#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis
Saúde e sociedade O vórtex polar e as propriedades dos CFCs O buraco da camada de ozônio é maior nos polos do que em outras regiões do planeta, e, para explicar isso, os cientistas que apoiam a teoria da destruição do ozônio pelos CFCs utilizam o fenômeno do vórtex polar. O vórtex polar é um fenômeno cíclico, caracte rístico da Antártida, que ocorre quando correntes de ar se deslocam dos polos para o equador a baixa altitude, e do equador para os polos a altitudes mais elevadas, espalhando poluentes a milhares de quilômetros do local de origem. No inverno, que começa em abril, a região permanece no escuro, e os ventos giram em círculos impenetráveis que atraem massas de ar de outras partes da Terra com grandes quantidades de substâncias químicas. Em setembro, com os primeiros raios ultravioleta do Sol, as moléculas de CFCs começam a se quebrar, liberando átomos de halogênios, que catalisam a decomposição do ozônio. Como a região não propicia o aparecimento de átomos livres de oxigênio, o ciclo predominante de decomposição do ozônio envolve a regeneração dos átomos de cloro pela reação entre moléculas de monóxido de cloro. 2 C,(g) 1 2 O 3 (g) # 2 C,O(g) 1 2 O 2 (g) 2 C,O(g) # 1 C, 2 O 2 (g) 1 C, 2 O 2 (g) # 1 C,(g) 1 1 C,O 2 (g) 1 C,O 2 (g) # 1 C,(g) 1 1 O 2 (g) Observe que os átomos de cloro também são recuperados integralmente e podem decompor milhares de moléculas de ozônio. Em novembro, com a renovação do ar vindo de outras regiões, o ozônio volta a ser formado e o “buraco” tende a diminuir de tamanho. E o que sabemos dos CFCs? Os CFCs — clorofluorocarbonetos — foram descobertos na década de 1930 pelo engenheiro mecânico e químico Thomas Midgley Jr. (18891944). Mais tarde, compostos semelhantes foram desenvolvidos pelas indústrias. Os mais utilizados são o CFC11 (CC, 3 F, triclorofluormetano), o CFC12 (CC, 2 F 2 , diclorodifluormetano) e o brometo de metila (CBrH 3 ). As propriedades químicas e físicas dos CFCs logo abriram um leque imenso de aplicações para essas substâncias: os CFCs são quimicamente estáveis (inertes), não possuem cheiro, não são inflamáveis, não são corrosivos, têm baixo custo de produção e são bem mais densos que o ar atmosférico, como mostrado a seguir. Substância ou mistura Densidade absoluta ou relativa (g/L) Ar atmosférico seco 1,2 Clorodifluormetano 3,0 Diclorodifluormetano 4,2 Brometo de metila 3,3 Assim, os CFCs deveriam se depositar nas camadas mais baixas da atmosfera, e não subir até a estratosfera para destruir o ozônio, mas também é preciso considerar que a dinâmica da atmosfera é, de fato, muito complexa. Com essas propriedades, os CFCs logo se tornaram populares, sendo usados como gás refrigerante para geladeiras, freezers e aparelhos de ar condicionado, como propulsores de sprays de desodorantes, tintas e inseticidas, como solventes ou gases de limpeza de componentes eletrônicos (para circuitos de computador e para esterilizadores de instrumentos hospitalares), além de serem usados na fabricação das formas de plástico poroso próprias para embalar sanduí ches, comida congelada e ovos. Outros CFCs, que continham bromo na molécula em vez de flúor (halônios), possuíam características ideais para serem utilizados como agentes extintores de incêndio em equipamentos delicados e/ou em obras valiosas. O brometo de metila, CH 3 Br, também encontrava aplicação na agricultura, para fumigar culturas de tomates e morangos, combater fungos, bactérias e patógenos. Baratos e eficientes, os CFCs logo se tornaram estratégicos principalmente para os chamados países emergentes, mas, acusados de destruírem a camada de ozônio, foram banidos, o que obrigou os países emergentes a pagarem mais caro por seus substitutos. Notações químicas 125
Alótropos do carbono As ilustrações estão fora de escala. Cores fantasia. o elemento carbono possui duas formas alotrópicas naturais: carbono grafita, C n , e carbono diamante, C n , sendo n um número muito grande e indeterminado, e também algumas formas alotrópicas sintéticas. os alótropos naturais do carbono diferem entre si quanto ao arranjo cristalino dos átomos no espaço. A tabela a seguir traz algumas informações desses alótropos. Alótropos do carbono Características e propriedades dos alótropos Estrutura cristalina Grafita, C n É um sólido cinza-escuro, baixa dureza, conduz eletricidade e calor. Possui um arranjo cristalino mais estável, portanto menos energético. os cristais de diamante tendem a se transformar em grafita espontaneamente, embora isso leve milhões de anos para ocorrer. Possui densidade 5 2,26 g/cm 3 ; temperatura de fusão 5 3 550 °C e temperatura de ebulição 5 4 200 °C Na estrutura cristalina os átomos de carbono formam hexágonos no espaço. As placas de hexágonos são mantidas juntas por forças de atração mútua. Diamante, C n sólido incolor, elevada dureza, não conduz eletricidade nem calor. É formado na natureza nas camadas mais internas da terra, em condições de alta pressão e temperatura. É expelido para a crosta terrestre devido aos movimentos geológicos naturais. sabendo disso, os cientistas começaram a fabricar diamantes sintéticos, modificando a estrutura cristalina da grafita por meio de aparelhos que produzem pressões e temperaturas altíssimas. Hoje esse processo está tão aperfeiçoado que os diamantes sintéticos, além de serem usados em ponta de brocas (pela elevada dureza), já podem ser lapidados para a fabricação de joias. Possui densidade 5 3,51 g/cm 3 ; temperatura de fusão 5 3 550 °C e temperatura de ebulição 5 4 200 °C Na estrutura cristalina cada átomo de carbono acha-se ligado tetraedricamente a quatro outros átomos de carbono. Buckminsterfulereno, C 60 os fulerenos foram descobertos na década de 1970 por cientistas da Universidade de sussex, no Reino Unido, durante investigações sobre moléculas existentes na poeira interestelar de estrelas vermelhas gigantes. Na terra, a substância é obtida pela vaporização do carbono grafita em atmosfera de gás hélio (atmosfera inerte) e possui densidade inferior à das outras formas alotrópicas do carbono (1,65 g/cm 3 ). A densidade relativamente baixa do C 60 resulta do fato de haver muito espaço vazio em sua estrutura e entre as esferas. o nome buckminsterfulereno é uma homenagem ao arquiteto norte-americano Buckminster Fuller, criador da estrutura geodésica. A estrutura cristalina mostra a forma mais comum que contém 60 átomos de carbono, C 60 , dispostos de maneira a parecer uma minúscula bola de futebol, com 60 vértices e 32 faces compostas de 12 pentágonos e de 20 hexágonos. outras variedades alotrópicas sintéticas do carbono são os chamados nanotubos de carbono. Fonte: PERRY, Robert H.; GREEN, Don W. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 6 th ed. kansas: McGraw-Hill, 1984. (Chemical Engineering series). Ilustrações: Banco de imagens/Arquivo da editora 126 Capítulo 5
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Saúde e sociedade<br />
O vórtex polar e as propriedades dos CFCs<br />
O buraco da camada de ozônio é maior nos<br />
polos do que em outras regiões do planeta, e,<br />
para explicar isso, os cientistas que apoiam a<br />
teoria da destruição do ozônio pelos CFCs utilizam<br />
o fenômeno do vórtex polar.<br />
O vórtex polar é um fenômeno cíclico,<br />
caracte rístico da Antártida, que ocorre quando<br />
correntes de ar se deslocam dos polos para o equador<br />
a baixa altitude, e do equador para os polos a<br />
altitudes mais elevadas, espalhando poluentes a<br />
milhares de quilômetros do local de origem.<br />
No inverno, que começa em abril, a região<br />
permanece no escuro, e os ventos giram em<br />
círculos impenetráveis que atraem massas de<br />
ar de outras partes da Terra com grandes quantidades<br />
de substâncias químicas.<br />
Em setembro, com os primeiros raios ultravioleta<br />
do Sol, as moléculas de CFCs começam<br />
a se quebrar, liberando átomos de halogênios,<br />
que catalisam a decomposição do ozônio.<br />
Como a região não propicia o aparecimento<br />
de átomos livres de oxigênio, o ciclo predominante<br />
de decomposição do ozônio envolve a<br />
regeneração dos átomos de cloro pela reação<br />
entre moléculas de monóxido de cloro.<br />
2 C,(g) 1 2 O 3<br />
(g) # 2 C,O(g) 1 2 O 2<br />
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2 C,O(g) # 1 C, 2<br />
O 2<br />
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1 C, 2<br />
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(g) # 1 C,(g) 1 1 C,O 2<br />
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1 C,O 2<br />
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Observe que os átomos de cloro também<br />
são recuperados integralmente e podem decompor<br />
milhares de moléculas de ozônio. Em<br />
novembro, com a renovação do ar vindo de outras<br />
regiões, o ozônio volta a ser formado e o<br />
“buraco” tende a diminuir de tamanho.<br />
E o que sabemos dos CFCs?<br />
Os CFCs — clorofluorocarbonetos — foram<br />
descobertos na década de 1930 pelo engenheiro<br />
mecânico e químico Thomas Midgley Jr.<br />
(18891944). Mais tarde, compostos semelhantes<br />
foram desenvolvidos pelas indústrias.<br />
Os mais utilizados são o CFC11 (CC, 3<br />
F, triclorofluormetano),<br />
o CFC12 (CC, 2<br />
F 2<br />
, diclorodifluormetano)<br />
e o brometo de metila (CBrH 3<br />
).<br />
As propriedades químicas e físicas dos CFCs<br />
logo abriram um leque imenso de aplicações para<br />
essas substâncias: os CFCs são quimicamente<br />
estáveis (inertes), não possuem cheiro, não<br />
são inflamáveis, não são corrosivos, têm baixo<br />
custo de produção e são bem mais densos que o<br />
ar atmosférico, como mostrado a seguir.<br />
Substância<br />
ou mistura<br />
Densidade absoluta<br />
ou relativa (g/L)<br />
Ar atmosférico seco 1,2<br />
Clorodifluormetano 3,0<br />
Diclorodifluormetano 4,2<br />
Brometo de metila 3,3<br />
Assim, os CFCs deveriam se depositar nas<br />
camadas mais baixas da atmosfera, e não subir<br />
até a estratosfera para destruir o ozônio, mas<br />
também é preciso considerar que a dinâmica da<br />
atmosfera é, de fato, muito complexa.<br />
Com essas propriedades, os CFCs logo se tornaram<br />
populares, sendo usados como gás refrigerante<br />
para geladeiras, freezers e aparelhos de ar<br />
condicionado, como propulsores de sprays de desodorantes,<br />
tintas e inseticidas, como solventes<br />
ou gases de limpeza de componentes eletrônicos<br />
(para circuitos de computador e para esterilizadores<br />
de instrumentos hospitalares), além de serem<br />
usados na fabricação das formas de plástico poroso<br />
próprias para embalar sanduí ches, comida<br />
congelada e ovos.<br />
Outros CFCs, que continham bromo na molécula<br />
em vez de flúor (halônios), possuíam características<br />
ideais para serem utilizados como<br />
agentes extintores de incêndio em equipamentos<br />
delicados e/ou em obras valiosas.<br />
O brometo de metila, CH 3<br />
Br, também encontrava<br />
aplicação na agricultura, para fumigar<br />
culturas de tomates e morangos, combater fungos,<br />
bactérias e patógenos.<br />
Baratos e eficientes, os CFCs logo se tornaram<br />
estratégicos principalmente para os chamados<br />
países emergentes, mas, acusados de<br />
destruírem a camada de ozônio, foram banidos,<br />
o que obrigou os países emergentes a pagarem<br />
mais caro por seus substitutos.<br />
Notações químicas 125