Aula I : Atmosfera Terrestre
Autor: PIBID | Publicado: 2010-08-08T15:15:00-07:00

Gás Carbônico




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PROBLEMATIZAÇÃO
Uma Indústria  Petrolífera vem sofrendo ataques de uma organização não governamental, que atua  internacionalmente em questões relacionadas à preservação do meio ambiente, o  Greenpeace.
Segundo o Greenpeace,  a indústria não acatou ao procotolo de Kyoto, que tem como objetivo firmar  acordos e discussões internacionais para conjuntamente estabelecer metas de  redução na emissão de gases-estufa na atmosfera, portanto um número grande de  gases poluentes continua sendo eliminados para o meio ambiente, originados da  queima do petróleo, que atualmente se tornou uma das principais fontes de  combustível fóssil utilizada para sustentar o mundo. 
Entre os gases  eliminados para o ambiente, estão o dióxido de enxofre (SO2)  e o dióxido de carbono (CO2), obtido pela seguinte  reação:
Combustível +  Oxigênio → Dióxido de Carbono + Água + Calor
O dióxido de enxofre  (SO2) sofre oxidação na atmosfera e forma o trióxido de  enxofre (SO3), que por sua vez em contato com a água da  chuva irá formar o ácido sulfúrico (H2SO4), que é um ácido forte e um dos principais componentes  responsáveis pela chuva ácida. 
REAÇÕES :
SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq)
Um forte argumento do  Greenpeace é o aumento da concentração de CO2(g) na  atmosfera, causando a elevação da temperatura no planeta Terra, derretendo as  calotas polares e conseqüentemente aumentando os níveis dos oceanos. Nas grandes  profundidades do oceano, onde a temperatura é baixa, o CO2  dissolvido na água forma o ácido carbônico (H2CO3), que danifica os exoesqueletos e as conchas dos organismos  marinhos.
A empresa rebate as  críticas dizendo, que para poder refinar o petróleo e fracioná-lo em diversos  componentes úteis a sociedade, como o gás de cozinha, borracha, a fabricação do  asfalto, entre outros, é necessário produzir certa quantidade de gases nocivos  ao meio ambiente, pois caso isso não ocorra, não haverá veículos circulando nas  cidades, e diversos bens de consumo que são derivados do petróleo, não poderão  mais ser comercializados.
Quais decisões devem  ser tomadas para que o meio ambiente não seja prejudicado, de modo que a  indústria possa manter a sua produtividade?

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&nbsp;EXPERIMENTO I - EVIDENCIANDO O  GÁS CARBÔNICO&nbsp;(CO2) 
INTRODUÇÃO
O carbono presente  numa substância pode ser identificado de duas maneiras: quando aparece como  resíduo negro pela combustão parcial de uma substância ou, quando aparece  combinado com o oxigênio, na forma de gás carbônico (CO2).

MATERIAIS
• Experiência 1:  isqueiro, algodão ou papel;
• Experiência 2:  cápsula de porcelana, funil de vidro, soluções de hidróxido de bário, solução de  ácido clorídrico e álcool.

PROCEDIMENTO

I) MÉTODO PARA  SUBSTÂNCIA PARCIALMENTE COMBUSTÍVEL:
• Coloque em uma  cápsula de porcelana um pedaço de algodão e queime o algodão.
• Responda a questão  a seguir.
1. Na queima ou  combustão do algodão ocorreu a formação de resíduo? 2. Qual(ais)  conclusão(ões) podemos tirar da análise?
&nbsp; II) MÉTODO PARA  SUBSTÂNCIA TOTALMENTE COMBUSTÍVEL: 
• Coloque um pouco de  álcool numa cápsula de porcelana.
Molhe um funil de  vidro, inteiramente e internamente, com uma solução de hidróxido de  bário.
• Coloque o funil  sobre a cápsula conforme mostra a figura a seguir. 
• Com muito cuidado,  ateie fogo ao álcool.
• Observe o que  aconteceu ao funil.
O gás carbônico pode  ser identificado por sua reação com o hidróxido de bário. Faz-se borbulhar o  CO2 numa solução de hidróxido de bário. A turvação que se  forma é devida à formação do precipitado branco de carbonato de bário. A reação  é representada pela equação: 
Ba(OH)2 (aq) + CO2 (g) → BaCO3 (s) + H2O (l)













EXPERIMENTO  II - CHUVA ÁCIDA
A chuva ácida é um  grave problema ambiental, decorrente da poluição atmosférica, composta  basicamente por dióxido de enxofre (SO2 )e óxidos de  nitrogênio (NO, NO2 , N2O5). Estes óxidos reagem com vapor de água presente na atmosfera e  se transformam em ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3), respectivamente.  Estas reações que ocorrem na atmosfera fazem com que o pH da chuva fique abaixo  de 5,6 (o pH normal da chuva é 5,6). Apenas uma pequena parcela desses gases que  causam a acidificação da chuva é derivada de fenômenos naturais. A grande  porcentagem destes óxidos é emitida para a atmosfera através de ações antrópicas  (buscar significado...). De toda a poluição atmosférica existente no planeta,  apenas 10% tem sua origem na natureza, o restante é decorrente da atividade  humana sobre o meio em que vivemos.
Quando uma indústria  emite gases e material particulado para a atmosfera, podemos ver que a fumaça  "viaja" pelo ar. Geralmente as chaminés de indústrias são construídas numa  altura que os ventos possuem maior velocidade, justamente para os resíduos  sólidos se dissiparem o mais longe possível da fonte emissora. A formação de um  coquetel de gases na atmosfera, que pode permanecer durante semanas em suspensão  no ar, facilitará novas reações e o surgimento de novas substâncias químicas,  cada vez mais ácidas, aumentando o pH da água a ser precipitada. Por isso as  grandes chaminés são as grandes responsáveis pelas chuvas ácidas.
Estudos  ecotoxicológicos demonstraram que a precipitação ácida tem impactos adversos  sobre as florestas, aos ecossistemas aquáticos e aos solos, matando os  organismos aquáticos e terrestres como plâncton, peixes, insetos e anfíbios, e  também sobre a saúde humana. Além disso, a precipitação ácida aumenta a  corrosividade da atmosfera, causando danos em edifícios e outras estruturas e  equipamentos expostos ao ar.

MATERIAIS:  
Um frasco grande de  vidro com uma colher de aço inox grudada na tampa, um copo, isqueiro ou fósforo,  soluções de extrato repolho roxo, solução diluída de hidróxido de sódio (NaOH) e  enxofre em pó.

PROCEDIMENTO
• Colocar  aproximadamente 50 mL de extrato de repolho roxo (indicador) no frasco e pingar  duas gotas da solução de NaOH.
Completar a colher  com enxofre em pó.
• Queimar o enxofre e  em seguida fechar rapidamente o frasco.
• Observar o que  ocorre dentro do frasco.
• Após a total  combustão do enxofre, agitar levemente a solução para dissolução do  gás;
• Observar se ocorreu  mudança no sistema.


PERGUNTAS:  &nbsp; 1. A chuva ácida cai  sempre na região onde os poluentes são formados? 
2. O problema da  chuva ácida existe no Brasil? Qual o maior responsável pelo problema? Quais  medidas poderiam ser tomadas para amenizar este problema?
3. Qual foi a  substância produzida no interior do frasco com a queima do enxofre? Escreva a  equação química de produção desta substância. 
4. Qual a coloração  do extrato de repolho roxo em meio básico (na solução de NaOH)?
5. Ocorreu mudança de  coloração da solução do interior do frasco após a dissolução do gás nesta  solução? Explique por quê?
6. O que causa um  excesso de acidez na água de chuva? Escreva a equação química de formação do  ácido no experimento?
7. Como a acidez da  chuva danifica as estátuas de mármore? Escreva a equação química.
&nbsp; &nbsp; EXPERIMENTO  3: EXCESSO DE CO2 E SEU IMPACTO SOBRE O ECOSSISTEMA  MARINHO &nbsp; &nbsp; O gás carbônico,  também conhecido como “dióxido de carbono”, é considerado um componente normal  da atmosfera terrestre, embora seu teor varie conforme a época e o local.  
A liberação de  CO2 (g) na atmosfera é realizada desde a respiração dos  animais e vegetais até a queima de combustíveis fósseis, madeira, vegetação e  etc.
Vários processos  controlam a quantidade de&nbsp;CO2 (g)&nbsp;no ar,  determinando a sua retirada e incorporação ao meio ambiente, como a fotossíntese  efetuada pelas plantas e algas marinhas. Dentre esses, destaca-se o oceano que é  o maior consumidor de gás carbônico, através da solubilização na água  salgada.
Uma vez dissolvido  nas águas marinhas o gás carbônico forma bicarbonatos, carbonatos de cálcio e  magnésio. Essas substâncias são metabolizadas por organismos vivos, que as  utilizam na produção de estruturas para seu suporte e proteção (conchas e  estruturas coralinas). Também originam o calcário, o qual sofre alterações  geológicas produzindo o mármore muito utilizado na construção civil e confecção  de esculturas.
Compreende-se que  esse gás é essencial à vida dos vegetais e à manutenção da vida de organismos  marinhos, mas tudo que é feito em excesso trás uma conseqüência.
O impacto sobre o  ecossistema marinho acontece em suas profundezas, onde a temperatura é muito  baixa. Ao absorver excesso de CO2, as águas se tornam mais  ácidas diminuindo a disponibilidade de íons carbonato, cujas conchas calcárias  se dissolvem.
Uma equipe do  Laboratório de Ciências do Clima e do Meio Ambiente, na França, simulou a  evolução da concentração de íons carbonato nos oceanos ao longo do século 21. As  simulações indicam que essa concentração diminuirá cada vez mais rapidamente, à  medida que aumentarem as taxas de gás carbônico na atmosfera.
Em 2004, a  concentração de gás carbônico na atmosfera foi de 380 ppm (partes por milhão).  Os cientistas calculam que, se essa taxa passar de 600 ppm, não haverá íons  carbonato o bastante para formar as conchas e exoesqueletos dos organismos  marinhos. De acordo com algumas das simulações feitas, essa taxa de CO2 será atingida por volta do ano 2060. Com um intervalo de cerca  de 50 anos não será suficiente para que essas espécies se adaptem às novas  condições ambientais, o impacto sobre esses organismos poderia se estender a  todo o ecossistema, já que os moluscos estão localizados na base da cadeia  alimentar e os corais representam abrigo para variadas espécies de  peixe.

Verificando a ação de  soluções ácidas na natureza 
&nbsp; INTRODUÇÃO:  
Existem dois tipos  principais de plataformas de petróleo no mar: as de perfuração e as de produção.  As plataformas de perfuração servem para encontrar o óleo em poços ainda não  explorados. 
As plataformas de  produção, por sua vez, entram em cena quando um poço já foi descoberto e está  pronto para ser explorado. 
São elas que extraem  o petróleo localizado no fundo do mar, levando-o à superfície, onde o óleo é  separado de outros compostos, como água e gás. Hoje o Brasil possui um total de  93 plataformas de produção em alto-mar, que são responsáveis por aproximadamente  85% de todo petróleo extraído. Graças a estas plataformas, até o final desta  década o Brasil deverá ser auto-suficiente na produção do produto. 
A indústria em  questão possui algumas plataformas em alto mar. Sendo responsável por grande  parte do petróleo produzido no Brasil. Porém o excesso de CO2 produzido pela fábrica está gerando sérios problemas no  ambiente.
O aumento das  emissões de dióxido de carbono (CO2) por seres humanos não  afeta apenas a saúde de quem vive em terra firme. A absorção de parte desse gás  pelos oceanos pode impedir que pequenos moluscos produzam suas conchas  calcárias, o que comprometeria toda a cadeia alimentar e representaria uma séria  ameaça ao equilíbrio ambiental.
No experimento a  seguir será demonstrado o efeito do aumento de acidez nos oceanos. 
MATERIAIS:
• Tubo de ensaio  
• Béquer
• Pipeta  graduada
• Solução de  hidróxido de cálcio saturado [Ca(OH)2] 
• Canudinho de  refrigerante
• Solução de ácido  clorídrico 10% (v/v) [HCl]
• Conchinha do  mar

PROCEDIMENTO  I:
- Colocar em um tubo  de ensaio&nbsp;aproximadamente 3&nbsp;mL de solução de hidróxido de cálcio.
- Soprar com um  canudo a solução e observar o que ocorre.
Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g)&nbsp;&nbsp;→&nbsp; CaCO3 (s) + H2O (l)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Precipitado  branco
- Adicionar algumas gotas de ácido  clorídrico. Observar o que ocorre.
CaCO3 (s) + 2 HCl (aq)&nbsp;&nbsp; →&nbsp;  CaCl2 (aq) + H2O (l)  + CO2 (g)
-A efervescência  indica desprendimento de gás carbônico.

PROCEDIMENTO  II:
Mergulhar a&nbsp;conchinha  do mar em um béquer com ácido clorídrico e observar o que ocorre.

PERGUNTAS  :
1. Por que o excesso  de CO2 produzido pela fábrica impede a produção de conchas  calcárias dos pequenos moluscos no oceano?
2. Qual a  conseqüência desse fenômeno na natureza?&nbsp;Utilize as reações da experiência do  procedimento I para explicar!