Como a chuva ácida é formada escreva as principais reaçoes

Tópicos

Para reflexão:

• O que causa um excesso de acidez na água de chuva?
• Como a acidez da chuva poderia danificar o meio ambiente?
• O que pode ser feito para minimizar a emissão de contaminantes para a atmosfera? O que cada um de nós pode fazer?

O que é chuva ácida?

Sabemos que o pH da água pura é 7,0, mas quando o dióxido de carbono (CO2) presente na atmosfera se dissolve na água, ocorre a formação do ácido carbônico (H2CO3), e portanto o pH da água em equilíbrio com o CO2 atmosférico é de 5,6. Veja a figura e equações mostrando a formação e dissociação do ácido carbônico: O2 (g) + H2O (l) → H2CO3 (aq) H2CO3 (aq) → H+ (aq) + HCO3- (aq) HCO3- (aq) → H+ (aq) + CO32- (aq)

Apesar da chuva em equilíbrio com o gás carbônico já ser ácida, só dizemos que a chuva tem um excesso de acidez quando seu pH for menor que 5,6.

O aumento da acidez na chuva ocorre principalmente quando há um aumento na concentração de óxidos de enxofre e nitrogênio na atmosfera. Estes óxidos e o óxido de carbono são chamados de óxidos ácidos, porque em contato com a água (neste caso água de chuva) formam ácidos.

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Como é formada a chuva ácida?

O nitrogênio gasoso (N2) e o oxigênio molecular (O2) da atmosfera podem reagir formando o monóxido de nitrogênio (NO). No entanto, esta reação não é espontânea, necessitando de muita energia para ocorrer. Por exemplo, durante a queima de combustível no motor do carro ou em fornos industriais a temperatura é muito elevada, fornecendo a energia necessária para que ocorra a formação do monóxido de nitrogênio de forma eficiente.

N2 (g) + O2 (g) → 2 NO (g) (em altas temperaturas)

O monóxido de nitrogênio pode ser oxidado na atmosfera (que contém O2) e formar o dióxido de nitrogênio (NO2) que tem cor marrom. Muitas vezes, o fato do céu ter um tom marrom em cidades com tantos veículos como São Paulo, se deve à formação do NO2 na atmosfera, somado com a grande emissão de material particulado (incluindo a fuligem) que também escurece a atmosfera. O dióxido de nitrogênio pode sofrer novas reações e formar o ácido nítrico (HNO3), que contribui para aumentar a acidez da água de chuva.

Um carro produzido em 1995 produz até 10 vezes mais NO que um carro produzido hoje. Isto porque os carros modernos possuem um conversor catalítico que reduz muito a formação do NO. O conversor catalítico (ou catalisador) contém metais como paládio, platina e ródio, que transforma grande parte dos gases prejudiciais à saúde e ao meio ambiente, em gases inertes como N2 e CO2. Devemos lembrar que o CO2 é um gás que não prejudica diretamente a saúde humana, mas colabora para aumentar o efeito estufa.

2CO (g) + 2NO (g)  

  2CO2 (g) + N2 (g)

2CO (g) + O2 (g)  

  2CO2 (g)

2NO (g)  

  N2 (g) + O2 (g)

É importante salientar que com ou sem catalisador o carro continua emitindo imensas quantidades de CO2 para a atmosfera. O catalisador tem um papel importantíssimo, mas atua de forma a minimizar apenas as emissões de CO e NO.

O dióxido de enxofre (SO2) é o responsável pelo maior aumento na acidez da chuva. Este é produzido diretamente como subproduto da queima de combustíveis fósseis como a gasolina, carvão e óleo diesel. O óleo diesel e o carvão são muito impuros, e contém grandes quantidades de enxofre em sua composição, sendo responsáveis por uma grande parcela da emissão de SO2 para a atmosfera. Atualmente no Brasil, a Petrobrás tem investido muito na purificação do diesel a fim de diminuir drasticamente as impurezas que contém enxofre.

De forma equivalente a outros óxidos, o SO2 reage com a água formando o ácido sulfuroso:

SO2 (g) + H2O (l) → H2SO3 (aq)

H2SO3 (aq)  →   H+(aq) + HSO3- (aq)

O dióxido de enxofre também pode sofre oxidação na atmosfera e formar 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.

SO2 (g) + ½ O2 (g) →  SO3 (g)

SO3 (g) +  H2O (l)  →  H2SO4 (aq)

H2SO4 (aq)  →  2H+ (aq) + SO42- (aq)

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Algumas conseqüências da elevada emissão de SO2 .

A água de um lago em condições naturais tem o pH em torno de 6,5 – 7,0, podendo manter uma grande variedade de peixes, plantas e insetos, além de manter animais e aves que vivem no seu entorno e se alimentam no lago. O excesso de acidez na chuva pode provocar a acidificação de lagos, principalmente aqueles de pequeno porte. O pH em torno de 5,5 já pode matar larvas, pequenas algas e insetos, prejudicando também os animais que dependem desses organismos para se alimentar. No caso do pH da água chegar a 4,0 – 4,5, já pode ocorrer a intoxicação da maioria das espécies de peixes e levá-los até a morte.

O solo também pode ser acidificado pela chuva, porém alguns tipos de solo são capazes de neutralizar pelo menos parcialmente a acidez da chuva por causa da presença de calcário e cal (CaCO3 e CaO) natural. Os solos que não têm calcário são mais suscetíveis à acidificação. A neutralização natural da água de chuva pelo solo minimiza o impacto da água que atinge os lagos pelas suas encostas (lixiviação). Uma chuva ácida provoca um maior arreste de metais pesados do solo para lagos e rios, podendo intoxicar a vida aquática.

Um outro fator muito importante sobre a emissão de SO2 é a formação de ácidos no corpo humano, a medida que respiramos. Este ácido pode provocar problemas como coriza, irritação na garganta e olhos e até afetar o pulmão de forma irreversível. No ano de 1952, na cidade de Londres, aproximadamente 4000 pessoas morreram em poucos dias como conseqüência da alta emissão de SO2 na atmosfera, proveniente da queima do carvão nas casas e nas indústrias naquela região. Normalmente esses gases eram dispersos para camadas mais elevadas na atmosfera, mas na época houve um fenômeno metereológico (inversão térmica) que causou um resfriamento súbito da atmosfera impedindo a dispersão dos gases. Hoje em dia a cidade de Londres tem uma atmosfera muito menos contaminada por SO2, e portanto um desastre de proporções tão grandes como as de 1952 é muito improvável de ocorrer.

A emissão de NO2, que provém principalmente da queima de combustíveis pelos carros também pode provocar problemas respiratórios e diminuir a resistências do organismo à vários tipos de infecções.

A acidez da atmosfera não só afeta aos seres vivos como também pode danificar a superfície de monumentos históricos e edifícios feitos de mármore (CaCO3 ) por causa da reação com o ácido. Podemos representar esse ácido de forma genérica (H+):

CaCO3 (s) + 2H+(aq)  → Ca2+ (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

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O ar poluído pode ser transportado?

Quando uma indústria emite gases e material particulado para a atmosfera, podemos ver que a fumaça "viaja" pelo ar. Desta forma, quando chover, esses contaminantes poderão ser depositados longe das fontes emissoras.

Por exemplo, no Pólo Petroquímico de Cubatão (perto de Santos - SP) são emitidas toneladas de SO2 na atmosfera por ano, e a chuva que cai em cidades não industrializadas, a mais de 100 km de distância, muitas vezes é ácida por causa dessas indústrias. O SO2 produzido pela queima do carvão na Termoelétrica da Candiota no Rio Grande do Sul chega até o Uruguai, prejudicando o meio ambiente também daquele país. Esta é a chamada poluição trans-fronteiriça,isto é, ultrapassa as fronteiras de um país.

Depois da leirura, faça o experimento e as questões sobre chuva ácida.

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Por muito tempo, a humanidade adotou modelos de desenvolvimento que priorizavam o progresso a todo custo, deixando de lado os impactos causados no meio ambiente. Ou seja, era uma matriz de desenvolvimento não sustentável, que utilizava fontes energéticas esgotáveis (principalmente petróleo e carvão mineral) e capazes de gerar sérias consequências para o clima, como, a chuva ácida.

Inicialmente, é importante que você saiba que demorou anos para a sociedade começar, de fato, a ter noção dos reais impactos ambientais devido à intensificação da poluição. Isto é, muitos fenômenos já estavam ocorrendo por todo o mundo, mas foram descobertos/estudados tardiamente, o que agravou ainda mais a situação.

A chuva ácida se encaixa perfeitamente nesse contexto, uma vez que ela só começou a ser investigada muito depois de seu surgimento. Dessa forma, leia e confira como é formada a chuva ácida, seus efeitos na natureza e como esse tema pode ser abordado no vestibular. Vamos lá?

O que classifica uma solução como ácida?

Inicialmente, é preciso compreender o que caracteriza uma substância química como sendo ácida, para depois então buscar entender o que é chuva ácida. Ácidos são aqueles compostos que em solução aquosa se ionizam e liberam o elemento H+ como único cátion.

Vale ressaltar também que uma das principais características de uma solução ácida é o seu pH menor do que 7, ou seja, todo ácido obrigatoriamente tem o valor de pH menor do que 7.

O que é chuva ácida?

Considerada como um dos principais problemas ambientais nos países industrializados, a chuva ácida é a combinação dos poluentes despejados na atmosfera diariamente com a água precipitada das nuvens. Ou seja, ela somente ocorre em cenários onde há grande concentração de poluentes químicos (essencialmente oriundos da queima de combustíveis fósseis) em regiões onde já existe a tendência natural de chover.

Como ocorre a chuva ácida?

Mas afinal, como se forma a chuva ácida? Após a queima de combustível fóssil (gasolina, óleo diesel, gás natural etc.), há a liberação de óxidos ácidos (sendo os mais comuns o óxido de enxofre e o óxido de nitrogênio) na atmosfera. Quando essa combustão é realizada em larga escala, os óxidos ácidos começam a formar nuvens e neblinas de poluição, propícias a reagir quimicamente com a água da chuva que as atravessa.

A reação química água da chuva + óxidos ácidos resulta em soluções diluídas de ácidos, como o ácido sulfúrico H2SO4 e o ácido nítrico HNO3. Sendo assim, a água que atinge o solo passa primeiramente por uma reação química (ao atravessar as nuvens de poluição) e dá origem a uma outra solução, que é justamente caracterizada pelo seu teor ácido, explicando assim como ocorre a chuva ácida.

Causas da chuva ácida

Sabendo que a chuva ácida se forma através dos óxidos ácidos presentes na queima de combustíveis fósseis, podemos dizer que sua principal causa, é a ação do ser humano. Quando queimamos combustíveis nos nossos carros, ou indústrias, estamos contribuindo fortemente para esse fenômeno. Algumas causas naturais, como erupção de vulcões, também tem esse efeito, mas em muito menor escala.

Consequências da chuva ácida

Prejudiciais para o meio ambiente e para a sociedade em geral, a chuva ácida provoca várias consequências:

Como reduzir a chuva ácida?

A principal medida para a redução da chuva ácida é a diminuição do despejo de CO2 e óxidos ácidos na atmosfera. Para alcançar isso, é preciso frear a utilização em larga escala de combustíveis fósseis, buscando assim alternativas energéticas sustentáveis e modelos de desenvolvimento baseados numa metodologia ecologicamente correta.

Como esse tema pode cair no vestibular?

Por ser tão relevante e ainda envolver conceitos de Química e Biologia, o tema chuva ácida é constantemente cobrado nos vestibulares, veja os exemplos:

1) A chuva ácida é um fenômeno químico resultante do contato entre o vapor d’água existente no ar, o dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio. O enxofre é liberado, principalmente, por indústrias de veículos e usinas termoelétricas movidas a carvão e a óleo; os óxidos de nitrogênio, por automóveis e fertilizantes.

Ambos reagem com o vapor de água, originando, respectivamente, os ácidos sulfuroso, sulfídrico e sulfúrico, e o ácido nítrico. Esses elementos se precipitam, então, na forma de chuva, neve, orvalho ou geada, na chamada chuva ácida.

Dentre os efeitos da chuva ácida estão a corrosão de equipamentos e a degradação das plantas, solos e lagos. O contato com os ácidos é prejudicial, podendo causar, por exemplo, doenças respiratórias.

As fórmulas dos ácidos citados no texto acima, respectivamente, são:

a) H2S, H2SO4, H2SO3, HNO3.

b) H2SO3, H2SO4, H2S, HNO2.

c) HSO4, HS, H2SO4, HNO3.

d) HNO3, H2SO4, H2S, H2SO3.

e) H2SO3, H2S, H2SO4, HNO3.

Resposta

Alternativa correta letra “e”, pois ácido sulfuroso – H2SO3; ácido sulfídrico – H2S; ácido sulfúrico – H2SO4; ácido nítrico – HNO3.

2) A chuva ácida provoca sérios prejuízos. Dentre eles, podemos citar a destruição de monumentos históricos feitos de calcário, mármore, cimentos, metais e outros materiais. Isso ocorre porque a chuva ácida contém ácido sulfúrico e ácido nítrico, que reagem com o carbonato de cálcio (CaCO3) e com o ferro (Fe). A ação do ácido sulfúrico presente na chuva ácida sobre o mármore pode ser representada por:

a) CaCO3(s) + H2O(l)→ CO2(g) + CaOH(s) + H2O(l)

b) CaCO3(s) + H2O(l) + H2SO4(aq) → Ca2SO4(s) + H2O(l)+ CO2(g)

c) CaCO3(s) + H2SO4(aq) → Ca2SO4(s) + H2O(l)+ CO2(g)

d) CaCO3(s) + H2SO4(aq) → Ca2SO4(s) + CO2(g)

e) CaCO3(s) + H2SO4(aq)→ Ca2SO4(s) + H2O(l)

Resposta

Alternativa correta letra “c”, já que a reação com o ácido sulfúrico obrigatoriamente resulta em água + dióxido de carbono.

Após estudar as consequências na natureza, bem como os outros prejuízos para a humanidade, é fácil perceber o quão relevante o assunto chuva ácida é para a sociedade. Neste contexto, é importante destacar também que é um tema cobrado em muitos vestibulares, isto é, se você quer ser aprovado na universidade, precisa compreender detalhadamente todas as etapas acerca desse tipo de poluição, certo?

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