Problematização do conteúdo

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.