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UNIVERSIDADE CANDIDIO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
QUÍMICA TAMBÉM SE APRENDE EM CASA
Por Vagner de Oliveira Miranda
Orientador: Prof. Ms. Nilson Guedes de Freitas
Niterói
2005
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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
QUÍMICA TAMBÉM SE APRENDE EM CASA
Apresentação de monografia à Universidade
Candido Mendes como requisito prévio para
Obtenção do grau de especialista no Curso de
Pós-Graduação “Lato Sensu” em Docência do
Ensino Superior.
Por: Vagner de Oliveira Miranda
Niterói
2005
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AGRADECIMENTOS
... aos meus professores e aos meus
alunos, foi a convivência sala de aula que
tornou possível a realização deste trabalho.
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DEDICATÓRIA
... aos meus pais Erdy e Mira e à minha
Adilia pelo incentivo.
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EPÍGRAFE
“A ciência nada mais é que o aperfeiçoamento
do raciocínio cotidiano”.
Albert Einstein
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RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo demonstrar que é possível
estudar química utilizando situações do nosso cotidiano; a reação de
combustão que permitiu a evolução de nossa espécie; o Homem evoluiu
quando começou a dominar o fogo, hoje a reação de combustão continua
muito presente nas nossas vidas; a primeira reação química que realizamos
em casa para cozinhar os alimentos é acender o fogão à gás, uma reação
de combustão do gás butano com o gás oxigênio presente no ar. A água
uma substância aparentemente simples, possui propriedades interessantes
e que torna possível à vida no nosso Planeta. O plástico um produto
artificial, não existe na natureza, mas que se incorporou no nosso dia-a-dia,
substituindo outros materiais na confecção de objetos domésticos, a
produção dos plásticos aumentaram tanto, que passou a representar uma
ameaça ao meio ambiente, porque a maioria dos plásticos são produzidos
com derivados do petróleo e não são biodegradáveis, por isso, que é tão
importante reciclar e procurar alternativas na produção de plásticos, como
óleos vegetais ( mamona, dendê, milho). A cozinha é um local onde ocorre
muitas reações químicas, as reações químicas dos alimentos são muito
complexas, a pesquisa se limitou ao estudo das técnicas de preservação
dos alimentos, dos principais nutrientes e a importância das enzimas no
metabolismo. Alguns assuntos relacionados à poluição estão sempre
presentes na mídia; como efeito estufa, chuva ácida e buraco na camada
de ozônio, muitas vezes esses assuntos não são bem compreendidos.
Poluição, existe culpado? Tem como objetivo discutir poluição.
Palavra Chaves: combustão, meio ambiente, reciclagem, poluição.
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
08
1 . Combustão é fogo
10
2 . Nós somos feitos de água
21
3 . Plástico, veio para ficar
28
4 . A química na cozinha
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5 . Poluição, existe culpado?
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CONCLUSÃO
47
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
51
ANEXO
52
ÍNDICE
53
FOLHA DE AVALIAÇÃO
54
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INTRODUÇÃO
Há uma carência de literatura que abordem os conceitos de ciências
de forma clara e objetiva; os alunos do ensino médio apresentam
dificuldades para entender o assunto como um todo, porque os livros
didáticos fragmentam os conteúdos.
Na literatura informal não existe essa divisão, os conceitos de
química, física, matemática, história, se interagem; e a aprendizagem
ocorre de forma integrada; este tipo de literatura não substitui o livro
didático, pelo contrário, valoriza e complementa.
A escolha do tema é uma tentativa de trabalhar conceitos e fazer o
leitor refletir na hora de realizar tarefas corriqueiras, como acender o carvão
na churrasqueira, ao apreciar uma queima de fogos de artifícios, ficar atento
as propriedades da água etc.
Destacar a importância da química, na melhoria da qualidade de
vida, desfazer a imagem que a química é culpada pela poluição e
destruição da natureza.
Assim, o capítulo 1, ressalta a importância da reação de combustão:
ao acender o fogão à gás, uma vela ou ao acionar o sistema de ignição nos
motores de combustão interna dos veículos.
Vamos estudar conceitos de reação química, energia de ativação,
termoquímica
estequiométricos
(reações
dos
exotérmica
combustíveis
mais
baseados no livro brincando coma ciência
Douglas Falcão.
e
endotérmica),
utilizados
e
cálculos
experimentos
de Ronaldo de Almeida
e
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O capítulo 2, destaca a importância da água para o bom
funcionamento do nosso organismo, o tratamento e as propriedades da
água e o risco de doenças nas águas contaminadas.
A diferença da água mineral e da água mineralizada, a Portaria da
Vigilância Sanitária que permite a venda deste tipo de produto e o
crescimento do segmento com novas marcas, de acordo com as teorias
Jorge Antônio Barros de Macêdo.
O capítulo 3, faz uma reflexão sobre a importância dos plásticos na
sociedade, que aos pouco foram substituindo o papel, o couro, a madeira e
os metais na confecção de objetos domésticos.
Os tipos de plásticos, a necessidade de reciclagem e as pesquisas
para produção de plásticos biodegradáveis, baseados nas pesquisas
Rodrigo B. Capaz, do Instituto de Física, Rio de Janeiro e Hélio Chacham,
Instituto de Ciências Exata, Minas Gerais.
O capítulo 4, destaca a importância do conhecimento em química na
preservação dos alimentos, alerta para o perigo de substâncias usadas
como conservantes, que podem causar riscos à saúde.
Os alimentos indispensáveis e a importância das enzimas nas
reações químicas que ocorrem em nosso organismo, baseado no trabalho
de Robert Wolke.
O capítulo 5, desperta a consciência ecológica; estudando os
principais problemas que enfrentamos em nosso Planeta; como efeito
estufa, a diminuição na camada de ozônio, chuva ácida; abrindo uma
discussão sobre a influência do Homem nas mudanças climáticas, de
acordo com Ricardo Feltre, Tito e Canto.
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1 . COMBUSTÃO É FOGO.
A reação de combustão talvez seja a reação química mais antiga, e
que permitiu a evolução da nossa espécie; o Homem evoluiu a partir do
momento que começou a dominar o fogo, utilizando-o para iluminar as
cavernas, cozinhar os alimentos, se defenderem de animais ferozes e de
tribos rivais.
Não é possível falar de combustão sem mencionar Lavoisier,
considerado o pai da química moderna; passou seus dias em intensa
atividade, dedicado às experiências científicas, aos negócios financeiros e
aos debates políticos.
Nascido em 1743, Lavoisier era filho de Jean Lavoisier , procurador
do Parlamento de Paris e Emilia Punctis. Lavoisier aos cinco anos perdeu
sua mãe e foi criado pela tia, que zelou pela sua educação. Lavoisier
diplomou-se
Advogado,
estudou
Literatura,
matemática,
astronomia,
botânica, geologia e química. Aos vinte e cinco anos, foi admitido
na
Academia de Ciências e depois ingressou na “Ferme Générale” chegando a
ocupar o cargo de Diretor; esta organização que cuidava de cobrar impostos
na França do Antigo Regime; a instituição era odiada pelo povo,
especialmente pelos casos de corrupção envolvendo cobradores de
impostos e o governo. Situação fácil de entender se comparar-mos aos
atuais fiscais de rendas envolvidos em desvio de dinheiro e corrupção.
Os cientistas da Academia também reprovavam e não aceitavam que
Lavoisier um químico de prestigio exercer atividade de coletor de impostos.
Ele argumentava que desejava obter independência financeira para tocar
seus audaciosos e caros projetos. Argumentos válidos e fácil de entender,
pois se passaram dois séculos e as dificuldades de financiamentos para
projetos científicos continuam difíceis; principalmente no Brasil. Em
novembro de 1793 foi preso, em maio de 1794 foi julgado e guilhotinado.
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Lavoisier, na França, explicou fenômeno da combustão e pois fim a
teoria do flogístico, acreditava-se que a chama dos corpos em combustão
estava associada ao “espírito ígneo “ flogístico liberado; o metal queimava
liberando flogístico e restava a “cal “ , já o carvão era formado de flogístico
praticamente puro, porque quando queimava desaparecia deixando
pouquíssima cinza.
Os estudos de Lavoisier foram importantíssimos na construção e
organização da química moderna. Por meio de calorímetro, criado em
parceria com Laplace, mediu o calor liberado em uma série de reações
químicas e fisiológicas, esses testes provaram que a respiração é também
uma modalidade de combustão.
Existem coisas que estão na nossa frente e nós não enxergamos,
uma delas é o gás oxigênio. Vivemos envolvidos numa camada de ar,
composta de mistura de gases, 78 % de gás nitrogênio, 21 % de gás
oxigênio e 1 % de outros gases, como o gás carbônico, argônio e vapor
d’água etc. Se caminharmos lentamente não percebemos essas moléculas,
pois elas se deslocam, não oferecem resistências, o mesmo acontece
quando colocamos água no copo, as moléculas do ar saem para dar lugar a
água; quando estamos em velocidade percebemos o choque das moléculas
do ar. As moléculas de gás oxigênio do ar que nos permite respirar e
realizar reações de combustão.
Nas reações químicas as moléculas das substâncias (reagentes) se
chocam, rompem as ligações químicas e os átomos se unem formando
novas substâncias ( produtos ); os átomos não são destruídos, isto é, os
átomos dos reagentes são os mesmo dos produtos. Para que uma colisão
entre moléculas de reagentes seja eficaz, é necessário que ela ocorra com
energia. Cada reação possui um valor característico de energia, esse valor
mínimo de energia que as moléculas de reagentes devem possuir para que
uma colisão entre elas sejam eficaz, é chamado de energia de ativação.
Exemplo se a válvula do gás de cozinha ( gás butano ) for aberta, as
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moléculas desse gás se chocarão com as moléculas dos gás oxigênio do ar,
mas nada ocorrerá, pois estas moléculas não possuem energia suficiente
para iniciar a reação; a chama de um palito de fósforo, ou a faísca elétrica
dos fogões com acendimento automático, é suficiente para iniciar a reação.
A reação de combustão é uma reação de oxidação do combustível
( sólido, líquido e gasoso ) e o oxigênio, produzindo gás carbônico, vapor
d’água.
O interesse pela reação de combustão não é o da formação do gás
carbônico, nem do vapor de água, e sim da geração de energia.
Toda substância possui energia, quando reagem as substâncias
produzidas podem possuir energia maior ou menor que os reagentes.
Quando produz substâncias com maior energia dissemos que a reação
absorveu energia do meio, essa reação é classificada de endotérmica.
Quando os produtos possuem menor energia que os reagentes, essa
energia é liberada para o meio e a reação é classificada de exotérmica. A
reação de combustão se enquadra no segundo caso.
Essa energia pode estar na forma de calor e de luz. Alguns álcoois,
principalmente o metanol não liberam energia luminosa, o que dificulta sua
identificação visual. A energia térmica liberada na reação nos permite
cozinhar, aquecer e movimentar máquinas.
Nos lugares onde não possuem energia elétrica, é comum utilizar a
energia luminosa da combustão, como, vela , lampião, lamparina e
aquecedores.
As principais fontes de gás carbônico são a queima de combustíveis
fósseis ( petróleo, carvão mineral, gás natural ) e pelas queimadas nas
matas naturais; os componentes básicos existentes nas árvores são a
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celulose e a lignina, compostos principalmente dos elementos carbono e
oxigênio.
O gás carbônico não é tóxico, mas é um dos gases causadores do
efeito estufa, o aquecimento global pode estar relacionado com o aumento
do gás carbônico na atmosfera.
Com pouco gás oxigênio, a combustão é incompleta e ocorre
formação de monóxido de carbono, que é letal, esse gás tem uma
característica de não apresentar cheiro nem gosto. A pessoa inala o gás
sem perceber qualquer anormalidade, chegando a um determinado nível
pode ocorrer desmaio e levá-lo a morte; o monóxido de carbono atua por
sua grande compatibilidade com a hemoglobina, inutilizando-a, impedindo o
transporte de moléculas de gás oxigênio para as células.
Combustão com quantidades muito baixas de gás oxigênio, resulta
numa fumaça preta, todo carbono dos combustíveis são transformados em
fuligem, essa fuligem pode ser observada nas descargas de veículos com
motores desregulados e nas chaminés. Quando a combustão é completa a
chama fica azul, se houver carência de oxigênio a combustão é incompleta
e a chama fica amarela.
A fumaça produzida durante o ato de fumar é o resultado da
combustão incompleta da matéria orgânica, a ponta acessa de um cigarro
tem temperatura entre 835 º C e 884 º C e oxigênio suficiente, onde ocorre
a combustão completa formando gás carbônico e vapor d’água, sem
fumaça; quanto mais distante desta região menor é o teor de oxigênio,
fazendo com que a combustão torna-se cada vez mais incompleta,
resultando em produtos menos oxidados e conseqüente produção de
fumaça.
Quando acendemos o carvão para preparar um churrasco,
trabalhamos vários conceitos de química; exemplo: o tamanho do carvão
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influencia a cinética da reação, para reação lenta devemos usar pedaços
grande de carvão, já para assar a carne mais rapidamente, deve-se usar
pedaços pequenos de carvão, porque quanto menor o pedaço, maior será a
superfície de contato do carvão, aumentando as possibilidades de choquem
das moléculas e a velocidade da reação. O carvão não acende sozinho,
como energia de ativação pode-se usar fósforo e um combustível líquido. A
reação de combustão produz gás carbônico e vapor d’água que prejudicam
a reação, uma das formas encontradas é abanar o carvão para remover
esses gases e oxigenar a reação de combustão.
Nos automóveis a combustão é interna, ocorre nas câmaras de
combustão ( cilindros ), normalmente os automóveis trabalham com quatro
cilindros, o ar aspirado passa pelo filtro e é misturado ao combustível no
cilindro, este é o estágio de admissão, o pistão sobe e comprime a mistura,
estágio de compressão, a vela de ignição emite uma centelha, queimando a
mistura ar combustível, os gases se expandem e empurra o pistão para
baixo, esse é o estágio da combustão, as válvulas de escape se abre. O
pistão volta a subir expulsando os gases queimados, esse estágio de
escape completa e reinicia o ciclo. A cilindrada dos motores é a soma da
capacidade dos quatros cilindros; exemplos: quatro cilindros com 250
mililitros ( centímetros cúbicos ), 1000 mililitros, motor de 1000 cilindradas
ou 1.0 ; quatro cilindros de 450 mililitros, motor de 1800 cilindradas ou
1.8.
Em todas as reações químicas, existem uma proporção entre
reagentes e produtos, chamada de estequiometria e estudada na Lei de
Proust, ou Lei das proporções constantes. Os mecânicos fazem a
estequiometria empiricamente, se a mistura tem muito combustível, a
mistura está rica, deve-se diminuir a injeção de combustível, se tem pouco
combustível, a mistura está pobre deve-se aumentar a injeção de
combustível.
Estequiometria de alguns combustíveis.
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Massa atômica: H = 1 u, C = 12 u, O = 16 u.
As massa dos átomos estão aproximadas e expressas em unidade
de massa atômica representada pela letra ( u. ).
Equação balanceada da combustão da gasolina.
2 C8H18
+
25 O2 ----å
16 CO2
2 .( 8 .12 +18.1)
25 . ( 2. 16)
2 . 114
25 . 32
228 ( gasolina )
228 ( gasolina )
+ 18 H2O +
ENERGIA
800 ( oxigênio )
4000 ( ar )
1 parte gasolina / 17,5 partes ar
Equação balanceada da combustão do etanol.
C2H6O
+
3 O2
------å
( 2.12 + 6.1 +16)
3. ( 2.16)
46
3. 32
46 (álcool)
96 (oxigênio)
2 CO2
+ 3 H2O
+
ENERGIA
16
46 (álcool )
480 ( ar )
1 parte álcool
10,5 partes ar
Equação balanceada da combustão do gás metano, GNV ( gás natural
veicular).
CH4
+ 2 O2
---å
( 12 + 4.1)
2. ( 2.16)
16
2. 32
16 ( GNV)
64 ( oxigênio)
16 (GNV)
CO2
+ 2 H2O
+ ENERGIA
320 ( ar )1 parte GNV 20 partes ar
Esses são os três combustíveis mais utilizados em nossos veículos.
No futuro estaremos usando gás hidrogênio, é o combustível desejado
pelos ambientalistas, libera como resíduo vapor d’água.
2 H2
+
O2 ----å
2 H2O
observação: o automóvel movido a água, parte do princípio que toda
substância composta pode ser decomposta em substâncias simples; a água
sofre eletrólise, produzindo hidrogênio e oxigênio. Para decompor a
molécula da água necessita de muita energia e o custo da célula eletrolítica
é alto.
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2 H2O
----å
2 H2 + O2
A gasolina é derivada do petróleo, fonte não-renovável, é difícil
prever, mas sabe-se que um dia vai acabar, o Brasil é praticamente auto
suficiente em petróleo, mas mesmo assim o preço do petróleo sofre
influencias internacionais. O álcool é renovável, por originar da cana-deaçúcar, as desvantagens são as grandes áreas para sua produção em
detrimento da produção agrícola alimentícia. O gás metano, conhecido
como gás natural veicular, fonte não-renovável, porém, a previsão que vai
demorar mais para acontecer; é econômico e menos poluente, o metano
tem cadeia carbônica muito pequena, gera menos resíduo na combustão, a
desvantagem do gás é diminuir a potência do motor, o transporte até os
postos de abastecimento é através de gasodutos, a grande maioria dos
consumidores não entende a capacidade do cilindro que possuem em seus
veículos. Exemplo:
A bomba de abastecimento tem pressão em torno de 220 bar( 220
atmosferas ), um cilindro com capacidade de 68 litros, registra na bomba um
volume de 16 m 3 , que correspondem a 16000 litros, esse é o volume que o
gás ocuparia se estivesse na pressão normal de 1 atmosfera.
O livro “ brincando com a ciência “ ( Ronaldo de Almeida e Douglas
Falcão, 1996.) tem um experimento chamado foguete de álcool, utilizando
materiais de baixo custo, como uma garrafa de plástico de 2 litros com um
buraco na tampa, uma haste de madeira com dois pitão, linha de nylon,
frasco de plástico de desodorante com um pouco de álcool.
A garrafa de refrigerante de 2 litros vazia, na verdade não está vazia
contém 2 litros de ar, se 21 % desse ar é gás oxigênio, podemos afirmar
que no interior da garrafa contém 0,42 litros de gás oxigênio, adicionar o
álcool e com isqueiro fornecer a energia de ativação, para iniciar a reação.
A combustão do álcool com o oxigênio do ar produz gás carbônico, vapor de
água e energia térmica ( calor ) que aumenta a pressão interna na garrafa.
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A ação vigorosa da expulsão dos gases pelo orifício da tampa promove o
deslocamento da garrafa em sentido oposto como reação conseqüente;
terceira Lei de Newton. “ação e reação “; a garrafa percorrerá uma distância
de aproximadamente 30 metros.
Para repetir essa experiência é necessário remover os gases
resultantes da combustão; o gás carbônico e o vapor d’água e permitir a
entrada de ar.
Quando o fogo do fogareiro é trabalhado, e você quer obter
chamas brilhantes e vivas, o que faz ? Aumenta a entrada de ar.
Somos também como o fogo, e, quando a mente se aquieta, podemos
respirar mais fundo: a entrada de oxigênio aumenta. Nossa
combustão produzirá uma chama mais clara e limpa, e nossas ações
transpiram essa qualidade. Em vez de tentarmos resolver na mente
que espécie de ação executar, precisamos apenas purificar nossos
alicerces, e a ação fluirá daí. ( CHARLOTTE JORO BECK, 1989, p.
117 ).
Na verdade o processo de respiração é semelhante a combustão;
alguns povos usam a respiração profunda para concentração e equilíbrio da
alma como ritual místico, essa prática tem um fundamento científico, os
seres vivos praticam a respiração de forma inconsciente, mas a respiração
consciente, profunda e cadenciada, melhora a oxigenação das células,
porque as moléculas de oxigênio alcançam regiões que estavam
com
carente desse gás.
Observe a reação de combustão da glicose nos animais e plantas,
compare com a reação de fotossíntese das plantas.
COMBUSTÃO DA GLICOSE
C6H12O6 + 6 O2 ----å
6 CO2 +
6 H2O + ENERGIA
FOTOSSÍNTESE
ENERGIA + 6 CO2 + 6 H2O -----å
C6H12O6
+
6 O2
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A fotossíntese é um processo inverso da combustão, na fotossíntese,
as plantas possuem clorofila, um pigmento de cor verde que absorve a luz e
transforma gás carbônico e água em carboidratos e gás oxigênio.
Niels Bohr em 1913, incluiu uma série de postulados ao modelo
atômico de Rutherford. Para Bohr, um elétron pode passar de um nível para
outro de maior energia, desde que absorva energia externa ( energia
elétrica, luz, calor etc.); quando isso acontece, dizemos que o elétron foi
“excitado”. E o retorno do elétron ao nível inicial se faz acompanhar da
liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas ( luz visível,
ultravioleta, calor etc.). nos fogos de artifícios são adicionados à pólvora
sais de alguns elementos químicos, dependendo da coloração desejada; os
elétrons são excitados pelo calor, ao retornarem aos níveis de menor
energia liberam na forma de luz, a cor da luz depende da diferença de
energia entre os níveis envolvidos na transição, como esta diferença varia
de elemento para elemento, a luz apresentará cor característica para cada
elemento químico.
Os fabricantes de fogos de artifícios adicionam sais de elementos
químicos na pólvora, dependendo da cor desejada.
Para a combustão a combustão dos fogos ficarem amarelo, pode
usar cloreto de sódio ( NaCl ), brometo de sódio ( NaBr ) ou iodeto de sódio
( NaI ).
Assim como ouvimos falar de combustão de carros; nós, plantas, e
animais também realizamos; e a energia produzida é convertida em
trabalho.
Elementos químicos utilizados para colorir fogos de artifícios.
20
elemento
cor
Bário ( Ba )
verde
Cobre ( Cu )
azul
Estrôncio ( Sr )
vermelho
Magnésio ( Mg )
branco
Sódio ( Na )
amarelo
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2 . NÓS SOMOS FEITOS DE ÁGUA
A água, é sem dúvida, a substância mais importante do nosso
Planeta, que deveria se chamar Água e não Terra, mais de 70 % da
superfície do planeta é água, 70 % do peso dos organismos vivos que
habitam nosso planeta consiste em água e o volume de água que existe
hoje é praticamente o mesmo de quando o planeta foi formado, a água que
estamos bebendo contém moléculas que foram ingeridas pelos nossos
ancestrais; a água percorre a atmosfera, solo e subsolo, forma nuvens,
chuvas, rios, lagos e mares, depois evapora para novamente formar nuvens
e recomeçar o ciclo da água na natureza.
Água é uma substância formada de moléculas composta de dois
átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio unidos por compartilhamento
de elétrons, que recebe o nome de ligação covalente; fórmula molecular da
água é H2O. Utilizando água como exemplo, pode-se observar a dificuldade
do ensino da química, os alunos no ensino básico conhecem essa fórmula,
mas não conseguem associar o micro com o macro, isto é, ao entrar em
contato com a água, estamos tocando um número muito grande de
moléculas, num gole de água (18 mililitros) tem aproximadamente
600000000000000000000000 moléculas de água, lógico que não é possível
contar diretamente, mas os cientistas com equipamentos de ondas
eletromagnéticas conseguiram e tornou possível calcular com facilidade o
número aproximado dos átomos e moléculas de qualquer substância.
A localização privilegiada do nosso planeta no sistema solar, essa
distância entre o sol e a terra, permite a existência da água naturalmente
nos três estados de agregação: sólido, líquido e gasoso; se a distância
fosse ligeiramente diferente, a Terra seria um planeta sem vida vagando
pelo espaço. No início do ano de 2004 as sondas Opportunity e Spirit
apresentaram provas significativas de que, no passado, havia vastas
extensões de água em Marte e possivelmente formas de vida, essa
22
comprovação foi considerada pelos cientistas como a maior descoberta do
ano.
A simplicidade da água é só aparente, as propriedades físicas e
químicas da água ainda são um grande mistério para a ciência; começando
pelo estado de agregação, se observamos a molécula da água
isoladamente, afirmaríamos que se trata de um gás, molécula pequena e
ligações covalentes, todas as moléculas semelhantes à água são de
substâncias gasosas, exemplos:
gás sulfídrico ( H2S ) , gás carbônico
( CO2 ), gás oxigênio ( O2 ) etc. Analisando a geometria dessa molécula
o átomo de oxigênio que é mais eletronegativo, atrai os elétrons da ligação
ficando negativo, os átomos de hidrogênio ficam positivos devido a carência
de elétrons, a polaridade da molécula facilita a união com outras moléculas
de água, átomos hidrogênio ( positivos ), se unem aos átomos oxigênio
(negativos ), essa união intermolecular, chamada de ponte de hidrogênio
que explica o estado físico da água e a elevada tensão superficial da água,
a tensão superficial da água é maior que a da maioria dos outros líquidos,
alguns insetos conseguem andar sobre a água.
A massa de um litro de água corresponde a um quilograma ou um
mililitro a um grama, podemos afirmar que a densidade da água é 1 Kg / l ou
1 g / ml; isto é verdade se a água estiver na temperatura de 4 º C , a
densidade varia com a temperatura, ao fornecer energia as substâncias a
energia é transformada em energia cinética ( movimento ) as moléculas
ficam mais agitadas e afastadas, a densidade diminuí; quando a substância
é resfriada, com a retirada de energia, as moléculas se unem aumentando
sua densidade, a água atinge sua densidade máxima na temperatura de
4 º C , a partir daí a água expande ao invés de se contrair, no estado sólido
as moléculas da água estão tão organizadas que ocupam um volume maior,
e a densidade diminui; o gelo mais leve que a água líquida é sem dúvida um
fenômeno muito estranho. Se a água se comportasse de maneira normal,
os mares congelaria no fundo e todas as formas de vida que estivessem
sob a água seriam destruídas, as camadas de gelo flutuantes também
23
proporcionam um efeito isolante, impedindo que a água de se tornar mais
fria.
A água é considerado o solvente universal, tem o poder de dissolver
quase tudo que ela toque desde que lhe seja dado tempo suficiente, a
tensão superficial da gordura é muito grande, por isso que a gordura não se
mistura com a água, os detergentes diminuem a tensão superficial e permite
que as moléculas de gorduras sejam arrastadas para o interior da água,
substâncias que diminuem a tensão superficial são chamadas de
tensoativas. Como a molécula da água é polar, dissolve com mais
facilidades as substâncias polares; semelhantes dissolve semelhante,
solventes apolares são mais indicados para substâncias apolares, solventes
polares para substâncias polares; um fator que afeta a solubilidade é a
temperatura, quase todos os sólidos se tornam mais solúveis, quando se
aumenta a temperatura da água, as moléculas ficam mais agitadas e
dissolve melhor o soluto, se agitar o líquido com uma colher, acontecerá a
mesma coisa; quanto mais rápidas as moléculas estiverem, melhor será a
dissolução.
A molécula do gás oxigênio é apolar, é pouco solúvel em água, daí a
necessidade de ligar com freqüência a bomba do aquário para oxigenar a
água; para soluto gasoso, o aumento da temperatura dificulta na dissolução
do gás, água fria dissolve mais gás, por isso morre mais peixes nas lagoas
nos dias quentes. Mesmo com sol muito forte a água do mar é fria porque a
radiação solar só atinge a camada superficial e dependendo da direção do
vento ao longo do litoral, pode ocorrer um fenômeno chamado de
ressurgência costeira; as águas da superfície se movimentam em direção
ao alto-mar, as águas das profundezas, que estão frias se deslocam em
direção às praias.
Os compostos iônicos, principalmente os sais por apresentarem íons
positivos e íons negativos se dissolvem com facilidade na água, que é
nossa maior fonte de sais minerais, nutrientes necessários para a vida
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animal e vegetal. A quantidade de sal na água do mar é muito maior que no
corpo humano, se bebermos água do mar, as moléculas de água das
células vão passar pela membrana das células para o líquido mais
concentrado; este fenômeno é chamado de osmose.
A água ajuda o corpo a metabolizar a gordura armazenada no
organismo, os rins necessita de um volume adequado de água para
funcionar bem e não sobrecarregar o fígado; 75 % do cérebro humano é
composto de água, 70 % da pele é água, o organismo necessita de no
mínimo 2 litros de água diários, que deve ser consumida antes de sentir
sede, pois a sede já é um sinal de desidratação do organismo. A água
possui um alto ponto de evaporação resultando em transpiração tornandose um método efetivo de refrescar o corpo.
As substâncias ao passarem para um estado físico mais energético,
necessitam absorver energia do sistema, se o corpo estiver molhado, a
água retira a energia necessária do corpo para passar para o estado gasoso
e o corpo apresenta um sensação de frescor, é comum em dias quentes as
pessoas saírem do banho e não se segarem deixar a água evaporar
lentamente; na praia a água evapora e o sal fica retido no corpo causando
um certo desconforto, que pode ser amenizado se ao invés de esperar a
água evaporar, secar o corpo com uma toalha. A água salgada contém em
média 78 % de sais dissolvidos, sendo o cloreto de sódio o sal que se
encontra em maior quantidade na água do mar.
A água mineral provém do interior da crosta terrestre, contém gás
carbônico, bicarbonato de sódio, gás sulfídrico, sais de ferro, cloretos,
brometos, iodetos, sulfatos e sais neutros de magnésio, potássio e sódio;
que dão um valor terapêutico. A cultura da água mineral, data da era dos
romanos, onde começou o comércio das águas medicinais, em 1605, na
França foi regulamentado o comércio de água mineral, mas só no século
dezenove que nasce a indústria de envasamento de água mineral, a água
mineral era vendida em farmácias, pois sua função era medicinal, em
25
seguida a igreja reconheceu as qualidades terapêuticas das águas minerais
e passou a protege-las com imagem de santos, o que justifica a maioria do
nome das fontes, na década de 60 esta atividade teve um novo impulso em
função do surgimento das embalagens plásticas.
Em 1997, a franquia da Coca-cola de Brasília lançou a Bonáqua, uma
água mineralizada ou água de laboratório, são águas preparadas
artificialmente a partir de qualquer captação, tratada e adicionada de sais de
uso permitido, podendo ser gaseificada com gás carbônico. A nova
categoria criou polêmica entre fabricantes tradicionais, que produzem água
mineral direto dos aqüiferos e os produtores da água mineralizada.
A legislação que permitiu a venda deste tipo de água no Brasil foi a
Portaria 328 de 1995 do Departamento Técnico Normativo da Secretaria de
Vigilância
Sanitária
do
Ministério
da
Saúde,
inclusive
água
de
abastecimento público submetida a tratamento especial, pudesse ser
vendida com denominação “água adicionadas de sais”.
Apesar das críticas a água mineralizada, o segmento vem crescendo
com novas marcas, se destacando a água mineralizada Nestlé “Pure Life”,
que segundo a empresa passa por um rígido processo de purificação e, em
seguida, adicionam-se 50,1 mg / litro de cálcio, 5,0 mg / litro magnésio, 10,0
mg / litro de sódio, e 25,4 mg / litro de bicarbonatos.
A água é essencial a vida, uma excelente fonte de sais minerais, mas
pode ser responsável por muitas doenças; quando servem de veículo para a
transmissão de uma variedade de microrganismo, pela ingestão de água
contaminada ou do emprego de água poluída para irrigação ou recreação.
Vários tipos de bactérias patogênicas podem ser encontradas
na água. Dentre elas os principais gêneros são: Salmonella, Shigella,
Vibrio, Yersínia, Campylobacter e Escherichia. O último juntamente
com gênero Enterobacter e Klebisiela, constitui o grupo dos coliformes
fecais, um importante indicador de contaminação fecal na água.
((SILVA E JUNQUEIRA, 1995, p. 446.)
26
A espécie Eschericha coli faz parte da flora intestinal do Homem, está
presente nas fezes, são fáceis de identificar em testes, não causam
doenças, servem como indicadores de contaminação porque tem ciclos de
vida parecidos aos dos microorganismos nocivos; a análise em laboratório
se resume no fato dessas bactérias fermentarem a lactose com formação
de gás numa temperatura de 45 º C em 24 horas, as bolhas de gás no tubo
de ensaio confirma a presença de Eschericha coli.
A avaliação da qualidade das praias leva em conta o resultado de
cinco medições semanais, se a quantidade de bactérias fecais superar o
limite em pelo menos duas medições, é considerada imprópria, a
classificação das águas do litoral indica uma tendência e não um resultado
instantâneo.
Quando falamos em água filtrada, não estamos nos referindo apenas
que a água passou por um meio contendo orifícios minúsculos; e sim que a
água recebeu um tratamento para clarificar, purificar, retirar sabores,
odores, substâncias químicas tóxicas e microrganismo patogênico.
Para desinfetar a água pode-se utilizar processos físicos ou
químicos, os processos físicos mais utilizados são o calor e a radiação ultra
violeta; como processo químicos podemos destacar os derivados clorados,
peróxido de hidrogênio, ozônio e álcool etílico.
Normalmente para uso domiciliar, a água é captada de um rio para
um tanque, onde recebe Ca(OH)2 e Al(SO4)3 , passa para um tanque de
floculação, para formar coágulos gelatinosos e insolúveis em água, que
arrastam as partículas em suspensão, daí a água vai para um tanque de
decantação, para precipitar as partículas em suspensão, a seguir a água
passa por um filtro de areia e finalmente é adicionado cloro para matar os
microrganismo.
27
Toda a sujeira jogada no chão ou no ar acaba contaminando a água,
levada pelas chuvas até os rios e as represas que abastecem as estações
de tratamento. Com o início do processo de industrialização o Homem,
passou a contaminar a água, ao ponto de colocar em risco de secasses;
para reverter esta situação, uma ampla conscientização das pessoas em
valorizar e racionalizar o uso da água, não poluindo, nem desperdiçando.
28
3
. PLÁSTICO, VEIO PARA FICAR
A palavra plástico está associada a sacolas, copos, canudos,
embalagens, de modo geral a materiais descartáveis e de pouco valor; isto
é compreensível, estes materiais são responsáveis, por mais de um terço
do total produzidos no Brasil. Mas a aplicação dos plásticos não se resume
a isso, nos últimos anos os plásticos vem substituindo a madeira, o metal, o
couro, tecidos, papel, vidro etc. podemos observar essa revolução dentro de
nossas casas; a televisão e o aparelho de som eram de madeira, o
liqüidificador e o ventilador eram de metal, sapatos e bolsas eram de couro,
hoje o plástico faz parte do nosso cotidiano. Setores mais sofisticados como
os de saúde, eletroeletrônicos, avião, automóveis e telecomunicação, vêm
ampliando, a cada ano, a utilização dessa matéria-prima em seus produtos;
o plástico pode ser utilizado como indicador de desenvolvimento de um
país.
Plástico é um termo inventado pela indústria, não se reveste de
conotação científica, plástico é qualquer substância que pode ser moldada
em formas convenientes. Quase todos os plásticos são polímeros, mas nem
todo polímero é plástico. A palavra polímero tem origem na Grécia, poly
significa ( muitos ) e merés ( partes ). Polímeros são moléculas orgânicas
gigantes formada pela união de várias moléculas menores semelhantes,
chamadas de monômeros. A seda, a lã de carneiro e nossos cabelos são
polímeros naturais, entre os polímeros sintéticos mais importantes estão os
plásticos.
Em 1840, o químico americano Charles Goodyear descobriu a
vulcanização da borracha, a partir daí começaram a melhorar as
propriedades das matérias plásticas; em 1870 os irmãos Hyatt, descobriram
celulóide ou marfim artificial para substituir o marfim dos dentes de elefantes
na confecção de bolas de bilhar, jogo que estava em moda naquela época.
Em 1909 foi produzido o primeiro plástico orgânico a baquelite, utilizada nas
tomadas, interruptores, cabos de panela, revestimento de freios e na forma
29
de chapas decoradas para revestir móveis, com nome comercial de formiga.
O náilon, na década de 30 foi um dos primeiros tipo de plástico sintético a
ser desenvolvido, suas longas cadeias de moléculas contendo carbono,
permitiu assumir formato de fios e sua utilização como cordas, linhas de
pesca e pulseiras de relógio; a partir daí, neste 70 anos de trabalho, os
químicos passaram a produzir várias espécies de plásticos aumentando a
lista de suas aplicações.
Os profissionais e artesãos do século
X I X
certamente teriam sua capacidade construtiva e inovadora
ampliada se pudessem contar com um material tão versátil.
(VANIN, JOSÉ ATÍLIO,1994,p.61)
Os plásticos foram a grande contribuição da Química para a
humanidade no século X X. muitas aplicações ainda estão nas bancadas
dos laboratórios de pesquisas e outras na imaginação dos especialistas.
Os plásticos vem das resinas derivadas do petróleo e que podem ser
moldados de várias formas sem se quebrarem. Quanto à plasticidade, os
químicos dividem em dois grupos: TERMOFIXOS - ao serem aquecidos
não amolecem, mas sofrem decomposição, podem ser pulverizados e
aproveitados como carga ou serem incinerados para recuperação de
energia, exemplo, a baquelite. TERMOPLÁSTICOS – quando aquecidos
amolecem e permitem que sejam moldados, correspondem a 80 % dos
plásticos consumidos, exemplos, PET, PVC, PVA, PP, PS.
PET - PoliEtilenoTereftalato, utilizado em frasco de refrigerantes,
produtos farmacêuticos e produtos de limpeza.
PVC - PoliCloreto de Vinila, utilizado em frasco de água mineral,
tubos e conexões, calçados, pisos e revestimentos.
PP - PoliPropileno, utilizado em embalagens de massas e biscoitos,
potes de margarinas, seringas descartáveis, pára-choques de automóveis.
30
PS - PolieStireno, utilizado em copos descartáveis, bóias, isolantes
térmicos, material escolar.
Com a crise do petróleo na década de 70, surgiu a necessidade de
produzir veículos mais leves e econômicos; as indústrias passaram a
introduzir os plásticos nos automóveis. Atualmente até tanques de
combustível e motores de alguns veículos já estão sendo fabricados de
plásticos; pára-choque de metal cromado e painel de chapa de aço com ímã
com dizeres e santinhos virou coisa de colecionador. Estudo publicado pela
Associação dos Fabricantes de Plásticos da Europa, divulgado na revista
British Plastcs, aponta que a média de aplicação de plástico por veículo
chega a 110 Kg, que substituem de 200 Kg a 300 Kg de peso provenientes
de outros materiais, reduzindo o consumo de combustíveis e a emissão de
gases poluentes; no Brasil, atualmente, cada veículo utiliza em média 80 Kg
de plástico, muito bom, pois no final da década de 80, a média da aplicação
de plástico nos carros nacionais era de apenas 30 Kg.
Os metais conduzem eletricidade porque na ligação metálica os
elétrons da última camada eletrônica se movem livremente como uma
“nuvem de elétrons” entre os átomos, a maioria dos sólidos ligados
covalentemente não conduzem a corrente elétrica porque seus elétrons de
valência (última camada eletrônica) estão fixados em ligações individuais e
não se movimentam livremente; com exceção do grafite. No início dos anos
70, um químico estava polimerizando o acetileno e adicionou mil vezes a
quantidade correta de catalisador ( substância utilizada para acelerar uma
reação ), em vez de borracha sintética, ele produziu um filme de plástico
fino, flexível, condutor de eletricidade e muito parecido com metal, com
vantagem de não enferrujar, esta substância de carbono com superfície
curvas e alongadas foi batizada de nanotubos de múltipla camada; podem
ser
utilizados
em
ambientes
com
vapores
combustíveis
ou
no
armazenamento de materiais eletrônicos, pois evita o acúmulo de
eletricidade estática. Os nanotubos podem ser usados em dispositivos que
vão de transistores a lâmpadas; a variedade de comportamento pode ser a
31
chave para a confecção de dispositivos nanomecânicos acionados
eletricamente.
As fibras ópticas de plásticos estavam sendo usadas apenas para
iluminação e em links; a empresa japonesa Fuji desenvolveu uma fibra
óptica de plástico para comunicação de alta velocidade (acima de 1 Gigabit)
destinada ao uso doméstico, com menor custo de instalação; a utilização
das novas fibras ópticas de plásticos cresce juntamente com o uso
crescente da Internet. Na indústria automotiva as fibras ópticas de plásticos
é utilizada na transmissão de dados no interior dos veículos (computador de
bordo, sistema inteligente) apresentando tempos de resposta melhores,
precisão e custo menor em relação aos cabos metálicos.
A crescente aplicação do plástico vem causando preocupação; o
plástico não é biodegradável, isto é, sua degradação em aterro sanitários é
difícil e lenta, podendo levar 400 anos ou mais e cada brasileiro produz em
média 500 gramas de lixo por dia. As indústrias motivadas pelo baixo custo
das embalagens de plásticos estão cada vez mais interessadas neste
material; nas prateleiras dos supermercados já é possível encontra cervejas
nas garrafas de plástico do tipo
PET, semelhantes às utilizadas para
refrigerantes, mas parece que esta novidade não caiu no gosto dos
consumidores.
Se as cervejarias substituírem as garrafas de vidro pelo vasilhame de
plástico descartáveis pode acarretar sérios prejuízos ao meio ambiente,
porque o índice de reciclagem de plástico é baixo; no Brasil este índice é de
15 %; a grande quantidade de plásticos dificulta a coleta seletiva, existem
mais de 1000 tipos de plásticos e milhares de produtos adaptados às mais
diversas utilizações; nem todos os tipos de plásticos podem ser reciclados.
Plásticos recicláveis: recipientes e artigos domésticos, tubulações,
garrafas PET. Plásticos não recicláveis: cabos de panela, botões de rádios,
canetas, espumas, fraldas descartáveis.
32
No Brasil a garrafa PET é o tipo de plástico mais utilizado na
reciclagem, pelo bom preço no mercado e facilidade de conseguir uma boa
quantidade, a maioria dos refrigerantes usam este tipo de embalagem; a
garrafa PET reciclada é usada na fabricação de cordas, fios de costura,
cerdas de vassouras e escovas.
A maioria das pessoas envolvidas neste tipo de coleta e reciclagem
visam apenas o lado financeiro, não se dão conta da importância e
grandeza social e ecológica do seu trabalho.
A reciclagem é necessária, mas não é a única alternativa. O grande
desafio da Química está na produção de plásticos de baixo custo com
durabilidade limitada, plásticos biodegradáveis e fotodegradáveis.
Nos plásticos fotodegradáveis são adicionados ingredientes na
fórmula que aceleram a degradação quando exposto à luz solar ( raios
ultravioleta ); uma grande parte dos plásticos utilizados são fotodegradáveis,
sua decomposição não é eficiente, pela falta de luz solar e oxigênio nos
aterros sanitários.
Os plásticos biodegradáveis pode substituir os plásticos produzidos
com derivados do petróleo, mas ainda é pouco utilizado por causa do alto
custo de produção. Os biodegradáveis são utilizados em materiais
cirúrgicos e odontológicos, como linha cirúrgicas usadas em pontos, porque
o organismo absorve o material não havendo necessidade de retirá-los.
Muitas pessoas acreditam que os plásticos biodegradáveis são de
baixa qualidade e desmancham na mão; os biodegradáveis para sofrerem
decomposição são necessárias algumas condições especiais encontradas
apenas
nos
aterros
sanitários;
muita
umidade
e
presença
de
microorganismo, nessas condições a decomposição leva apenas algumas
semanas.
33
O petróleo deixou de ser a fonte exclusiva das matéria - primas dos
plásticos; os óleos vegetais como a mamona, o dendê e o milho estão
sendo utilizados na fabricação de plásticos para órgãos artificiais do corpo
humano.
O óleo vegetal além de ser uma fonte renovável, é menos poluente,
não emite enxofre, um dos ingredientes da chuva ácida, não queima com
facilidade e quando queima não libera gases tóxicos; nos aviões pode ser
utilizados como estofo das poltronas, revestimentos para parede, carpete e
vasos sanitários.
O biodiesel é conhecido a mais de um século, em 1900, o engenheiro
francês Rudolf Diesel, criador do motor com ignição a compressão, utilizou
óleo de amendoim para movimentar seu veículo, durante a Feira Mundial de
Paris.
Nos Estados Unidos a Lei exige que os pára – choques e boa parte
dos revestimentos internos dos veículos sejam fabricados de plásticos
poliuretano de origem vegetal. O petróleo foi muito importante para o
desenvolvimento, mas causou uma enorme alteração ao meio ambiente;
muitas pesquisas têm sido realizadas para substituir o petróleo por fontes
renováveis e menos poluente, nosso Planeta agradece.
34
4 . QUÍMICA NA COZINHA
Na vida real os problemas brotam sem avisar e têm de ser resolvidos
na hora; as escolas não conseguem estimular os alunos, porque tentam
fornecer respostas antes que as perguntas apareçam.
“ Quando o aluno não consegue transpor para a sua vida o que o
professor lhe ensina, ele se desinteressa da matéria.” ( Içami Tiba, 1998,
p.54 ); há uma dificuldade de relacionar o que se ensina com o nosso
cotidiano; partindo da observação de fatos simples, podemos trabalhar
conceitos em química.
É comum a expressão do tipo “ produtos naturais sem química “, ou “
legumes e frutas sem química “, transmitindo a idéia de produtos isentos de
substâncias prejudiciais à saúde; além de infeliz, está totalmente incorreta,
partindo do princípio que matéria é tudo que possui massa e volume;
praticamente tudo é matéria, com poucas exceções como os pensamentos
e as emoções, que mesmo não sendo matéria necessitam de várias
reações químicas para serem manifestadas; toda matéria é formada de
átomos, e só existem noventa tipos de átomos, que são chamados de
elementos químicos. A natureza se manifesta através de substâncias
químicas formadas por elementos químicos, numa única folha de alface
estão presentes muitas dezenas de substâncias como sais minerais e
vitaminas.
Dos cincos sentidos que possuímos; tato, audição, visão, olfato e
paladar, só o olfato e o paladar conseguem detectar moléculas químicas;
moléculas é a união de átomos por ligação química do tipo covalente; as
substâncias são formadas de moléculas. O olfato só consegue perceber
moléculas gasosas que estejam flutuando pelo ar; o paladar só consegue
detectar moléculas dissolvidas em água, seja no próprio líquido do alimento,
seja na saliva. Sabor é uma combinação de odores e gostos percebidos por
35
nossos narizes e papilas gustativas, calcula-se que os receptores olfativos
contribuam com 80 % do sabor.
A preservação de alimentos sempre foi uma preocupação para o
Homem, especialmente em climas quentes, porque o aumento da
temperatura provoca um aumento considerado na velocidade das reações e
os alimentos se deterioram rapidamente.
O Homem elaborou algumas técnicas que são utilizadas até os dias
de hoje, entre elas, a defumação: que evita a decomposição da carne
através da exposição ao calor e a fumaça, o fogo de lenha mata micróbios,
em parte porque seca a carne, em parte porque é um tipo de cozimento a
baixa temperatura, em parte porque a fumaça contém compostos químicos
nocivos.
A salga: na qual é usada sal de cozinha, cloreto de sódio, o sal
conserva a carne porque mata a bactéria por osmose; bactéria é uma
solução de protoplasma ( proteínas, glicídios e sais dissolvidos em água )
dentro de uma membrana celular, quando uma bactéria entra em contato
com solução de sal, perde água porque a solução é mais concentrada que a
solução no interior da bactéria; o efeito é diminuir o desequilíbrio, tornando
mais fraca a solução mais forte e mais forte a mais fraca, conseqüência, a
bactéria perde água e morre; esse movimento espontâneo da água através
de uma membrana semi permeável, estimulado por um desequilíbrio de
concentração entre soluções de cada lado, é chamado de osmose.
Com a descoberta da corrente elétrica na virada do século XIX para o
século XX, começaram a surgir as geladeiras para preservar os alimentos; a
carne congelada pode ser conservada em condições de consumo por
muitos meses.
Várias substâncias químicas estão sendo utilizadas nas indústrias
para conservar alimentos; nos embutidos de carne como, presunto, salame,
36
mortadela e salsichas, são utilizado o nitrato de sódio ou o nitrato de
potássio, que recebe o nome comercial de salitre, estas substâncias
impedem o desenvolvimento de vários microrganismos responsáveis pelo
processo de deterioração da carne, inclusive da bactéria que produz toxinas
capazes de causar cefaléia, vertigens e em casos extremos à morte.
Os embutidos de carne devem ser consumidos com moderação, o
salitre conserva os alimentos, mas é prejudicial a saúde, o nitrato ( NO3 ) é
reduzido a nitrito ( NO2 )
através de reações de óxido-redução que
ocorrem no organismo humano, as aminas presentes no organismo, reage
com nitrito produzindo nitrosaminas, potentes substâncias cancerígenas.
Seres vivos extraem do meio ambiente matéria e energia. Plantas,
algas e algumas bactérias conseguem utilizar a energia luminosa do sol; os
animais, fungos e outras bactérias não conseguem tirar energia da luz do
sol, necessitam de matéria e energia na forma de matéria orgânica,
preparada por outros seres vivos, como os vegetais. São as reações
químicas que ocorrem nas células que fornecem energia e garante sua
sobrevivência.
Na combustão, o combustível reage com o gás oxigênio, produz gás
carbônico, água e energia; o processo de digestão é semelhante; os
alimentos reagem com o gás oxigênio produzindo gás carbônico, água e
energia, a diferença é que na digestão não há chamas,
Há duas formas de extrair energia das substâncias: a fermentação e
a respiração.
Na fermentação a energia é extraída de matérias orgânicos, ocorre a
produção da substância ATP onde é armazenada a energia; na fermentação
são geradas outras moléculas orgânicas das quais ainda se pode extrair
mais energia; as substâncias produzidas na fermentação podem ser : álcool
etílico, ácido acético, ácido cítrico ácido láctico e ácido ascóbico.
37
Na respiração os alimentos combinam com o gás oxigênio,
produzindo gás carbônico e ATP.
Os alimentos são responsáveis pelo crescimento, pela manutenção e
pela reprodução do nosso organismo e não deve faltar: água, glicídios,
lipídios, proteínas, vitaminas e sais minerais.
Glicídios ou carboidratos são produzidos nos vegetais pelo processo
de fotossíntese, abrange desde o açúcar comum até compostos muito
complexos como a celulose e o amido.
Lipídios engloba todas as substâncias gordurosas existentes nos
reinos animais e vegetais; os óleos e gorduras animais e vegetais têm
grande importância na alimentação e na constituição das células vivas.
Água e sais minerais participam de praticamente todas as funções do
nosso organismo.
Proteínas são substâncias indispensáveis às células vivas, o grande
número de proteínas animais e vegetais são formadas pela união de poucos
aminoácidos diferentes, cerca de 20 aminoácidos. As proteínas fazem parte
da alimentação básica dos animais; são fundamentais na estrutura, no
funcionamento e na reprodução de todas as células vivas.
Enzimas são proteínas complexas que agem como catalisadores dos
processos biológicos, podendo atuar dentro ou fora das células vivas que as
produzem; todas as reações que ocorrem nos seres vivos são catalisadas
por enzimas, existem cerca de 3000 enzimas diferentes; a escassez ou a
falta de apenas uma dessas enzimas poderá levar o organismo a uma
determinada doença ou à morte.
Os catalisadores não fazem as reações ocorrerem, os catalisadores
aumentam a velocidade das reações, sem interferirem nas mesmas.
38
Vitaminas são encontradas nos alimentos, exercem atividades
fundamentais de controle das reações bioquímicas em nosso organismo
alguns de seus benefícios são, por exemplo: fortalece as defesas do
organismo contra infeções, retarda o envelhecimento, auxilia a formação
dos ossos, reforça o sistema imunológico e são antioxidante.
Antioxidantes são compostos químicos que evita reações de
oxidação indesejáveis nos alimentos ou no organismo; uma experiência
para observar e comprovar que o ácido ascórbico ( vitamina C ) é
antioxidante consiste : cortar uma maçã ao meio, espalhar numa das
metades, um tablete de vitamina C e deixar as duas metades da maçã
expostas ao ar por cerca de 1 hora, depois observar a cor de cada uma das
metades, a metade não tratada escurece ficando marrom, a metade tratada
com vitamina C , a cor não se altera. A mudança de cor é provocada por
enzimas que atuam nas células e reagem com o oxigênio, a cor e o gosto
mudam pela reação de oxigenação, a vitamina C previne o escurecimento.
Alguns cuidados devem ser tomados no cozimento dos alimentos
para alterar a composição dos nutrientes, no cozimento das cenouras, o tom
natural amarelo alaranjado é alterado para amarelo claro; o calor causa
mudança na estruturais das moléculas de caroteno, responsável pelo tom
alaranjado. Para conservar a coloração, a sugestão é mais rápido possível,
as reações químicas levam um certo tempo para acontecer, a rapidez
evitará a decomposição de todas as moléculas de caroteno.
A agricultura hidropônica de frutas, verduras e legumes é uma
técnica utilizada na China há 2 mil anos, mas pouco divulgada no Ocidente,
no Brasil aproximadamente 10 anos; esta técnica não utiliza terra, nem
agrotóxicos, o cultivo é feito em água potável com nutrientes; as vantagens
desse tipo de cultivo está na produção mais saudáveis sem microrganismo,
nem metais pesados.
39
Os alimentos orgânicos são cultivados sem nenhum tipo de aditivos
químicos, a proliferação de bactérias é pequena nos orgânicos porque eles
têm menos água em sua composição, a durabilidade é maior; em termos de
macronutrientes ( carboidratos, proteínas e gordura ) praticamente não há
diferença entre os alimentos orgânicos e os convencionais; os alimentos
orgânicos são mais ricos em micronutrientes (minerais, vitaminas e
fitoquímicos, que são antibióticos naturais sintetizados por todas as
plantas).
Para reduzir o nível de agrotóxico nos alimentos convencionais;
prefira frutas e verduras da época, produção na temporada, necessita de
menos agrotóxico; lavar frutas e legumes com água corrente; diversifique
sempre os vegetais consumidos, pois assim é possível reduzir a ingestão de
um mesmo agrotóxico; dê preferência a produtos regionais, produtos que
percorrem longas distâncias recebem mais agrotóxicos; e bom apetite.
40
5 . POLUIÇÃO, EXISTE CULPADO ?
O aumento da população, principalmente nos países mais pobres,
com menos recursos, onde o esgoto não recebe nenhum tipo de
tratamento, a ganância de alguns indústrias, que não tratam seus rejeitos e
a ignorância da população ao desperdiçar recursos naturais, vem
comprometendo a qualidade de vida em nosso Planeta.
Na antigüidade os povos consideravam a água, como uma fonte
natural dos Deuses, era um sacrilégio poluir a água. depois os Homens
observando as propriedades da água, acreditaram que a água fosse capaz
de dissolver quaisquer substâncias, em quaisquer quantidades e passaram
a despejar rejeitos sem tratamento, com o tempo os rios, lagos e praias
começaram a dar sinal de esgotamento e os Homens se conscientizaram
da necessidade de cuidar e preservar os recursos naturais.
A melhor maneira de evitar a contaminação é controlar através de
testes e medidas preventivas nas estações de tratamento as quantidades
de substâncias, antes de serem lançadas à água, porque é muito difícil e
dispendioso retirar os poluentes da água.
Segundo a Organização Mundial de Saúde ( OMS ) morrem
anualmente 5 milhões de pessoas de doenças transmitidas por parasitas
que se disseminam na água, provocada principalmente pelo esgotos
domésticos; a falta de tratamento nos esgotos causam prejuízos aos
países, a OMS indica que para cada US$ 1 investido em saneamento
básico, são poupados US$ 4,5 em despesas médicas.
A chuva, mesmo limpa é naturalmente ácida, o gás carbônico da
atmosfera se combina com o vapor d’água formando o ácido carbônico.
H2O + CO2 ---å
H2CO3
41
Foi descoberto recentemente que a fuligem suspensa na atmosfera,
mesmo nas áreas consideradas limpas das cidades, é formada de dióxido
de nitrogênio, gás que compõe a atmosfera; e quando a luz do sol aparece
e bate nas partículas, acontece uma reação fotoquímica que transforma o
dióxido de nitrogênio em ácido nitroso; em parte a chuva ácida é causada
pela própria natureza; quem diria o sol também é responsável pela tão
temida chuva ácida.
Os gases poluentes ( óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio ) das
indústrias, siderúrgicas, usinas de carvão e dos veículos se transformam
em ácidos ( ácido sulfúrico e ácido nítrico ), agravando o problema
ambiental; a chuva ácida é capaz de corroer construções e monumentos
históricos; compromete a vida aquática, as lavouras e as florestas; a chuva
ácida libera o alumínio do solo próximo aos lagos e rios, contaminando os
peixes.
Hoje todos os automóveis são equipados com sistema de
catalisadores, como já vimos, catalisador não faz a reação acontecer,
apenas aumenta a velocidade da reação; os conversores catalíticos forçam
os gases que saem do motor do automóvel a passarem por uma colmeia
contendo um catalisador apropriado, os gases tóxicos ( CO, NO2, NO ) são
transformados em gases não-tóxicos ( CO2, H2O, N2 ).
Algumas reações que são aceleradas nos catalisadores:
2 CO + 2 NO ---å 2 CO2 + N2
2 CO + O2
2 NO
---å 2 CO2
---å N2 + O2
Um exemplo triste de catálise, ocorre na destruição da camada de
ozônio; a molécula de ozônio é formada quando os raios ultravioleta
42
incidem nas moléculas do gás oxigênio, o gás ozônio é azulado e possui 3
átomos de oxigênio.
Reação de formação do gás ozônio na estratosfera, (camada
superior da atmosfera).
O2
O
+ U.V.
+
-------å
O2
-------å
Observação: U.V.
O
+
O
O3
são os raios ultravioleta.
As moléculas de ozõnio formadas pelos raios ultravioleta do sol nos
protegem filtrando esses raios; do total da energia do sol, apenas 9 %
correspodem aos raios ultravioleta, se não houvesse a camada de ozônio
essa radiação exterminaria toda espécie de vida no nosso Planeta, a
camada de ozônio evita que cerca de 95 % dessa radiação atinja a
superfície terrestre.
Como
as
moléculas
de
ozônio
são
instáveis,
ocorrem
simultaneamente a decomposição dessas moléculas.
O3
----å
O + O3 ---å
O2
+
O
O2
+
O2
Sem influencia de fatores externos, a formação e a decomposição do
gás ozônio atinge um equilíbrio que mantém a camada de ozônio
praticamente constante. Oxigênio se transforma em ozônio, ozônio se
transforma em oxigênio.
Equação geral:
3 O2
< ------- >
2 O3
43
Em 1939, na Feira Mundial de Nova York, foi anunciado o início do
futuro, as indústrias não pouparam esforços para realizar os sonhos de uma
vida mais confortável; geladeiras, frezer, ar condicionado nas residências e
nos automóveis, produtos de beleza numa lata de spray etc. tudo isto era
possível graças aos compostos denomidados de clorofluorcarbonos, CFC,
os mais importantes CCl2F2 , freon-12 ( 1 átomo de carbono e 2 átomos de
flúor ) e o CCl3F , freon-11 ( 1 átomo de carbono e 1 átomo de flúor ) ,
esses compostos não são inflamáveis, nem tóxicos, nem corrosivos, nem
explosivos e ótimos para serem usados como gás de refrigeração. Esses
gases tão estáveis, não reagem.
Ninquém esperava que esses gases quando atingisse estratosfera,
sobre forte influência dos raios ultravioleta, sofreriam decomposição,
liberando o átomo de cloro, que atua como catalisador na decomposição
das moléculas de ozônio.
CCl2F2 + U.V. ---å CClF2 +
Cl
Cl
+
O3
----å ClO
+
O2
ClO
+
O
----å
+
O2
Cl
Observação : 1 átomo de cloro é capaz, teoricamente de destruir
100.000 moléculas de ozônio.
A preocupação com o buraco na camada de ozõnio, é porque
estudos revelaram que uma redução de 1 % na camada de ozônio
corresponde a um aumento de 2 % da radiação ultravioleta, que trará
grandes problemas como; aumento na ocorrência de câncer de pele,
aumento da ocorrência de catarata e cegueira, a queima de vegetais
destruição dos plânctons na água do mar, com enormes reflexos em toda a
cadeia alimentar marítima.
44
Em 1990, houve um acordo com 93 nações, para acaber
definitivamente a produção de CFC, até o ano 2000; os químicos estão
pesquisando outros compostos, mas ainda não existe tecnologia alternativa
para substituí-lo em todos os seus usos, por isso que o CFC não foi
eliminado completamente.
A destruição das moléculas de ozônio, pode estar ligada a um ciclo
natural, ainda não totalmente desvendado; já está comprovado que
emissões de enxofre, cloro, cinzas e calor decorrentes da erupção de
vulcões, contribuem para a redução da camada de ozônio; isto porém, não
livra o homem de sua parcela de responsabilidade do problema.
O gás ozônio é muito importante na estratosfera; na atmosfera
representa um perigo, porque é altamente tóxico; provoca irritação nos
olhos, problemas pulmonares, como edema e hemorragias. Motores
elétricos e máquinas copiadoras tipo xerox, pode provocar descargas
elétrica na ambiente e transformar a molécula do gás oxigênio ( O2 ) em
molécula de ozônio ( O3 ) , o ozônio é um poluente que apresenta risco em
quantidades muito baixa, 0,12 ppm ( partes por milhão ).
Efeito estufa é um fenômeno natural e necessário, causado pela
presenças de alguns gases, como, clorofluorcarbonos, metano, vapor
d’água e gás carbônico; esses gases permitem a entrada da luz solar, mas
impedem a saída de raios infravermelhos, aquecendo a Terra em níveis
normais, possibilitando a vida de todos os vegetais e animais.
Na Lua, como não há atmosfera, então não existe efeito estufa, por
isso a temperatura na Lua pode variar, de 100 º C durante o dia, a - 150 º C
durante a noite.
Com a industrialização e o aumento da queima de combustíveis
fósseis, houve um aumento na produção de gás carbônico, os cientistas
45
acreditam que a grande quantidade desse gás na atmosfera pode estar
intensificando o efeito estufa.
C (carvão) + O2 ---å CO2 + energia
C8H16 (gasolina) + O2 ----å 8 CO2 + 8 H2O + energia
É difícil prever todas as conseqüências do aumento da temperatura
da Terra, mas algumas como: derretimento de parte das calotas polares,
com aumento do nivel dos oceanos e inundações de regiões baixas,
alterações no regime de chuvas, tempestades e furacões mais freqüentes e
mais violentos.
As grandes cidades sofrem mais com os efeitos da poluição; os
gases emitidos por fábricas e veículos, como estão mais quentes, sobem e
se dispersam; com a inversão térmica, a temperatura do ar aumenta
abruptamente na camada de inversão, essa camada abafa a fumaça e
sufoca a cidade.
A Organização das Nações Unidas vem organizando convenções
internacionais sobre as mudanças climáticas, em cada reunião é proposta
uma longa lista de boas intenções, a principal é reduzir a produção de gás
carbônico, essas medidas não foram aplicadas até hoje por motivos
econômicos, políticos e militares.
Na primeira metade do século XX, o aumento da quantidade de gás
carbônico, era considerado benéfico; no livro “ Words in the making “ de
1906, o químico sueco Arrhenius dizia “ por influência do percentual
crescente de gás carbônico na atmosfera temos esperança de desfrutar de
épocas com climas melhores e mais estáveis, sobretudo nas regiões mais
frias da Terra.”
Em setembro de 2004, faltando poucos dias para as eleições, o
então Presidente dos Estados Unidos George W. Bush, que não ratificou o
46
Protocolo de Kyoto dize que “ o aquecimento global só traz ameaças sérias
a longo prazo e não há evidências concretas sobre seu impacto”, esta idéia
é compartilhada pelo Professor da Universidade do Alabama
e um grupo
de especialistas, eles acreditam que o aumento da temperatura na Terra é
lento e dentro da normalidade; se o Estados Unidos assinar o acordo e ele
seja colocado em prática, não haverá qualquer influencia no clima; o
aquecimento é resultado de uma série de forças que atuam no clima, como
variações solares, erupções vulcânicas, gases do efeito estufa ou
alterações da superfície terrestre; não é possível separar qual força está
causando as mudanças,nem se elas são uma humanas ou não.
O Professor Jhon Christy, no Alabama, acrecentou que a produção
de gás carbônico ajudaria no crescimento das plantas, uma vez que ele é a
comida básica dos vegetais; estima-se que a produção de alimentos já
tenha crescido 16 % por conta do aumento da concentração de gás
carbônico.
O desmatamento é outro problema que ocorre com o meio ambiente;
as queimadas para a prática de agricultura e pecuária, a expansão dos
centros urbanos e a implantação de grandes projetos agrominerais e
hidrelétricos, são as principais formas de desmatamento das florestas; o
reflorestamento e a rotação de culturas são algumas medidas que podem
ser tomadas; ou nossos filhos e netos terão de praticar esportes em gramas
sintéticas, feitas de plástico.
Conhecimentos em Química permitirá avaliar os estragos e identificar
as substâncias que causam danos ao meio ambiente, foi a partir da
identificação de substâncias tóxicas, como componentes, em pilhas de uso
Domésticos que o Conselho Nacional do Meio Ambiente ( Conama)
estabeleceu uma Lei que obriga os fabricantes a recolher e dar destino às
pilhas depois de usadas. A química pode ser uma aliada na luta para
preservação do nosso Planeta.
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CONCLUSÃO
A televisão, o vídeo, computador, a Internet, podem contribuir com a
formação do cidadão; o acesso rápido as informações nos facilita na hora
de tomar decisões; mas essas informações quando não são bem
processadas, podem levar ao desinteresse pela investigação e pelo
raciocínio. Tonar o estudo mais atraente é um desafio para qualquer
educador; muitas vezes os alunos não entende a necessidade de estudar
química.
A maior dificuldade que o aluno do ensino médio apresenta,
relacionar os conteúdos as suas atribuições diárias, isto leva ao
desinteresse pela disciplina, a presente pesquisa visa aproximar os
fenômenos químicos à realidade do aluno, o Homem utiliza a reação de
combustão, desde dos tempos da caverna; nós continuamos utilizando as
reações de combustão, para iluminar (velas, lampião), cozinhar ( fogão à
gás, churrasqueiras), nos automóveis a combustão é interna, ocorre nos
cilindros, nos carros nacionais são geralmente de quatro cilindros.
Em toda reação química, existe uma proporção entre os reagentes e
produtos conhecida como Lei Proust, a compreensão desta Lei fica claro no
cálculo
estequiométrico
dos
principais
combustíveis
utilizados
nos
automóveis.
Para explicar alguns fenômenos são criados modelos, as luzes
coloridas dos fogos de artifícios, são explicadas utilizando o modelo atômico
de Ernest Rutherford e Niels Bohr de 1913.
A simplicidade da água é só aparente, as propriedades físicas e
químicas da água surpreende até os cientistas e a localização privilegiada
do nosso planeta no sistema solar, que permite a existência da água
48
naturalmente nos três estados físicos, nos faz refletir sobre a teoria do
criacionismo; isto é, tudo que existe na natureza é obra do Criador, teoria
rejeitada pela maioria dos cientistas.
Os químicos estão inventando tantos tipos de plásticos; que
praticamente todos os objetos domésticos estão sendo feitos de plásticos;
esses materiais são de baixo custos, duráveis e leves.
Os plásticos são tão importantes, foi determinante para a melhoria na
qualidade de vida, que não conseguiríamos imaginar nossas casas sem os
plásticos.
A maioria dos plásticos não são biodegradáveis, podendo levar
séculos para se desintegrar, podendo causar danos ao meio ambiente; a
coleta seletiva e a reciclagem são alguns hábitos que devemos incorporar
em nossas vidas.
A
natureza
se
manifesta
através
de
substâncias
químicas,
expressões como “produtos naturais sem química”, além de infeliz, está
totalmente incorreta; baseado no estudo da estrutura atômica, podemos
afirmar que toda matéria é formada por átomos e na natureza existe apenas
90 tipos de átomos, que recebe o nome de elemento químico.
O cloreto de sódio, mais conhecido como sal de cozinha, é utilizado
para conservar alimentos, o sal mata a bactéria por osmose, conceito
estudado em físico-química e muito difícil de entender quando estudado
isoladamente, fora do contexto.
No nosso organismo existe cerca de 3000 enzimas diferente,
essências, que agem como catalisadores dos processos biológicos;
catalisadores alteram a velocidade das reações, sem interferirem nas
mesmas.
49
Experiência simples de realizar, com ácido ascórbico, vitamina C,
pode comprovar a propriedade antioxidante da vitamina C.
Encontramos nos jornais e revistas com freqüência notícias sobre o
efeito estufa, buraco na camada de ozônio, chuva ácida e geralmente os
informes não explicam esses fenômenos, que também não fazem parte do
currículo escolar; a breve discussão desses assuntos serve de base para
futuras pesquisas.
A pesquisa foi válida porque vai despertar no aluno do ensino médio,
a necessidade de relacionar os fatos corriqueiros com os conceitos em
ciências aprendidos nos livros didáticos.
Apresentação de 3 sugestões para futuras pesquisas:
A química dos alimentos; conhecer as reações químicas dos
alimentos pode contribuir no preparo dos alimentos, torna-los mais
saborosos, mais nutritivos.
A história dos plásticos; nossa geração tem a obrigação de contar
essa história para as futuras gerações; nossa televisão era um caixote de
madeira, liqüidificador, ventilador, eram de metal, bolsas e calçados eram
de couro, hoje são feitos de plásticos.
Os testes de gases poluentes realizados pelo DETRAN, são
eficientes? Estão contribuindo para melhoria do meio ambiente? Os locais
de maior circulação de veículos estão sendo monitorados? Os motoristas
tem sido bem orientados? Os equipamentos são calibrados com
freqüência? Ou existem interesses ocultos?
A química é uma ciência relativamente nova, foi reconhecida como
ciências no final do século XVIII, apesar que, reações químicas sempre
existiram, várias técnicas são utilizadas a mais de 2000 anos, como a
50
produção corantes, de vidros, de vinhos etc., mas foi a partir do estudo
profundo da química, que foi possível transformar e produzir substâncias
essências; e que contribuíram para a melhoria da qualidade de vida.
51
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MACÊDO, JORGE ANTÔNIO BARROS DE / ÁGUA & ÁGUAS São
Paulo: Livraria Varela, 2001.
FELTRE, RICARDO / Fundamentos da Química São Paulo: ed.
Moderna, 2001
TITO & CANTO / Química na abordagem do cotidiano São Paulo:
ed. Moderna, 1999.
TIBA IÇAMI / Ensinar Aprendendo São Paulo: ed. Gente, 1998.
WOLKE, ROBERT L. /
O que Einstein disse ao seu cozinheiro: a
ciência na cozinha; tradução Helena Londres Rio de Janeiro: ed.
Jorge Zahar, 2003.
52
ANEXO
53
ÍNDICE
Folha de rosto
02
Agradecimentos
03
Dedicatória
04
Epígrafe
05
Resumo
06
Sumário
07
Introdução
08
1 . Combustão é fogo
10
2 . Nós somos feitos de água
21
3 . Plásticos, veio para ficar
28
4 . Química na cozinha
34
5 . Poluição, existe culpado?
40
Conclusão
47
Referências Bibliográficas
51
Anexo
52
54
FOLHA DE AVALIAÇÃO
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PROJETO A VEZ DO MESTRE
Pós-Graduação “Lato Sensu”
QUÍMICA TAMBÉM SE APRENDE EM CASA
Por: Vagner de Oliveira Miranda
Data da entrega: ____________________________.
Avaliação:_______________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________________________________________.
Avaliado por: ________________________________Grau ____________.
__________________,______de___________________ de ______.