Química Verde

O termo Química Verde surgiu da necessidade de auxiliar no combate à poluição gerada por Indústrias, se refere a um projeto de produtos e processos químicos que reduzem ou eliminam o uso e geração de substâncias nocivas.

Os processos químicos são responsáveis por boa parte dos poluentes lançados em rios; torná-los mais limpos é o principal objetivo dos defensores da Green Chemistry. A iniciativa para o projeto vem da Sociedade Química Americana, veja a seguir alguns passos que podem minimizar os impactos ambientais:

• A escolha das substâncias a serem utilizadas no processo é um passo muito importante, ingredientes menos tóxicos geram resíduos menos agressivos à natureza.   

• O uso de fontes renováveis diminui o volume de resíduos, uma vez que o método permite que a matéria-prima seja reutilizada após seu uso. Por exemplo, a reciclagem do papel traz economia de energia. Se fosse para utilizar a madeira virgem, o processo levaria mais tempo, o que implica em um aumento do gasto de energia.   

• A análise em tempo real permite identificar resíduos tóxicos assim que eles aparecem em meio ao processo. Metodologias analíticas que monitoram e controlam o processo evitam a formação de substâncias nocivas.   

• Os acidentes químicos podem ser evitados se os processos forem criteriosamente escolhidos. A probabilidade de vazamentos, explosões e incêndios pode ser erradicada através da escolha correta da Metodologia. Estas são algumas das iniciativas a serem seguidas para as Indústrias que se adaptam à Química Verde. 

Fonte bibliográfica:

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/quimica-verde.htm

http://viewerdemo.moderna.com.br/index.html#/viewer/MPLQUIM1E%20DEMO/28

Grandes Mulheres Cientistas

Marie Curie (1867 – 1934) 

Esta física e química polonesa conhecida como a “mãe da Física Moderna”, ficou famosa por sua pesquisa pioneira sobre a radioatividade, pela descoberta dos elementos polônio e rádio e por conseguir isolar isótopos destes elementos. 

Seu trabalho ajudou na criação de máquinas de raio-x. Foi a primeira mulher a ganhar um Nobel e a primeira pessoa a ser premiada duas vezes com o prêmio: a primeira vez em Física, em 1903, e a segunda em Química, em 1911.

Maria Mayer (1906 - 1972)

Física teórica alemã que ganhou o Prêmio Nobel de Física por suas pesquisas sobre a estrutura do átomo.

Rachel Carson (1907 - 1967)
Bióloga americana que revolucionou o movimento conservacionista em todo o mundo e publicou estudos importantíssimos sobre o uso de pesticidas.

Mária Telkes (1900 - 1995)
O primeiro aquecedor solar foi criado pela biofísica húngara, Dra. Maria Telkes, ela projetou a primeira casa com esse tipo de aquecimento. Ela se mudou para os Estados Unidos em 1925 para trabalhar no Massachussetts Institute of Technology (MIT), na área de pesquisa em energia solar. Ela inventou o gerador e o refrigerador termoelétricos.

Cecilia Payne-Gaposchkin (1900 - 1979)

Astrônoma inglesa que descobriu que as estrelas são compostas principalmente de Hidrogênio e Hélio. Ela estabeleceu uma classificação para os astros de acordo com suas temperaturas.

Stephanie Kwolek (1923 - 2014)

A química Stephanie Kwolek, inventou a fibra Kevlar super-forte, usada para fazer coletes à prova de balas. A invenção de Kwolek é cinco vezes mais forte que o aço, e também tem cerca de 200 outros usos. A química trabalhava originalmente na criação de um material mais leve para pneus de carro, quando descobriu a fibra Kevlar, hoje ela é utilizada até para revestir alguns smartphones.  

Ida Noddack (1896 - 1978)
Química alemã que teve importante papel na descoberta do elemento Rênio. Foi a primeira cientista a propor a ideia de fissão nuclear.

Johanna Döbereiner (1924-2000) 
A agrônoma realizou pesquisas fundamentais para que o Brasil se tornasse um grande produtor de soja, além de ter desenvolvido o Proálcool. Estima-se que suas pesquisas fazem com que o nosso país economizem 1,5 bilhões de dólares todos os anos, que seriam gastos em fertilizantes. Seu estudo sobre fixação de nitrogênio permitiu que mais pessoas tivessem acesso a alimentos baratos e lhe rendeu uma indicação para o Nobel de Química em 1997.

Dorothy Hodgkin (1910-1994) 

Ganhadora do Prêmio Nobel de química, Dorothy Hodkin se dedicou aos estudos de técnicas de cristalografia de raio-x, que hoje são usadas para descobrir as estruturas tridimensionais de biomoléculas. Entre suas mais importantes descobertas está a estrutura da penicilina.

Katharine Burr Blodgett (1898 - 1979)

Você consegue imaginar como seria a sua vida sem o vidro invisível? Ele está presente nas lentes de câmeras, óculos, microscópios, etc. O vidro transparente foi criado por Katharine Blodgett, que foi nada menos do que a primeira mulher cientista da General Electric. Em 1935, ela conseguiu transferir finas camadas de moléculas do vidro de um formato para outro, impedindo que fossem causadas distorções.    

Fonte bibliográfica:

https://super.abril.com.br/ciencia/15-mulheres-que-se-tornaram-grandes-cientistas/

https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2017/03/10-grandes-mulheres-da-ciencia.html
http://www.gobetago.com.br/2015/11/19/31-mulheres-que-fizeram-e-estao-fazendo-historia-na-ciencia/

http://lounge.obviousmag.org/entre_ocio_e_sonhos/2016/06/fantasticas-invencoes-e-descobertas-feitas-por-mulheres-que-voce-nao-faz-ideia.html

Impacto ambiental causado por pilhas e similares

Além da tecnologia envolvida nos processos  de obtenção de energia elétrica, é importante atentar aos aspectos ambientais que estão relacionados às transformações que ocorrem com  os materiais usados nesses processos.  

Uma questão ambiental que tem sido bastante debatida é a do destino que se deve dar a  pilhas e baterias que não podem mais ser utilizadas. 

Alguns dos materiais metálicos que as compõem são tóxicos (compostos de chumbo,  cádmio e mercúrio) e podem contaminar o solo  e a água, causando problemas ao meio ambiente e, consequentemente, à saúde da população.

Para evitar esse tipo de problema, o Decreto no 99.274, de 6 de junho de 1990, obriga os fabricantes de pilhas e baterias a recolhê-las após o uso e a providenciar a reciclagem de seus componentes ou um descarte ambientalmente adequado. Para que essa medida seja mais efetiva,  é importante também que a população colabore não jogando pilhas usadas no lixo comum, mas encaminhando-as a locais onde os fabricantes  possam recolhê-las.

O custo energético para produzir metais  

No que se refere à utilização industrial dos processos de eletrólise, questões ambientais importantes estão relacionadas ao consumo de energia elétrica. 

No caso da produção de alumínio, por exemplo, são necessários de 14 kWh a 16 kWh para se produzir 1 kg do metal. Para se ter um parâmetro de comparação, 14 kW são suficientes para manter cerca de seis chuveiros  elétricos ligados durante uma hora. 

Esse elevado  consumo pode exigir que as fontes de energia elétrica de uma determinada região sejam diversificadas ou que o potencial de geração seja ampliado, podendo causar impactos significativos nos ecossistemas e na vida da população da região.

Conclusão  

Percebe-se, então, que tanto os processos que geram eletricidade com base nas transformações químicas (pilhas e baterias) quanto aqueles em que a corrente elétrica é utilizada para provocar transformações químicas (processos eletrolíticos) têm muitas aplicações tecnológicas e envolvem uma complexa problemática ambiental. 

O  estudo das transformações químicas envolvidas  nesses processos auxiliará na compreensão dessas questões e na reflexão sobre a importância  da adoção de posturas responsáveis relativas à preservação do meio ambiente.  

Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria  Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.

Fonte:    

Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 2ª Série. São Paulo: SE, 2014. 

Eletrólise, a obtenção de metais e a indústria cloro-álcali

O alumínio é obtido da bauxita – minério de alumínio composto principalmente de óxidos de alumínio hidratados –, que, ao interagir com uma solução de soda cáustica, sofre transformações químicas, produzindo a alumina (Al2O3). 

Esse material é, então, submetido à eletrólise a altas temperaturas, produzindo o alumínio líquido,  que é recolhido do fundo das cubas eletrolíticas.

Esse processo foi patenteado em 1886 e chamado de Hall-Héroult. Nesse ano, Charles Hall  produziu alumínio pela primeira vez, a partir da  eletrólise da alumina dissolvida em um banho de  criolita fundida (Na3AlF6). Também nesse ano,  Paul Héroult desenvolveu e patenteou um processo semelhante a esse. Isso explica por que o processo recebeu o nome dos dois inventores.

Os minérios mais comuns utilizados na obtenção de cobre são a calcopirita (CuFeS2), a  calcosita (Cu2S), a azurita (CuCO3) e a cuprita  (Cu2O). Os minérios são triturados e passam  por processos de purificação; os produtos são submetidos a vários tratamentos térmicos para que se obtenha uma mistura que contém aproximadamente 98% a 99% de cobre metálico. 

Essa  mistura pode ser, então, novamente purificada, utilizando-se um processo eletrolítico no qual se  formará cobre com 99,98% de pureza.

A soda cáustica é uma importante matéria-prima industrial empregada no refino de óleos,  na produção de sabões e detergentes etc. Para  obtê-la, uma solução de água e sal (salmoura) é submetida a um processo de eletrólise que produz soda cáustica, gás cloro (Cl2) e gás hidrogênio (H2).

Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria  Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.

Fonte:   

Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 2ª Série. São Paulo: SE, 2014. 

https://adrenaline.uol.com.br/forum/threads/adrenaciencia-gifs-interessantes.496158/page-4

Transformações químicas e eletricidade

Em nosso dia a dia, presenciamos muitos fenômenos que ocorrem com o envolvimento de eletricidade (os raios que caem em uma tempestade, o funcionamento de diversos eletrodomésticos ou a atração dos nossos cabelos por um pente plástico, quando os penteamos em um dia seco). 

Sabemos também que a corrente elétrica pode ser conduzida de diferentes formas através de diversos materiais (condutibilidade iônica ou eletrônica). Agora, poderíamos nos perguntar:  Como é possível obter energia elétrica?

Há muitas formas de se obter energia elétrica; por exemplo, por meio de pilhas e baterias. As baterias são usadas no funciona mento de celulares, computadores portáteis (laptops), automóveis, veículos elétricos, câmeras digitais, aparelhos auditivos, em aplicações aeronáuticas e em edifícios, geralmente empregadas em iluminação de emergência ou como unidades de potência auxiliar, caso do nobreak, dispositivo que fornece energia durante certo tempo após a queda do fornecimento pela rede.

Nesses casos, a obtenção de corrente elétrica se dá pela ocorrência de transformações químicas; para isso, normalmente são utilizados dois sólidos condutores associados a soluções aquosas condutoras ou a pastas feitas com base em  materiais iônicos.

Outra questão que poderia ser feita: Considerando que, nas pilhas, a corrente elétrica é  gerada a partir de transformações químicas, será que o contrário também ocorre, ou seja, será que  a corrente elétrica pode causar transformações  químicas?

A resposta a essa questão pode ser encontrada quando se estudam os processos de obtenção do alumínio, do cobre e da soda cáustica ou o revestimento de superfícies metálicas com outros metais (galvanoplastia). Nesses casos, ocorre o que chamamos de eletrólise, ou seja, a passagem de corrente elétrica causa transformações químicas.

Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria  Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.

Fonte:  

Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 2ª Série. São Paulo: SE, 2014. 

Bateria de lítio

Há muitos aspectos que podem ser considerados ao analisar os pontos positivos e negativos de uma bateria. Durabilidade, quantidade de energia fornecida em relação à massa da bateria, custo, portabilidade, segurança e impactos ambientais associados ao seu descarte e à sua produção são alguns deles.

Por muito tempo, a bateria mais utilizada em aparelhos portáteis continha os metais níquel e cádmio. Porém, no início da década de 1990, surgiu uma bateria que apresentou vantagens sobre ela: a bateria de íon lítio.

Nela são utilizados compostos que contêm íons lítio e soluções condutoras não aquosas, constituídas por substâncias orgânicas, em recipientes selados. 

Tem-se, então, um sistema que possibilita uma recarga segura da bateria, associado a um fornecimento de energia considerado vantajoso. Os materiais utilizados possuem baixa densidade, o que possibilita uma relação energia/massa que é o dobro daquela apresentada por uma bateria de níquel-cádmio.

Em 1991, foi comercializada a primeira bateria de íon lítio. Avalia-se hoje que essas baterias não necessitam de manutenção frequente e não possuem o chamado “efeito memória” (como acontece com a bateria de níquel-cádmio), o que quer dizer que seu bom funcionamento não está condicionado ao fato de que a bateria precisa estar totalmente descarregada antes de ser submetida ao recarregamento.

Os custos ambientais relacionados ao seu descarte não são considerados altos, pois esse tipo de bateria não utiliza metais pesados, que são prejudiciais ao meio ambiente, como mercúrio, cádmio e chumbo.

Porém, há aspectos negativos que devem ser apontados. A corrosão do invólucro externo libera o solvente empregado, que é inflamável e tóxico, e, se o descarte da bateria não for feito de forma correta, pode ocasionar a contaminação do solo e da água. 

O custo dessa bateria ainda é considerado alto (cerca de 40% a mais do que o das baterias de níquel-cádmio).

Podemos concluir, então, que a escolha de qual bateria utilizar para cada aplicação deve ser orientada tanto por aspectos técnicos e econômicos quanto por questões relacionadas aos impactos ambientais decorrentes desses usos.

Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.

Fonte: 

Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 2ª Série. São Paulo: SE, 2014. 

Petróleo

O petróleo é uma fonte de materiais muito importante para a sociedade moderna por ser utilizado na produção de inúmeras matérias-primas e de diversos combustíveis.

É uma mistura menos densa do que a água, inflamável, de aspecto oleoso e de cor que pode variar desde o castanho até o preto, passando pelo verde.

Sua cor depende de sua composição e esta depende da sua região de origem.

Formação:

Acredita-se que o petróleo tenha sido formado pela decomposição de seres vivos submetidos durante milhões de anos a altas pressões e temperaturas, na presença de pouco ou nenhum oxigênio.

Faz parte da biosfera porque é formado em ambientes onde existe – ou existiu – vida.

Camada pré-sal

Se localiza abaixo da camada salina situada no fundo dos oceanos. Na costa sudeste brasileira, na Bacia de Santos, foram encontradas, em 2006, as primeiras jazidas de petróleo nessa camada.

A camada pré-sal inicia-se entre 5 mil e 7 mil metros abaixo da superfície do mar; logo, as perfurações devem atingir profundidades maiores que essas.

Comercialização

A unidade de comercialização do petróleo é o barril.

Um barril equivale a 158,98 litros.

A cotação do petróleo é feita usando-se como referência os petróleos Brent e WTI.

Composição

É uma mistura formada principalmente por hidrocarbonetos.

Estes são compostos formados unicamente por átomos de carbono e de hidrogênio.

Possuem outras substâncias, tais como: metilciclopentano, cicloexano, dimetilciclopentano.

Processamento

Todos esses processos são realizados para obtenção de produtos com diferentes especificações de consumo.

1. Destilação fracionada:

É um processo de separação de mistura de substâncias que apresentam temperaturas de ebulição próximas. Esse processo é usado para separar as principais frações do petróleo (as que dão origem à gasolina, ao GLP, ao querosene).

2. Craqueamento:

Moléculas saturadas e com alta massa molecular são quebradas e transformadas em outras com massas moleculares menores e insaturadas.

3. Reforma:

Moléculas de baixas massas moleculares são transformadas em outras com altas massas moleculares.

4. Alquilação:

São obtidas moléculas mais ramificadas.

Refino do petróleo

O refino pode ser descrito como uma série de operações de beneficiamento do petróleo bruto para que se obtenham produtos específicos.

O petróleo bruto é submetido à destilação fracionada e os resíduos são redestilados.

Refino e Uso do petróleo

Gás natural: usado como combustível e fabricação de plástico.

GLP: usado como combustível, gás de cozinha, fabricação de borracha.

Éter de petróleo: usado em lavagem a seco de tecido.

Benzina: usado como solvente orgânico.

Nafta ou ligroína: usado como solvente na indústria petroquímica.

Gasolina: usado como combustível.

Querosene: usado em iluminação, como solvente, como combustível doméstico e de aviões.

Óleo diesel: usado como combustível para ônibus, caminhões e tratores.

Óleo lubrificante: usado em máquinas e motores.

Vaselina: usado na fabricação de pomadas, cosméticos e indústria alimentícia.

Parafina: usado na fabricação de velas, indústria de alimentos e de cosméticos, impermeabilização e como revestimento de papel.

Asfalto: usado na pavimentação de ruas, vedação de encanamentos e paredes, impermeabilização de cascos de embarcações e revestimento antioxidante.

Coque: usado em usinas siderúrgicas (para redução do ferro e aquecimento dos altos-fornos), no revestimento de fornos refratários, na obtenção do alumínio e como fonte de gás de síntese. 

Fonte: Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 3ª Série, Volume 2. São Paulo: Nova edição, 2014-2017.