Problematização do conteúdo
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A Eletroquímica e o Meio Ambiente Objetivos: - Desenvolver no aluno a criatividade, a sensibilidade, o espírito crítico e a capacidade de responder aos novos ritmos e processos; - Construir ativamente e efetivamente análises e sínteses para melhorias no contexto social; Colaborar para que o ensino de Química supere o caráter apenas informativo do conhecimento que advém dos diversos meios de comunicação; - Selecionar conteúdos que dêem significado e entendimento ao tema; - Possibilitar a construção de conhecimentos científicos, históricos, políticos, sociais, econômicos e ambientais para o aluno ter uma visão crítica relativa; - Orientar e preparar o aluno para habilidades básicas da cidadania, com informações do conteúdo teórico relacionado à prática, possibilitando maior participação efetiva na sociedade, formando um cidadão pensante e formador de opiniões capaz de entender os recursos que conduzam a diferentes situações. Metodologia O trabalho proposto tem como encaminhamento fundamental o conhecimento organizado com práticas, através de atividades coletivas e individuais, explorando experimentos ligados a conteúdos teóricos relacionados a contextualizações e aplicados a situações reais e a novas descobertas e assim entender os fenômenos que ocorrem. Rascunho do OAC Problematização do conteúdo Chamada para a problematização do conteúdo "A lâmpada acesa no amanhecer. É a luz natural e a artificial em convívio harmônico no alvorecer da era tecnológica." Atualmente em cada parte que olhamos, a eletroquímica está presente. Desde a rede elétrica que abastecem as nossas casas até as pequenas pilhas de relógios. Da bateria de celulares, passando por processo de galvanização, produção e extração industrial do alumínio, notebooks e outros. O mundo precisa de energia elétrica e ainda mais, precisa produzi-la. Nesta larga escala de produção e consumo de energia a eletroquímica contribui com a produção de energia, convertendo energia química em energia elétrica e energia elétrica em química. Investigação Disciplinar Eletroquímica A eletroquímica é o ramo da química relativa ao estudo dos aspectos eletrônicos e elétricos das reações químicas. Quando um processo químico ocorre, produzindo transferência de elétrons, é chamado de processos redox, neste temos a possibilidade de uma reação espontânea como a ferrugem, funcionamento de pilhas e baterias ou não espontâneo como a galvanoplastia ou eletrodeposição onde os elétrons são incorporados no íon metálico formando o metal aderido em uma superfície que se pretende dar o acabamento metálico. Geralmente este processo é conhecido e denominado eletrólise. Assim, nas pilhas e baterias têm processos químicos que ocorrem espontaneamente e gera corrente elétrica, já na eletrólise temos um processo químico (reação química) que ocorre de forma não espontânea, ou seja, ocorre na presença de uma corrente elétrica. Para melhor entender a eletroquímica, vamos recordar algo sobre oxidação e redução. Oxidação: Quando uma espécie química perde elétrons na reação. Redução: quando uma espécie química recebe elétrons na reação. Analisando um conjunto de resultados obtidos em experiências verificamos que existe uma determinada ordem para que a reação ocorra, isto é, não basta simplesmente juntar duas espécies químicas: um metal e uma solução. A natureza impõe condições para que haja reação entre um determinado par de metais/cátion. Podemos dispor os metais em uma seqüência que indique a preferência em ceder elétrons, ou, como é chamada, uma série de reatividade química. Catodo é o eletrodo positivo, é o eletrodo onde ocorre a redução, ocorre ganho de elétrons, já anodo é o eletrodo negativo, é o eletrodo onde ocorre oxidação, ocorre perda de elétrons. Toda pilha possui um potencial, ou seja, produz uma voltagem, sendo este potencial medido na pilha. (No caso das pilhas comerciais, que se usam em rádios, controles remotos e brinquedos, a voltagem, geralmente é de 1,3 a 1,5V, só variando o tamanho de reserva das pilhas. Tamanhos: A, AA, D, etc.). O potencial de pilhas e baterias pode ser dado por: ∆E = Emaior - Emenor, sendo Emaior e Emenor, os potenciais padrões de redução de cada semi - reação, ou seja, considerando apenas as reações que envolvem a perda ou ganho de elétrons e não a reação total que é a soma destas reações. Potencial padrão é medido em relação à formação de hidrogênio gasoso em condições bem definidas, que teve por convenção, a denominação de potencial padrão de Hidrogênio, que vale 0 v. É a partir do potencial de uma pilha, que se sabe se a reação ocorre ou não. Quando a variação de potencial da pilha, ∆E, é maior que zero a reação é espontânea. Quando o potencial é negativo, a reação não ocorre espontaneamente e quanto maior for o potencial, positivo, maior será a eficiência da pilha. A partir disso é possível verificar alguns fatos que ocorrem no nosso dia-a-dia e são explicados pelas reações eletroquímicas. Eletrólise É uma reação de oxirredução não-espontânea produzida pela passagem da corrente elétrica. Cátodo da cela eletrolítica é o eletrodo negativo, isto é, ligado ao pólo negativo do gerador. Nele ocorre sempre uma reação de redução. Ânodo da cela eletrolítica é o eletrodo positivo, isto é, ligado ao pólo positivo do gerador. Nele sempre ocorre uma reação de oxidação. Como exemplo de aplicação industrial da eletroquímica tem a purificação eletrolítica do cobre, nesta ocorre à eletrólise de CuSO4 em solução aquosa usando como cátodo um fio de cobre puro e como ânodo um bloco de cobre impuro. Nesse processo, precipita a lama anódica que contém impurezas de Au, Ag, Pt, etc., da qual são posteriormente extraídos esses metais. Além disto, vemos no dia-a-dia produto onde foi feita a eletrólise conhecida como galvanoplastia, causando a douração, prateação, niquelação, cromeação de metais e plásticos. Outros processos onde há eletrólise são: · Obtenção de metais (Al, Na, Mg). · Obtenção de NaOH, H2 e Cl2 · Purificação eletrolítica de metais · Galvanoplastia Reciclagem de metais: uma alternativa ecológica A produção de metais para atender à demanda da sociedade tecnológica exige a extração de grandes quantidades de minérios. Esses processos de extração agridem muito o ambiente e, se não tratados adequadamente, podem causar enormes problemas ambientais. Esses processos de produção de metais, a partir de seus minérios, consomem enormes quantidades de energia, cuja produção em grande escala acarreta normalmente grandes impactos ambientais, por exemplo: queima de combustíveis, pelo represamento de rios e alagamento de ecossistemas, utilização de fontes energéticas que exigem tecnologia de ponta e assim mesmo assustam por apresentarem riscos de acidentes graves. Para minimizar esses problemas existem alternativas que exigem o empenho de toda a sociedade. Uma das alternativas é reduzir o consumo. Outra é reutilizar. Uma terceira é reciclar, reaproveitar os materiais para a produção de novos bens, assim diminuindo o consumo da matéria-prima original. Uma das estrelas da reciclagem é o alumínio, recordista em vários aspectos. O primeiro ponto a favor da reciclagem do alumínio é o fato de não ser degradado durante o uso. A segunda é seu alto valor residual, já que sua sucata tem valor 33 vezes maior que o aço e 55 vezes maior que o vidro. A terceira e bem mais barato é reciclar do que extraí-lo do minério. Em 2003, no Brasil, a economia energética, graças a reciclagem de latas de alumínio, foi próximo a 1576 GWH/ano, ou seja, 0,5% da energia gerada no país. A reciclagem correspondeu neste ano, a 89% das latas utilizadas. A reciclagem do alumínio apresenta outras vantagens que é o desenvolvimento de uma consciência ambiental coletiva que acaba por incentivar atitudes de reciclagem de outros materiais, a redução da quantidade de lixo gerada e o afloramento de questões sociais. De que maneira os químicos podem contribuir para diminuir os problemas relacionados à produção a ao uso de metais? Os problemas sociais, econômicos e ambientais relacionados à produção de metais são de responsabilidade dos químicos, dos empresários, dos economistas, dos políticos ou da sociedade? Comente a frase: "Quanto mais curto for o ciclo de vida de um produto de alumínio, mais rápido será o seu retorno à reciclagem". Perspectiva Interdisciplinar O Carro Elétrico Um dos grandes projetos de engenharia automobilística moderna é o da construção de automóveis, ônibus e caminhões movidos a baterias elétricas que alcancem uma velocidade razoável e que possam percorrer grandes distâncias até a necessidade de novo reabastecimento (recarga das baterias) diminuindo a poluição da atmosfera, com a eliminação da combustão da gasolina e do óleo diesel. Esse ideal é bastante antigo: em 1920, Clara Ford, esposa de Henry Ford, já dirigia um modelo rudimentar de carro elétrico. No entanto, até hoje, a grande dificuldade reside nas próprias baterias elétricas. No estágio atual de desenvolvimento tecnológico, um carro elétrico equipado com baterias de chumbo teria um custo relativamente alto (em torno de 100 mil dólares) e seria pesado demais (pois necessitaria de 500 kg de baterias). Aliás, devemos lembrar que uma bateria com 15 kg de chumbo armazena a mesma quantidade de energia que 60 mL de gasolina. Além disso, o carro elétrico teria aceleração fraca e desenvolveria velocidade máxima de 100 km/h em estrada plana, com pouca potência em subidas. O que é pior percorreria apenas de 150 a 200 quilômetros e já seria necessário recarregar suas baterias, operação que poderia demorar de 1 a 8 h (contra uns três ou 4 min para reabastecer um carro convencional a gasolina ou a álcool). Devido a todos esses inconvenientes, o uso de baterias de chumbo tem-se limitado apenas à movimentação de empilhadeiras elétricas, cadeiras de roda, carrinhos de golfe, etc. Há, sem dúvida, muitas pesquisas buscando novos tipos de baterias, usando outros metais ou compostos químicos. Não é fácil, porém, reunir as qualidades do que seria a bateria ideal - relativamente leve, de baixo custo e com capacidade para armazenar bastante energia e suportar milhares de cargas e descargas. Um caminho bastante promissor para os carros elétricos é o uso das chamadas pilhas ou células de combustível, ao contrário das baterias comuns, que armazenam energia elétrica, as células de combustível produzem eletricidade de forma contínua, por meio da reação de combustão (oxidação) de hidrogênio. De todos os combustíveis, o único que realmente não causa poluição é o hidrogênio (H2), pois reage com o oxigênio do ar segundo a reação: 2 H2 + O2 → 2 H2O. Assim, usando-se o hidrogênio, somente vapor de água sairia do escapamento de um automóvel. No entanto, um dos grandes problemas no uso do hidrogênio é a sua armazenagem; armazená-lo no estado, em pressões elevadas, exige tanques resistentes e pesados; armazená-lo no estado líquido exige temperaturas baixíssimas (o H2 se liquefaz a -253ºC) e, portanto, impraticáveis. Uma possibilidade é, também, "guardar" o hidrogênio na forma de um hidreto metálico (por exemplo, hidreto de ferro ou de titânio), do qual o H2 pode ser recuperado por meio de um leve aquecimento; todavia o peso desses hidretos dificulta o seu uso nos automóveis comuns. Novas pesquisas para a estocagem do hidrogênio se dirigem para a aplicação de ligas leves de magnésio, nanotubos de carbono, compostos organometálicos e outros. Mesmo diante de todas essas dificuldades, acredita-se que os carros movidos a células de combustível estejam prontos para uso em 2010 ou 2020. Diante disso, pergunta-se: Quais as dificuldades do uso de baterias de chumbo para movimentar veículos em geral? Quais as principais dificuldades do armazenamento do hidrogênio, a ser usado nas células de combustíveis? E a sua opinião, será mesmo possível o carro elétrico? Quais são suas vantagens para o meio ambiente? A reação de formação da água a partir de hidrogênio e oxigênio é uma reação de oxirredução? Comente. Metais Pesados e seus efeitos Acredita-se que os metais talvez sejam os agentes tóxicos mais conhecidos pelo homem. Há aproximadamente 2.000 anos a.C., grandes quantidades de chumbo eram obtidas de minérios, como subproduto da fusão da prata e isso provavelmente tenha sido o início da utilização desse metal pelo homem. Os metais pesados diferem de outros agentes tóxicos porque não são sintetizados nem destruídos pelo homem. A atividade industrial diminui significativamente a permanência desses metais nos minérios, bem como a produção de novos compostos, além de alterar a distribuição desses elementos no planeta. Todas as formas de vida são afetadas pela presença de metais dependendo da dose e da forma química. Muitos metais são essenciais para o crescimento de todos os tipos de organismos, desde as bactérias até mesmo o ser humano, mas eles são requeridos em baixas concentrações e podem danificar sistemas biológicos. Os metais são classificados em: 1. Elementos essenciais: sódio, potássio, cálcio, ferro, zinco, cobre, níquel e magnésio; 2. Micro-contaminantes ambientais: arsênico, chumbo, cádmio, mercúrio, alumínio, titânio, estanho e tungstênio; 3. Elementos essenciais e simultaneamente micro-contaminantes: cromo, zinco, ferro, cobalto, manganês e níquel. Os efeitos tóxicos dos metais sempre foram considerados como eventos de curto prazo, agudos e evidentes, como exemplo, o mercúrio pode causar anúria e diarréia sanguinolenta. A manifestação dos efeitos tóxicos, como exemplo, o mercúrio está associada à dose e pode distribuir-se por todo o organismo, afetando vários órgãos, alterando os processos bioquímicos, organelas e membranas celulares. Acredita-se que pessoas idosas e crianças sejam mais susceptíveis às substâncias tóxicas. As principais fontes de exposição aos metais tóxicos são os alimentos, observando-se um elevado índice de absorção gastrintestinal. Recentemente, tem sido noticiado na mídia escrita e falada a contaminação de adultos, crianças, lotes e vivendas residenciais, com metais pesados, principalmente por chumbo e mercúrio. Contudo, a maioria da população não tem informações precisas sobre os riscos e as conseqüências da contaminação por esses metais para a saúde humana. Entre os metais mais perigosos temos: ARSÊNIO (As) - Esse metal é utilizado como agente de fusão para metais pesados, em processos de soldagens e na produção de cristais de silício e germânio. O arsênico é usado na fabricação de munição, ligas e placas de chumbo de baterias elétricas. Na forma de arsenito é usado como herbicida e como arsenato, é usado nos inseticidas. No homem produz efeitos nos sistemas respiratório, cardiovascular, nervoso e hematopoiético. No sistema respiratório ocorre irritação com danos nas mucosas nasais, laringe e brônquios. Exposições prolongadas podem provocar perfuração do septo nasal e rouquidão característica e, em longo prazo, insuficiência pulmonar, traqueobronquite e tosse crônica. CHUMBO (Pb) - Os principais usos estão relacionados às indústrias extrativa, petrolífera, de baterias, tintas e corantes, cerâmica, cabos, tubulações e munições. O chumbo pode ser incorporado ao cristal na fabricação de copos, jarras e outros utensílios, favorecendo o seu brilho e durabilidade. Assim, pode ser incorporado aos alimentos durante o processo de industrialização ou no preparo doméstico. O sistema nervoso, a medula óssea e os rins são considerados órgãos críticos para o chumbo, que interfere nos processos genéticos ou cromossômicos e produz alterações na estabilidade da cromatina em cobaias, inibindo reparo de DNA e agindo como promotor do câncer. CÁDMIO (Cd) - A galvanoplastia (processo eletrolítico que consiste em recobrir um metal com outro) é um dos processos industriais que mais utiliza o cádmio (entre 45 a 60% da quantidade produzida por ano). O homem expõe-se ocupacionalmente na fabricação de ligas, varetas para soldagens, baterias Ni-Cd, varetas de reatores, fabricação de tubos para TV, pigmentos, esmaltes e tinturas têxteis, fotografia, litografia e pirotecnia, estabilizador plástico, fabricação de semicondutores, células solares, contadores de cintilação, retificadores e lasers. Na agricultura, uma fonte direta de contaminação pelo cádmio é a utilização de fertilizantes fosfatados. Sabe-se que a captação de cádmio pelas plantas é maior quanto menor o pH do solo. Nesse aspecto, as chuvas ácidas representam um fator determinante no aumento da concentração do metal nos produtos agrícolas. O cádmio é um elemento de vida biológica longa (10 a 30 anos) e de lenta excreção pelo organismo humano. O órgão alvo primário nas exposições ao cádmio em longo prazo é o rim. Os efeitos tóxicos provocados por ele compreendem principalmente distúrbios gastrintestinais, após a ingestão do agente químico. A inalação de doses elevadas produz intoxicação aguda, caracterizada por pneumonite e edema pulmonar. MERCÚRIO (Hg) - A progressiva utilização do mercúrio para fins industriais e o emprego de compostos mercuriais durante décadas na agricultura resultaram no aumento significativo da contaminação ambiental, especialmente da água e dos alimentos. Nos processos de extração, o mercúrio é liberado no ambiente principalmente a partir do sulfeto de mercúrio. O mercúrio e seus compostos são encontrados na produção de cloro e soda caústica (eletrólise), em equipamentos elétricos e eletrônicos (baterias, retificadores, relés, interruptores etc.), aparelhos de controle (termômetros, barômetros, esfingnomanômetros), tintas (pigmentos), amálgamas dentárias, fungicidas (preservação de madeira, papel, plástico, etc.), lâmpadas de mercúrio, laboratórios químicos, preparações farmacêuticas, detonadores, óleos lubrificantes, catalisadores e na extração de ouro. Esse metal demonstra afinidade por tecidos como células da pele, cabelo, glândulas sudoríparas, glândulas salivares, tireóide, trato gastrintestinal, fígado, pulmões, pâncreas, rins, testículos, próstata e cérebro. A exposição a elevadas concentrações desse metal pode provocar febre, calafrios, dispnéia e cefaléia, durante algumas horas. Sintomas adicionais envolvem diarréia, cãibras abdominais e diminuição da visão. Casos severos progridem para edema pulmonar, dispnéia e cianose. As complicações incluem enfisema, pneumomediastino e morte; raramente ocorre falência renal aguda. CROMO (Cr) - Entre as inúmeras atividades industriais, destacam-se: galvanoplastia, soldagens, produção de ligas ferro-cromo, curtume, produção de cromatos, dicromatos, pigmentos e vernizes. A absorção de cromo por via cutânea depende do tipo de composto, de sua concentração e do tempo de contato. O cromo absorvido permanece por longo tempo retido na junção dermo-epidérmica e no estrato superior da mesoderme. Os compostos de cromo produzem efeitos cutâneos, nasais, bronco-pulmonares, renais, gastrintestinais e carcinogênicos. MANGANÊS (Mn) - Entre as principais aplicações industriais do manganês, destacase a fabricação de fósforos de segurança, pilhas secas, ligas não-ferrosas (com cobre e níquel), esmalte porcelanizado, fertilizantes, fungicidas, rações, eletrodos para solda, magnetos, catalisadores, vidros, tintas, cerâmicas, materiais elétricos e produtos farmacêuticos (cloreto, óxido e sulfato de manganês). As exposições mais significativas ocorrem através dos fumos e poeiras de manganês. O trato respiratório é a principal via de introdução e absorção desse metal nas exposições ocupacionais. No sangue, esse metal encontra-se nos eritrócitos, 20-25 vezes maior que no plasma. Além dos efeitos neurotóxicos, há maior incidência de bronquite aguda, asma brônquica e pneumonia. Qual a importância dos metais para o nosso organismo? Identifiquem no texto os danos causados ao ser humano pela contaminação por metais pesados. Contextualização Pilhas recarregáveis Com a popularização de aparelhos como câmeras digitais e MP3-Players, as pilhas recarregáveis são cada vez mais procuradas. O motivo principal é o fato das pilhas descartáveis serem caras para quem precisa de uso constante delas. Uma pilha convencional é descartada quando sua carga acaba ou fica em nível insuficiente de energia (fraca), com uma pilha recarregável, basta utilizar um aparelho adequado para que sua carga de energia seja restabelecida. Com isso, a pilha pode ser utilizada novamente. É importante frisar que uma pilha (ou bateria) convencional não pode ser recarregada. Embora haja aparelhos para isso, a composição química desse tipo de pilha não é preparada para recargas. Como conseqüência, pode acontecer vazamentos (e intoxicações oriundas), mal-funcionamento do dispositivo e até explosões. O mercado oferece, basicamente, dois tipos de pilhas recarregáveis: NiCd e MiMH. NiCd: Também chamadas de Níquel Cádmio, esse é o tipo de pilha recarregável que surgiu primeiro. Normalmente as pilhas NiCd são mais baratas, porém têm menor tempo de vida útil, além de terem menor capacidade de carga. As baterias de Níquel Cádmio podem sofrer de um problema chamado "efeito memória". Quando isso ocorre, a pilha deixa de ser carregada totalmente por sua composição química dar sinal de que a carga está completa. Para entender melhor, imagine que uma pilha tem um efeito memória que atinge 10% de sua capacidade. Isso indica que sua carga será de 90%, pois a pilha indicará que os 10% restantes já estão carregados. O efeito memória acontece quando resíduos de carga na pilha induzem a formação de pequenos blocos de cádmio. A melhor maneira de evitar o problema é não fazer recargas quando a bateria está parcialmente descarregada. É melhor esperar até a pilha "ficar fraca" e você não conseguir mais utilizá-la em seu aparelho para então recarregá-la. As pilhas NiCd estão cada vez mais em desuso, pois além do efeito memória, de terem menor capacidade e menor tempo de vida útil, esse tipo de bateria é muito poluente, já que o cádmio é um elemento químico altamente tóxico e prejudicial ao meio ambiente. NiMH: Também denominadas de Níquel Metal Hidreto, as pilhas NiMH são o tipo mais usado atualmente, pois oferecem maior capacidade, maior tempo de vida, suportam mais recargas se comparado ao NiCd (dependendo do fabricante, isso pode não ser verdadeiro) e são menos poluentes, já que não utilizam materiais pesados, como o cádmio. Outra vantagem desse tipo é a não existência do efeito memória. Há também um tipo chamado Lítio Íon. Baterias que usam esse padrão são as mais vantajosas, pois possuem tempo de vida útil maior e podem ter maior capacidade de carga, porém são mais caras e é difícil encontrar pilhas nos formatos AA e AAA com essa tecnologia. Qual a capacidade de energia das pilhas recarregáveis? Como efetuamos o carregamento de energia das pilhas? As pilhas recarregáveis são reações espontâneas ou não, quando estão em funcionamento num aparelho e na sua recarga? Sítios http://ceticismo.wordpress.com/2006/10/30/corrosao Explica que os processos corrosivos apresentam o mesmo princípio das pilhas. Aborda os fundamentos dos processos corrosivos e também como devemos proteger os metais contra a corrosão. http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2006/Pilha_de_Daniel/pilha_de_Daniell.html Esta site enfoca a relação entre ciência, tecnologia e sociedade versus a abordagem tradicional. Relata a história da pilha, o que são e exemplos de células galvânicas. Também aborda concepções alternativas dos estudantes sobre eletroquímica. http://www.feiradeciencias.com.br/sala21/21_12_06.asp Você encontra neste site explicações sobre diferença de potencial e ligações químicas, como ocorrem as reações químicas nos geradores eletroquímicos e a pilha eletroquímica de alimentação contínua. Sons e Vídeos Música: Reciclagem Interprete: Marcelo Torca Para deixar o meio ambiente saudável é preciso reciclar. Esta música ajuda a refletir sobre nossas ações no meio ambiente. Música: Rap do meio ambiente Interprete: MC Dudi A música deixa um alerta a todos, reciclar é preciso, pois todos precisam do meio ambiente para viver. Imagens A química se preocupa com a geração e produção de energia, como observamos em uma das imagens. Preocupa-se também com a economia dessa energia gerada, por isso colabora para a reciclagem dos metais utilizados nessa produção de energia é o que observamos nas duas primeiras imagens. Proposta de atividades I - Pesquisa e discussão TRANSFORMAÇÂO DE MINÈRIOS EM METAIS 1 - Como os metais são normalmente encontrados na natureza? 2 - Apesar de o alumínio ser o metal mais abundante na natureza, quase 100% dos produtos confeccionados com esse metal é reciclado. Qual a importância desse procedimento para a economia e para o meio ambiente? 3 - Por que as indústrias mineradoras causam devastação de florestas? O que poderia ser feito para minimizar esse problema? 4 - Apesar de ser relativamente raro na crosta terrestre, o cobre é utilizado na indústria de equipamentos elétricos. Por que não utilizar outros metais, já que este é tão raro? 5 - Por que o ferro é tão importante para a nossa civilização? 6 - Como a indústria de pilhas e baterias pode contribuir para eliminar ou diminuir a quantidade de metais pesados presentes nesses produtos? 7 - Qual é a importância dos metais para o nosso organismo? 8 - As reservas minerais de metais são fontes não-renováveis. Citar alternativas para evitar a sua exaustão. 9 - Explicar a frase: "Quanto mais curto o ciclo de vida de um produto de alumínio, mais rápido será o seu retorno à reciclagem". 10 - Os problemas sociais, econômicos e ambientais relacionados à produção de metais são de responsabilidade dos químicos, dos empresários, dos economistas, dos políticos ou da sociedade? Discutir de quem é essa responsabilidade. II - Prática em grupo OS METAIS Líquidos podem atacar metais? Material - 8 béqueres - 1 esponja de aço fina dividida em 4 partes - 4 clipes metálicos - água destilada - solução de sacarose 1 mol/L - solução de cloreto de sódio 1 mol/L - solução de sulfato de cobre 1 mol/L Procedimento 1- Marcar os béqueres com os seguintes rótulos: 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a e 4b. 2- Colocar líquido em cada béquer, até a metade, de acordo com a numeração: 1- água destilada; 2- solução de sacarose; 3- solução de cloreto de sódio; 4- solução de sulfato de cobre; 3- Desenhar em seu caderno uma tabela como a seguinte. Líquido palha de aço antes clipes depois antes depois água destilada açúcar cloreto de sódio sulfato de cobre 4- Em cada recipiente com a letra a colocar um pedaço da palha de aço e nos recipientes com a letra b um clipe. Observar e anotar características dos líquidos e dos sólidos nas colunas antes. 5- Observar por 20 minutos e anotar características dos líquidos e dos sólidos nas colunas depois. Análise dos dados 1- Em quais sistemas houve variação de características? 2- Como você pode explicar microscopicamente as alterações observadas? 3- Como você justifica as diferenças observadas entre os sistemas? 4- O que tem em comum os líquidos que se modificaram e os líquidos nos quais não se observaram modificações? III - Prática em grupo CORRENTE ELÈTRICA Prática em grupo Material - fonte de 6 V (fonte de alimentação, seqüência de 4 pilhas grandes ou bateria de 9 V) - dois pedaços de fio rígido nº 8 de 15 cm - dois pedaços de fio flexível nº 2 de 30 cm - dois béqueres de 250 mL água destilada - Solução de KI a 5% (10 g sal em 200 mL de água - se não houver KI pode-se utilizar NaCl) - solução de fenolftaleína a 5% - solução saturada de amido ( somente se estiver utilizando o KI) Procedimento 1- Dobre os pedaços de fio rígido e desencape suas pontas para fazer os eletrodos. 2- Conecte os fios flexíveis na fonte de corrente contínua e nos eletrodos. 3- Coloque água destilada até 2/3 do volume do béquer, pingue 5 gotas de fenolftaleína e cinco de amido e observe por cinco minutos. 4- Troque de béquer, colocando no segundo, a solução do KI. Depois pingue 5 gotas de fenolftaleína e 5 de amido e observe por 5 minutos. Análise de dados 1. O que você observou ao passar corrente elétrica pelo béquer contendo água destilada? 2. Quais os íons presentes na solução? Quais serão atraídos para o pólo negativo e quais serão atraídos para o pólo positivo? 3. Qual o objetivo da fenolftaleína - indicador ácido-base - no experimento? O que podemos afirmar com base em seu efeito? 4. A solução de KI contém iguais quantidades de íons H+ e OH-. Como podemos relacionar o efeito da fenolftaleína com essa informação? Proponha uma semireação que justifique essa hipótese. 5. O amido indica a presença de iodo (I2), conferindo coloração violeta à solução. De acordo com o experimento, de onde pode ter surgido o iodo? Proponha uma semireação que justifique essa hipótese. Sugestão de leitura Livro: FERRANO, A. História e Aplicações. Editora Moderna, São Paulo. 1997. Este livro apresenta história da eletroquímica e suas aplicações no cotidiano. Relata histórias referentes a eletroquímica e suas aplicações práticas. Livro: DUTRA, Aldo Cordeiro. Proteção Catódica: Técnicas de Combate à corrosão. Interciência, São Paulo. 2006. Incorpora os progressos realizados nesta importante tecnologia. Indica quais os métodos de prevenção a vazamentos de produtos perigosos, passíveis de comprometer o meio ambiente e possibilidade de substituir outras tecnologias hoje consideradas ofensivas ao mesmo. Revista científica: Química Nova na Escola – Garimpo: Contaminação por Mercúrio e o caso da Amazônia. Nos últimos anos a problemática da contaminação por mercúrio no Brasil, principalmente na Amazônia, tem sido bastante discutida. Este artigo apresenta uma breve exposição do problema do mercúrio no Brasil, com ênfase na Amazônia, com o objetivo de enriquecer as discussões sobre a situação atual dessa contaminação, os seus riscos e as alternativas para o seu controle. Destaques O Perigoso descarte de Pilhas e Baterias Nos últimos anos, o grande aumento do uso de telefones celulares, computadores, filmadoras, aparelhos de som e outros equipamentos eletrônicos portáteis provocaram um crescimento extraordinário no uso de pilhas e baterias. Muitas dessas pilhas e baterias contêm metais pesados, como mercúrio, níquel, cádmio, etc. e seus compostos. Essas substâncias são altamente tóxicas e de efeito cumulativo no organismo. Dependendo da concentração, podem causar em longo prazo, doenças no sistema nervoso, nos rins, nos ossos e até câncer. O perigo surge quando essas pilhas e baterias são descartadas de maneira inadequada e vão parar nos lixões comuns. Com o tempo, as pilhas e baterias descartadas deixam vazar líquidos, que contaminam o solo, as águas subterrâneas, podendo chegar a rios e lagos. Algumas soluções para evitar o descarte inadequado de pilhas e baterias são reciclar esses metais e criar lixões próprios para resíduos químicos perigosos. É necessário também orientar o consumidor para devolver a pilha ou a bateria usada sempre que comprar uma nova. O Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), desde 2000, vem estabelecendo resoluções para solucionar esses problemas. Infelizmente, a implantação de medidas ainda está muito lenta. Corrosão A corrosão é sempre uma deterioração dos metais provocada por processos eletroquímicos (reações de oxirredução). O ferro, por exemplo, enferruja porque se estabelece uma diferença de potencial (ddp) entre um ponto e outro do objeto de ferro. Na verdade, as reações são complicadas; parte do ferro é oxidada a Fe2+ e parte a Fe3+, de sorte que a ferrugem é uma mistura de óxidos e hidróxidos hidratados de ferro ll e ferro lll. Na formação de ferrugem: - a presença do ar e da umidade, é fundamental, pois fazem parte da reação (sem água e oxigênio, o ferro não enferruja); - a presença, no ar, de CO2, SO2 e outras substâncias ácidas aceleram a corrosão, pois deslocam a reação catódica para a direita; a corrosão é também acelerada por várias bactérias que tornam mais ácido o meio; - ambientes salinos, como ocorre no mar e em suas vizinhanças, aceleram a formação da ferrugem, pois aumentam a condutividade elétrica entre pólos da pilha; é o que acontece nos cascos de navios, em pontes como a Rio – Niterói, em tanques de gasolina enterrados nos postos à beira-mar: Para detectar o avanço da corrosão em oleodutos e tubulações de líquidos e gases inflamáveis, são usadas, atualmente, sondas de ultra-som ou de raios gama que percorrem os tubos internamente. Além do ferro e do aço, outros metais e ligas metálicas também sofrem corrosão, por exemplo: - o cobre e algumas de suas ligas ficam, com o tempo, recobertos por uma camada esverdeada chamada azinhavre, que é uma mistura de óxidos e hidróxidos hidratados de cobre; - a prata escurece com o tempo, devido à formação de uma película de Ag2S, que é de cor preta: esse fenômeno é causado pelo H2S do ar (e também pelos compostos sulfurados existentes nos alimentos que entram em contato com talheres de prata); Contaminação por metais pesados Recentemente, tem sido noticiado na mídia escrita e falada a contaminação de adultos, crianças, lotes e vivendas residenciais, com metais pesados, principalmente por chumbo e mercúrio. Contudo, a maioria da população não tem informações precisas sobre os riscos e as conseqüências da contaminação por esses metais para a saúde humana. O caso fatídico em Bauru, SP, é um dos exemplos dessa contaminação. A Indústria de Acumuladores Ajax, uma das maiores fábricas de baterias automotivas do país localizada no km 112 da Rodovia Bauru - Jaú contaminou com chumbo expelido pelas suas chaminés 113 crianças, sendo encontrados índices superiores a 10 miligramas/decilitro (ACEITUNO, 18-04-2002). Foram constatados ainda a contaminação de animais, leite, ovos e outros produtos agrícolas, resultando em um enorme prejuízo para os proprietários. Um dos casos mais interessantes foi o de uma criança de 10 anos, moradora de um Núcleo Habitacional localizado próximo à fonte poluidora. Desde os 7 meses de idade sofria de diarréia e de deficiência mental. Somente após suspeitas dessa contaminação, em 1999, quando amostras do seu sangue foram enviadas a dois centros toxicológicos nos Estados Unidos, é que foi constatada a intoxicação por chumbo, urânio, alumínio e cádmio (ACEITUNO, 18-04-2002). A cidade de Paulínia, em SP, e o bairro Vila Carioca também foram contaminados pela Shell Química do Brasil. Em Paulínia, dos 166 moradores submetidos a exames, 53% apresentaram contaminação crônica e 56% das crianças revelaram altos índices de cobre, zinco, alumínio, cádmio, arsênico e manganês. Em adição observou-se também, a incidência de tumores hepáticos e de tiróide, alterações neurológicas, dermatoses, rinites alérgicas, disfunções gastrintestinais, pulmonares e hepáticas (GUAIUME, 23-08-2001). Dos 2,9 milhões de toneladas de resíduos industriais perigosos gerados anualmente no Brasil, somente 600 mil toneladas recebem tratamento adequado, conforme estimativa da Associação Brasileira de Empresas de Tratamento, Recuperação e Disposição de Resíduos Especiais (ABETRE). Os 78% restantes são depositados indevidamente em lixões, sem qualquer tipo de tratamento (CAMPANILI, 02-05-2002). Recentemente a companhia Ingá, indústria de zinco, situada a 85 km do Rio de Janeiro, na ilha da Madeira, que atualmente está desativada, transformou-se na maior área de contaminação de lixo tóxico no Brasil. Metais pesados como zinco, cádmio, mercúrio e chumbo continuam poluindo o solo, a água e atingem o mangue, afetando a vida da população. Isso ocorreu porque os diques construídos para conter a água contaminada não têm recebido manutenção há 5 anos, e dessa forma os terrenos próximos foram inundados, contaminando a vegetação do mangue. Notícias Ingá: Ibama prevê desastre ambiental Fonte: jornal on-line: O globo Autor: Alessandro Soler Comentário: Comenta que a Baía de Sepetiba está ameaçada por uma montanha de resíduos tóxicos. Durante as chuvas, milhões de litros de água contaminada por metais pesados, como arsênio e zinco, transbordaram e atingiram uma extensa área da Baía. Paraná O Paraná e a questão ambiental "Um riacho tingido de vermelho deságua no rio Tibagi, em Telêmaco Borba. A alguns passos dali, há uma lagoa azul turquesa e um arroio amarelo. O colorido é indicativo de perigo: a água é ácida, contaminada por metais pesados, como chumbo e cádmio, além de enxofre. O cenário é o que restou de quatro décadas de exploração de carvão mineral no local. Os rejeitos de carvão liberam metais pesados como chumbo, cádmio e manganês, que em altas concentrações prejudicam a saúde." Quando nos deparamos com situações desse tipo sabemos que nosso Estado não está livre de contaminações por vazamentos de dejetos químicos de indústrias ou pelo descarte inadequado de pilhas e baterias, mas sabemos que a Secretaria de Estado e Meio Ambiente promove, coordena e executa educação ambiental nesse sentido.
