segunda-feira, 7 de março de 2022

Destilação fracionada do ar

Habilidades: - Reconhecer o ar atmosférico como formado por uma mistura de gases. - Optar pelo processo de destilação fracionada para separar substâncias com temperaturas de ebulição próximas.

Destilação fracionada é um método usado para separação de misturas homogêneas (conjunto de substâncias solúveis entre si). Exemplos de misturas homogêneas: petróleo, mistura de água e sal, água com álcool, líquidos miscíveis com pontos de fusão diferenciados, entre outras. 

Todas estas misturas citadas podem ter seus componentes isolados através da Destilação fracionada, assim como o ar que respiramos. O ar atmosférico é uma mistura de vários gases, estes podem ser obtidos a partir de uma coluna de fracionamento que você passa a conhecer agora. 

A obtenção dos principais componentes do ar constitui um método industrial, vejamos como este processo é possível: 
- Primeiramente o ar seco é convertido em ar líquido através do resfriamento a - 200 °C; 
- O ar liquefeito é então transferido para a coluna de fracionamento; 
- Na coluna existem compartimentos com diferentes temperaturas onde cada componente é fracionado de acordo com sua T. E (temperatura de ebulição). Os produtos resultantes do processo são: 

Oxigênio líquido (O2) T.E. = 183 °C 
Gás Argônio (Ar) T.E. = 186 °C 
Gás nitrogênio (N2) T.E. = 196 °C 

Utilização: 
O Nitrogênio é usado na obtenção de fertilizantes e é componente da amônia (NH3), o Argônio é o gás presente no filamento das lâmpadas fluorescentes e o Oxigênio preenche os balões de respiração artificial. 

O método permite obter os três produtos, mas, como sabemos, o ar seco é constituído ainda por dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3) e outros gases nobres: Neônio (Ne), Hélio (He), Criptônio (Kr), Xenônio (Xe), Radônio (Rn). 

Fonte:
SP Faz Escola - Ciências da Natureza - 3ª Série - Ensino Médio
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/destilacao-fracionada-ar.htm
https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/01/Caderno-do-Professor-%E2%80%93-Ensino-M%C3%A9dio-3a-serie-Ci%C3%AAncias-da-Natureza-1o-sem.pdf

Radioisótopos

Habilidades: 
Conceituar isótopos. Identificar a utilização do isótopo carbono-14 para a datação de fósseis. (EM13CNT103) Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades  e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria,  na agricultura e na geração de energia elétrica.

Dizemos que um elemento é um isótopo de outro elemento quando seus átomos possuem o mesmo número de prótons, mas diferente número de nêutrons. Muitos isótopos apresentam uma importante característica: são capazes de emitir algum tipo de radiação, sendo, por isso, chamados de isótopos radioativos ou radioisótopos. 

Os átomos dos isótopos radioativos são muitos instáveis: seus núcleos liberam radiações e partículas eletromagnéticas de alta energia, convertendo-se em novos elementos. Esse fenômeno ocorre naturalmente e é denominado decaimento radioativo ou reação de transmutação ou, ainda, reação de desintegração radioativa. O carbono 14 (14C), um isótopo do radioativo do carbono (12C), decai para nitrogênio 14 (14N), forma mais estável do nitrogênio que não emite radiação. 

O decaimento radioativo de isótopos é um parâmetro muito importante na determinação do tempo, por isso, é chamado de “relógio geológico”. Isso se deve a uma propriedade dos radioisótopos chamada meia vida, que é o período de tempo necessário para que metade dos seus átomos sofra decaimento radioativo. 

A meia vida varia muito de um isótopo para outro, alguns decaem em milhões de anos, outros o fazem em milésimos de segundos. A meia vida do carbono 14, por exemplo, é de 5.730 anos, ou seja, a cada período de 5.730 anos, metade dos seus átomos presentes numa atmosfera decai para nitrogênio 14. O urânio 235 tem meia vida de 700 milhões de anos, enquanto o potássio 40 sofre decaimento dentro de 1,3 milhões de anos e o césio 137, em 30 anos. 

Através da meia vida de isótopos radioativos, é possível calcular precisamente a idade de fósseis e rochas sedimentares que os contenham. Devido a isso, o carbono 14 é muito utilizado na datação de ossos, sedimentos orgânicos, madeira e tudo o que provenha de matéria viva com menos de 50 mil anos; enquanto isótopos de meia vida mais longa são utilizados para datar fósseis mais antigos. 

Além da datação de fósseis e rochas, os isótopos radioativos têm uma gama de aplicações práticas: 

Na Medicina, são utilizados no estudo, diagnóstico e tratamento de diversas doenças. O iodo 131 é usado no mapeamento da tireoide; o cromo 51, no estudo das hemácias; o tálio 201, no diagnóstico de distúrbios cardíacos, o mercúrio 197, no estudo de tumores cerebrais, o cobalto 60, na destruição de células cancerosas, entre muitos outros. 

Na Agricultura, os isótopos radioativos são aplicados aos adubos e fertilizantes a fim de estudar a capacidade de absorção desses compostos pelas plantas. 

No ramo industrial, tais elementos são utilizados na conservação de alimentos, no estudo da depreciação de materiais, na esterilização de objetos cirúrgicos, na detecção de vazamentos em oleodutos, etc. 

Embora possuam diversas utilizações, os isótopos radioativos também apresentam riscos às pessoas e ao meio ambiente. Em 1987, a cidade de Goiânia (GO) foi o cenário de um grave acidente envolvendo material radioativo. Um aparelho de radioterapia foi desmontado e cápsulas de césio 137 contidas nesse equipamento foram manipuladas e até quebradas, espalhando a substância. Algumas pessoas morreram devido à contaminação por césio 137; e outras foram expostas a doses moderadas, porém, suficientes para aumentar exponencialmente o risco de desenvolver doenças como o câncer.

Fonte:
https://www.infoescola.com/quimica/isotopos-radioativos/

Transformações Químicas

Habilidades:
(EM13CNT101) – Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas. (Experimento com cálcio e fogo).

Transformações Químicas
Queima do carvão
São transformações químicas, onde a matéria inicial (reagente) sofre modificações pela ação de fatores como calor, originando substâncias novas (produtos), com características diferentes da matéria inicial. 
As reações de combustão, podem ser representadas de forma simplificada: 
C + O2 → CO2 + calor
O combustível, comburente e a energia de ativação (energia necessária para iniciar o processo de combustão) são necessários para iniciar a reação de combustão, obtendo-se produtos como os gases, resíduos sólidos e a energia liberada em forma de calor. 
A queima completa e incompleta dos combustíveis que são utilizadas de forma desenfreada, liberam gases poluentes como monóxido de carbono e dióxido de carbono, que contribuem nos fenômenos como o aquecimento global e o efeito estufa, além de serem prejudiciais à saúde humana. 

Ferrugem (processo de oxidação)
Acontece pela ação do tempo, calor e umidade. 
A reação global da oxidação do ferro é a seguinte: 
2 Fe + O2 + 2 H2O → 2 Fe(OH)2
O Hidróxido de Ferro é o responsável pela coloração castanha da ferrugem. 
A contribuição da ciência no descobrimento e na evolução de materiais (fibra de carbono, plásticos, ligas metálicas como o aço mais leve, por exemplo) barateiam custos e melhoram a qualidade de vida, mas podem agredir o meio ambiente, se não forem utilizados adequadamente. 

A evolução dos conhecimentos científicos-tecnológicos modificaram o mundo e a vida no planeta. 
Dos trilhos enferrujados chegando ao celular, o caminho percorrido apresenta uma trajetória de ganhos, em vários aspectos, em áreas como na medicina, agricultura, telecomunicações etc., mas com acentuada agressão ao meio ambiente. 
Devemos refletir sobre como o homem poderá equilibrar suas ações, continuando com o avanço tecnológico e científico, mas com foco na qualidade de vida do homem e do planeta, com ações de sustentabilidade.

Ciência x Ser Humano x Planeta
A Ciência está presente em tudo na vida: nos alimentos, no corpo humano, nas vestimentas, nos remédios, nas construções, na tecnologia, na extração de recursos naturais, nos processos produtivos, no ar que respiramos, nos fenômenos naturais que observamos e, também, nos desequilíbrios do meio ambiente, causados pelo homem, devido à inserção de agentes poluidores, tais como o monóxido de carbono proveniente da queima de combustíveis e a utilização desenfreada de reações químicas de grande potencial energético e explosivo, como a fissão nuclear (da bomba atômica).

A evolução dos materiais e objetos do cotidiano e suas consequências para a vida
A contribuição da Química e das tecnologias aplicadas, permite que cada vez mais novas estruturas sejam descobertas e utilizadas, como a fibra ótica, o plástico etc., mas, ao mesmo tempo, acarreta grandes responsabilidades de não agredir o planeta.

Fonte:
Currículo em Ação - Ciências da Natureza e suas Tecnologias
https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/01/EM_PR_CNT_1%C2%AAs%C3%A9rie_Vers%C3%A3o_Preliminar_24-01.pdf