Química e Ambiente - Unidade 1 - O Ar

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Química e Ambiente

Unidade 1 Unidade 1 ‐‐O ArO Ar

A Atmosfera Terrestre Parte 3

© Fernando Caetano @ Univ. Aberta 2007/08

O dióxido de enxofre (SO2 ) yO dióxido de enxofre é considerado como um importante poluente primário; yOs vulcões contribuem com a libertação para a atmosfera de largas quantidades de dióxido de enxofre yAs emissões devidas à actividade humana atingem cerca de 70% do global; Nos EUA são libertados cerca de 21 milhões de toneladas por ano de enxofre; óéyO dióxido de enxofre é produzido quando o enxofre, ou compostos contendo enxofre, são queimados no ar:

S(s) + O2 (g) ÆSO2 (g)

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.2 yUma vez formado o SO2 este distribui-se na forma de gotículas de aerossóis em quantidade suficiente para reduzir a visibilidade e afectar o clima tanto regional como global ao provocar a dispersão da luz solar diiid i d fíi diminuindo o aquecimento da superfície terrestre.

yO carvão mineral extraído contém enxofre na forma de pirites (FeS2 ). A percentagem em massa de enxofre no carvão mineral varia de 1% a 4%. À medida que o ã é id iit é idd fd SOcarvão é queimado, a pirite é oxidada, formando SO2 :

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.3 yUma fábrica de queima de carvão para produzir electricidade (1000 MW) pode queimar cerca de 700 toneladas por hora; admitindo uma percentagem de 4% em toneladas por hora; admitindo uma percentagem de 4% em massa de enxofre a fábrica deverá produzir mais de 490000 yAs fábricas de queima de naftas para o mesmo fim podem também produzir grandes quantidades de SO2 uma vez que também aí existe cerca de 4% de enxofretambém aí existe cerca de 4% de enxofre.

yA remoção do enxofre do carvão mineral é cara e incom pleta.p yUm desses processos consiste em reduzir o carvão a pó muito fino e depois remover as pirites (FeS 2 ) por separação magnéticamagnética .

yNo caso dos petróleos pode fazer-se borbulhar hidrogénio formando-se o sulfureto de hidrogénio.

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.4 yA maioria do enxofre contido no carvão é retirado apenas após a queima, nos gases de exaustão.

yUm dos métodos envolve a reacção de óxido de cálcio, obtido a partir de carbonato de cálcio (o calcário), com fdlfdálo SO2 , formando-se o sulfito de cálcio (CaSO3 ):

calor

CaCO 3 (s) ÆCaO(s) + CO2 (g) calcário cal

CaO(s) + SO2 (g) ÆCaSO3 (s)

Sulfito de cálcio

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yOutro processo consiste em passar os gases de exaustão em carbonato de sódio (NaCO 3 ) fundido, formando-se sulfito de sódio (Na2SO3 ) sólido.

SO 2(g) + Na2CO3 (l) ÆNa2SO3(s) + CO2 (g)

Para a chaminé

Gases de entrada:

Carbonato de sódio fundido Na2C O3(l)

Gases de entrada: SO2, CO2, H2O

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.6 yUm método menos desejável mas mais económico e, por isso, ainda muito usado consiste em fazer sair o

SO hié it lt ( t d 35% SO2 em chaminés muito altas (um aumento de 35% na altura das chaminés correspondeu a reduzir em 30% a presença do SO2 ao nível do solo);presença do SO2 ao nível do solo); yDesta forma o SO2 é libertado afastado do solo onde o poderíamos respirar mas continua a permitir que se formem aerossóis; yQuanto mais tempo o SO2 estiver no ar maior será a possibilidade de se formar ácido sulfúrico A maioria possibilidade de se formar ácido sulfúrico. A maioria deste gás no ar reage com o oxigénio formando o trióxidode enxofre (SO3) que tem uma grande afinidade 3 com a água, dissolvendo-se em partículas de aerossóis aquosas, formando-se o ácido sulfúrico:

SO(g) + HO(g) ÆHSO(aq)SO3(g) + H2

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Chuva ácida yEste termo foi usado em 1872 pelo químico e climatologista inglês Robert Angus Smith, para descrever a precipitação que caía em Manchester na altura da revolução industrial.

yA água pura tem um pH = 7 mas a água da chuva torna-se naturalmente acidificada uma vez que ocorre óa dissolução do dióxido de carbono que se encontra normalmente na atmosfera.

(aq) + HCO3 ‾(aq) yO pH de uma solução aquosa em equilíbrio com o CO2 , a partir do ar, é 5,6. Qualquer valor de pH abaixo deste é considerado chuva ácida.

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.8 yUm termo mais adequado do que chuva ácida parece ser precipitação ácida e alguns cientistas usam mesmo o termo deposição ácida.

yPor definição:yPor definição: yPrecipitação ácida -Deposição em solução; yDeposição seca –deposição de gases e compostos secos (sem água)pçpçgp(g) yA erupção do vulcão do monte Pinatubonas Filipinas em 1991 lançou cerca de 10 8 kg de SO2 para a estratosfera o que fez com que o pôr do sol e nascer do sol de 1991 a 1994 se tenha mostrado mais colorido sol e nascer do sol, de 1991 a 1994, se tenha mostrado mais colorido devido à maior dispersão da luz solar.

yO NO2e SO2 podem então reagir com a água na atmosfera e produzir as chuvas ácidas:

yO NO2produz ácido nítrico (H2NO3 ) e ácido nitroso (H2NO2 yO SOproduz ácido sulfúrico (HSO) e ácido sulfuroso (HSO);yO SO2produz ácido sulfúrico (H2SO4 ) e ácido sulfuroso (H2SO3

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.9 yO SO2 contribui mais para a acidez da precipitação do que o CO 2 , que está presente em maior quantidade na atmosfera:

yO SO2é mais solúvel em água que o CO2 como se pode observar na Tabela na página seguinte; yO valor da constante de acidez (Ka1 ) do SO2 (aq) é cerca d 105 i l d COde 105 vezes superior ao valor do CO2 .

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Tabela 3.2 -Constantes da lei de Henry para alguns gases em água a 25 ºC

Gas K (molxl⎯

SO 2 1,2 x 10

Lei de Henry: [X(aq)] = K xp X

Onde:

[X(aq)] ‐Concentração do gás na água ; pX –pressão parcial do gás;

Univ. Aberta 2007/08Química e Ambiente –L.C.A.1 p p p g; K –constante da lei de Henry

yEmbora as chuvas ácidas possam ser originadas a partir das emissões directas de ácidos fortes como o gás HCl

(áid lídi) d áid lfúi (HSO) (ácido clorídrico) ou mesmo de ácido sulfúrico (H2SO4 ), a maioria destes ácidos é formado como poluente secundário devido à oxidação na atmosfera de gases secundário devido à oxidação na atmosfera de gases que formam ácidos tais como:

+ SO 4

(aq) yEstão representadas apenas as reacções globais pois cada uma destas reacções é composta por diversas reacções intermédias.

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