manancial causam

aumento de acidez da água,

matando os peixes.

• A precipitação na região rural

causa aumento de acidez do

solo e exige procedimentos

corretivos, como o tratamento

com cal (calagem).

[H+] = 10-pH

• A chuva em locais não poluídos é levemente ácida porque a nuvem foi formada com óxidos ácidos , com concentração de [H+] = 10-6 com pH= 6. Em locais onde os níveis de poluição são altos, o pH da chuva podem ficar abaixo de 5,5 recebendo então a denominação de chuva ácida.

• Maior acidez, menor o pH.

Poluição do solo

• Poluição da superfície é feita pelo lixo industrial e doméstico.

• Poluição do subsolo é devida à penetração da água da chuva ácida e poluída pelo contato com esgoto urbano e agrotóxicos.

• O lixo urbano pode ser reciclado e reaproveitado.

Água Potável

• 97,25% da água está nos oceanos que cobrem 75% da superfície da Terra. Apenas 0,7% desta água é doce, e quando tratada é potável.

• A escassez de água doce será estopim de guerras!

O Oxigênio é essencial para a

vida • O gás O2 se dissolve

pouco na água à pressão normal.

• No fundo do mar, sob alta pressão e em baixas temperaturas, o O2 é mais abundante.

• Nas corredeiras, com maior ventilação e nas nascentes sem poluição há bastante O2 e lá os peixes procriam mais

• O calor,a poluição diminui o O2 dissolvido na água.

Os poluentes são nutrientes para as algas que se proliferam,

vão para o fundo e seu apodrecimento consome O2 que

acarreta a morte da lagoa.

Esforços para recuperar a água

• A agitação da água provoca maior aeração ou oxigenação, devolvendo possibilidades de vida.

• Osmose é a passagem do solvente através da membrana para o lado mais concentrado, a água salgada. Sob 100 unidades de pressão há inversão, passando o solvente água para o lado esquerdo, o menos concentrado, obtendo-se água sem o sal.

Camada de Ozônio

Ozônio(O3) do bem e do mal

• A 30 km da superfície, uma tênue camada de O3 cobre toda a Terra, dificulta a entrada dos raios ultravioletas vindos do Sol que provocam câncer de pele. É o escudo natural da Terra.

• Aqui na superfície, o Ozônio é um vilão porque se decompõe produzindo o terceiro Oxigênio, radical livre, oxidante poderoso, tóxico para animais e vegetais, atrapalhando a fotossíntese e provocando irritação nos olhos:

O3 ......................... O2 + [O]

Protetor Solar Natural

Destruição da camada de Ozônio

• Nossas geladeiras, ar condicionados e sprays funcionam com o gás CFC(Cloro Flúor Carbono) que em subindo à estratosfera libera o átomo de Cloro, que ataca o O3 destruindo a camada protetora da Terra:

• Cl2F2C........................Cl1F2C + Cl que ataca o O3

[Cl]+O3 .....................O2 + ClO que ataca outro O3

ClO+O3 ....................2O2 + [Cl] que ataca outro O3

• O “buraco” sobre a Antártica se deve aos poluentes que se concentrarem no vórtice polar da Antártica no inverno e atuarem ali, na primavera.

Resumo sobre agentes poluidores:

* Ozônio nas camadas altas da atmosfera é totalmente necessário

(camada de ozônio) e nas camadas inferiores é indesejável.

* Os automóveis modernos utilizam dispositivos que transformam

Óxido de Nitrogênio em N2 antes de serem lançados na atmosfera;

*Os óxidos de Nitrogênio da atmosfera dissolvem-se na água,

originando o Ácido Nítrico, HNO3 um dos responsáveis pela

formação da chuva ácida;

* A chuva ácida pode também ser formada pela reação do

Anidrido Sulfuroso (SO2), produzindo Ácido Sulfúrico, H2SO4.

*Os ventos levam o resultado da poluição das grandes cidades para

longe. Os monumentos e estátuas de mármore, são atacados:

CaCO3 + H2SO4 ..................... H2O + CO2 + CaSO4

Mármore Chuva ácida Gesso(mole)

Protetor Solar Os níveis de Irradiância UltraVioleta efetiva (IUV) indicam o risco de exposição ao

Sol para pessoas de pele de pigmentação clara. O Tempo de Exposição Segura(TES)

corresponde ao de exposição aos raios solares sem que ocorram queimaduras.

Riscos de exposição Irradiância Ultra Violeta Tempo de Exposição

Baixo 0 a 2 Máximo 60 minutos

Médio 3 a 5 30 a 60 minutos

Alto 6 a 8 20 a 30 minutos

Estremo Acima de 8 Máximo 20 minutos

Uma das maneiras de se proteger contra queimaduras é o uso de cremes protetores.

Qual Fator de Proteção Solar (FPS) uma pessoa terá de usar para evitar queimadura

ao se expor ao Sol, das 12:00 às 14:00, num dia em que a IUV á maior que 8 ?

O tempo de exposição(TE) é de duas horas, 120 minutos

O tempo de exposição segura (TES) é de 20 minutos para IUV maior de 8.

TPS = Tempo de Exposição/Tempo de Exposição Segura = 120min/20min = 6

Esta pessoa deverá usar protetor solar no seis, que significa seis vezes mais tempo

que o permitido naquele nível de irradiância.

Justiça seja feita: a qualidade de vida do

homem melhorou com o avanço da ciência.

Pergunta: a que preço? • O combustível do ônibus

espacial é limpo: é H2 e só produz H2O.

• Uma estação interespacial e internacional está sendo feita no espaço.

• Será uma fuga da Terra?

• A má distribuição da renda, a fome, a miséria...

• Está ótimo para quem está no topo da pirâmide do consumo. E os excluídos?

Quem vai cuidar deste mundo?