O conhecimento físico-químico na compreensão do comportamento

Sociedade Brasileira de Química ( SBQ)
O conhecimento físico-químico na compreensão do comportamento
dos CFCs no ambiente: proposta para uma abordagem integrada.
Hélio Elael Bonini Viana*(PG), Paola Corio (PQ), Paulo Alves Porto (PQ). [email protected]
Instituto de Química – Universidade de São Paulo – CP 26077 - CEP 05513-970 - São Paulo - SP.
Palavras Chave: físico-química, CFC, meio ambiente, contextualização, cinética.
Introdução
Segundo Gilbert1, a abordagem contextualizada do
conhecimento químico pode auxiliar os estudantes a
superar problemas como a aprendizagem de fatos
isolados sem compreender suas inter-relações; a
dificuldade de transferir conceitos e habilidades para
situações diferentes daquelas em que foram
aprendidas; e ainda a incompreensão acerca da
relevância dos conceitos aprendidos. Este trabalho
procura mostrar como certos conceitos de físicoquímica e de química ambiental podem ser tratados
conjuntamente,
visando
aprendizagem
mais
significativa. Desenvolveu-se um estudo de caso
sobre o processo de compreensão do perigo
ambiental representado pelos clorofluorocarbonos
(CFCs), e o papel dos conceitos de cinética química
nesse processo.
Resultados e Discussão
Para realizar uma abordagem contextualizada para
o ensino de determinados conteúdos, faz-se
necessário criar situações de ensino nas quais o
contexto seja relevante para o aluno. Neste trabalho,
mostramos como conceitos de cinética química
podem ser efetivamente trabalhados sob uma
perspectiva ambiental.
A mudança da concepção da comunidade científica
acerca dos CFCs pode ser representada pelo mapa
conceitual da Figura 1.
Modelo
eddy
difusion
1950
Hidroxilas
Requisitou a
elaboração de
Teorias envolvendo
radicais
1970
Óxidos de
nitrogênio
CFC´s
Década
de 70
Molina e
Rowland(1974)
Radicais com
cloro
Fig. 1 – Mapa Conceitual ilustrando os fatores que afetam
o ozônio estratosférico.
Apesar de a teoria de Chapman (1930) ter sido bem
sucedida na descrição do comportamento temporal
e espacial brutos do ozônio atmosférico, a
determinação dos coeficientes de velocidades
apontou para a necessidade de se considerar outros
a
onde PX , DX = velocidades de produção ou
destruição fotoquímica da espécie química X
(molécula cm-3 s-1); z = altitude; [m] = concentração
de moléculas de ar; e µX = [X]/[m] (razão de mistura
das partículas da espécie X); e
Este exemplo ilustra como o reconhecimento das
perturbações ambientais causadas pelos CFCs não
resultou apenas do acúmulo de resultados de
análises, mas que os estudos em cinética química
foram fundamentais para a compreensão da
complexidade do problema.
Conclusões
Teoria de Chapman
(1930)
Testar
confiabilidade
processos que levariam à destruição do ozônio
atmosférico2. Assim, processos catalíticos passaram
a ser considerados, como os que envolvem radicais
contendo cloro produzidos pela decomposição dos
CFCs pela radiação UV3. A confiabilidade dos
modelos para processos fotoquímicos que ocorrem
na estratosfera e na mesosfera pôde ser averiguada
a partir da comparação dos valores experimentais
com os cálculos das distribuições dos constituintes
químicos. O modelo2 usado para esta finalidade é
unidimensional, de modo que a troca de matéria é
simulada pelo conceito de difusão turbilhonária
(eddy diffusion), que descreve a concentração no
estado estacionário de qualquer constituinte químico
X pela equação
32 Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
Ao determinar parâmetros de reações e propor
modelos plausíveis, a cinética química se destacou
no processo de compreensão das transformações
sofridas por poluentes na atmosfera. Assim, os
CFCs deixaram de ser considerados inócuos e se
reconheceu seu risco ambiental. A apresentação
integrada de conteúdos de cinética e de química
ambiental, enfocando a trajetória histórica dos
CFCs, pode assim propiciar aprendizagem mais
significativa para os estudantes de química.
Agradecimentos
Ao CNPq e à FAPESP.
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1
Gilbert, J. K. Int. J. Sci. Edu. 2006, 28, 957.
Crutzen, P. J. Am. Chem. Soc. 1974, 62, 1570.
3
Molina, M. J.; Rowland, F.S. Nature 1974, 249, 810.
2