HORA DO HUMOR

 

ELETRODO-PADRÃO DE HIDROGÊNIO

É impossível medir os valores absolutos de altitudes, potenciais elétricos, energias potenciais, etc.; isso nos obriga a fazer medidas em relação a um padrão arbitrário, como é, por exemplo, o nível do mar, considerado como altitude zero. Analogamente, é impossível medir o potencial absoluto de um eletrodo metálico. Sendo assim, tornou-se necessário adotar um padrão (definido arbitrariamente) e atribuir a esse padrão um determinado valor (também de modo arbitrário). No caso das medidas eletroquímicas, o padrão escolhido foi o denominado eletrodo-padrão (ou eletrodo normal) de hidrogênio. E por que de hidrogênio? Porque o H+ é o cátion mais comum em soluções aquosas, já que ele se forma pela dissociação da água:

Na prática, usa-se uma placa de platina esponjosa, que tem a propriedade de reter o gás hidrogênio; desse modo, forma-se uma película de H2  sobre a platina; por isso podemos dizer que o eletrodo é

realmente de hidrogênio, funcionando a platina apenas como suporte inerte. Representamos abaixo, esquematicamente, um eletrodo de hidrogênio:

A reação desse eletrodo é:

Vamos considerar esse eletrodo em condições-padrão, isto é:

Nessas condições, convencionou-se, arbitrariamente, que o potencial desse eletrodo (E0) é igual

a zero. Estabelecidas essas condições, todos os metais serão confrontados com esse eletrodo-padrão.

Considerando, por exemplo, o zinco, temos:

O valor medido no voltímetro (0,76 V) é denominado potencial normal ou potencial-padrão ou

potencial de meia-célula ou potencial de oxi-redução do zinco, e é indicado por E0. Nesse caso, as reações são:

Consequentemente, o zinco funciona como pólo negativo (ânodo), e o hidrogênio, como pólo

positivo (cátodo). Trocando-se o metal, a situação poderá inverter-se; isso significa, em outras palavras,

que, dependendo do metal, o hidrogênio pode ceder ou receber elétrons, funcionando ora como pólo

negativo, ora como pólo positivo.

O ODOR DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Os ácidos carboxílicos têm cheiro pronunciado e, em geral, desagradável. Assim, por exemplo: • C3H7COOH ácido butírico (do latim butirum, “manteiga” — com cheiro de manteiga rançosa) • C4H9COOH ácido valérico (do latim valere, “planta valeriana” — é o que dá o cheiro ao queijo roquefort) • C5H11COOH ácido capróico (caper = cabra) cheiro característico das cabras. • C7H15COOH ácido caprílico • C9H19COOH ácido cáprico • C17H35COOH ácido esteárico (do latim stear, “sebo” — cheiro de sebo)

De um modo geral, os ácidos monocarboxílicos, de cadeia longa e não-ramificada, saturados ou insaturados, são chamados de ácidos graxos, pois são encontrados em óleos e gorduras. O odor de nossa transpiração — o chamado “cheiro de corpo” — é também devido, em parte, aos ácidos carboxílicos. De fato, nosso suor elimina muitas substâncias orgânicas, que são decompostas por bactérias existentes em nossa pele em compostos de odor desagradável, como, por exemplo:

É para neutralizar esses ácidos — e portanto seu odor — que muitos talcos e desodorantes contêm bicarbonato de sódio. É interessante também lembrar que um cão reconhece seu dono pelo cheiro, pois o faro apurado do animal permite-lhe distinguir uma pessoa de outra.

A PRESENÇA DE ÉTERES EM NOSSAS VIDAS

Quando se fala em éter, lembramo-nos imediatamente do éter dietílico (CH3-CH2-O-CH2-CH3), que é vendido em farmácias como éter comum. Esse composto começou a ser usado, como anestésico por inalação, em 1842. Devido ao mal-estar que provocava após a anestesia, o éter comum foi substituído gradativamente por outros anestésicos nas cirurgias. No entanto, passado sobre a pele, além da sensação de frio que sua evaporação proporciona, o éter provoca uma diminuição da sensibilidade da pele, tornando menos dolorosa a picada de uma agulha de injeção, por exemplo. Atualmente o éter comum é muito usado como solvente apolar, tanto em laboratório como nas indústrias químicas. Nesse último caso, é empregado principalmente na extração de óleos, gorduras, essências, perfumes etc. de suas fontes vegetais ou animais.

Um grande perigo no uso do éter comum é sua alta inflamabilidade, ou seja, ele pega fogo muito facilmente com aquecimento mais intenso. Outro éter de grande importância na atualidade é o  metóxi-terciobutano (MTBE), usado como antidetonante na gasolina. A função éter está presente também em muitos compostos naturais de função mista, como, por exemplo, o eugenol e a vanilina.

A TRAGÉDIA DE BHOPAL, UMA NUVEM LETAL QUE MATOU MAIS DE 5 MIL PESSOAS EM 72 HORAS.

 

Na cidade de Bhopal, situada na Índia Central e com 800.000 habitantes, existia uma fábrica de

inseticidas, cujo processo se baseava na seguinte reação:

Na ocasião, a fábrica estava parada para reformas, mas mantinha um estoque excessivamente alto de matérias-primas em seus tanques. Na madrugada do dia 3 de dezembro de 1984, devido a uma série de falhas, ocorreu o vazamento de uma grande quantidade de isocianato de metila, gás extremamente tóxico. 

       

Milhares de pessoas saíram pelas ruas, cambaleantes, com dificuldade de respirar, vomitando sangue e com os olhos queimando; muitas delas morreram naquela noite e nos dias seguintes (a nuvem letal demorou dias para se dissipar na atmosfera); e, nos meses seguintes, aumentou o número de abortos e de natimortos.

Como balanço final, calculou-se que cerca de 5.000 pessoas morreram, 50.000 ficaram com graves sequelas (de ordem respiratória, motora e visual) e outras 200.000 foram atingidas em menor grau. Foi, sem dúvida, o maior “desastre químico” que o mundo já conheceu. Como conclusão, devemos, mais uma vez, refletir sobre os custos e os benefícios de nossa civilização: por um lado, o progresso exige quantidades cada vez maiores de produtos químicos, que serão usados em nossos alimentos, vestuário, veículos, moradia etc.; por outro, cada etapa da produção, da armazenagem e do transporte de produtos perigosos é mais um risco que estamos correndo. Sendo assim, somente submetendo os avanços tecnológicos aos princípios da cidadania, da ética, do respeito ao próximo e ao ambiente é que começaremos a contornar essas dificuldades.

COMPOSTOS ORGÂNICOS COM FUNÇÕES MISTAS

São compostos que apresentam duas ou mais funções diferentes (e, portanto, dois ou mais grupos funcionais diferentes). Por exemplo:

Evidentemente, nesses casos a nomenclatura IUPAC torna-se mais complexa. Uma das funções

presentes é considerada a função principal. Desse modo, considera-se:

• como cadeia principal a mais longa que inclui essa função principal;

• como numeração da cadeia principal a que atribui o menor número possível a essa função principal;

• que a terminação do nome do composto deve obedecer a essa função principal.

(As demais funções serão consideradas “secundárias”, isto é, apenas como ramificações da cadeia

em que está a função principal.)

Segundo a IUPAC, a ordem de preferência na escolha da função principal é a seguinte:

Desse modo, o penúltimo exemplo terá o seguinte nome:

Para o último exemplo:

EXEMPLO I:

EXEMPLO II:

O USO E O ABUSO DE VITAMINAS

 

A questão da solubilidade é muito importante do ponto de vista biológico. Veja o caso das vitaminas. Elas são indispensáveis à nossa alimentação, pois regulam muitos processos vitais em nosso organismo. Quanto à solubilidade, as vitaminas se dividem em: • hidrossolúveis: são as que se dissolvem na água e não se dissolvem em substâncias orgânicas, como, por exemplo, as “gorduras” existentes em nosso organismo. Por exemplo, a vitamina C:              A presença de vários grupos OH garante que a vitamina C seja solúvel em água (hidrossolúvel). • lipossolúveis (lipo = gordura): são as que não se dissolvem na água, mas se dissolvem nas“gorduras”. Por exemplo, a vitamina A:          A predominância da cadeia carbônica e o fato de ter apenas um grupo OH fazem com que a vitamina A não seja solúvel em água, mas solúvel em compostos gordurosos (lipossolúvel). A vitamina C é encontrada em frutas cítricas, brócolis, tomate etc. A falta dessa vitamina pode ocasionar, por exemplo, o escorbuto, doença que vitimou muitos marinheiros na época das Grandes Navegações e dos descobrimentos (viagens de Vasco da Gama, Pedro Álvares Cabral etc.). O excesso de vitamina C parece não ser prejudicial ao organismo, pois, sendo ela hidrossolúvel, qualquer exces so será rapidamente eliminado pela urina. A vitamina A é encontrada no fígado do boi, dos peixes e também na gema de ovos, no espinafre etc. A falta dessa vitamina pode causar a cegueira noturna, pele seca, baixa resistência a infecções etc. O consumo excessivo de vitamina A pode ser prejudicial, pois, sendo lipossolúvel, ela é retida no organismo, principalmente no fígado, produzindo dores de cabeça, insônia, perda de cabelos etc. QUESTÃO DO ENEM (Enem) O armazenamento de certas vitaminas no organismo apresenta grande dependência de sua solubilidade. Por exemplo, vitaminas hidrossolúveis devem ser incluídas na dieta diária, enquanto vitaminas lipossolúveis são armazenadas em quantidades suficientes para evitar doenças causadas pela sua carência. A seguir são apresentadas as estruturas químicas de cinco vitaminas necessárias ao organismo. Dentre as vitaminas apresentadas na figura, aquela que necessita de maior suplementação diária é a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. Resposta: [C] Quanto maior a quantidade de grupos OH, mais hidrossolúvel será a vitamina, devido à sua interação com a água. Sendo assim, a vitamina que necessita de maior suplementação será a III.

QUESTÃO AUTORAL - HIDROGÊNIO VERDE

 

PILHA DE ALESSANDRO VOLTA

A pilha de Volta, que foi a primeira pilha elétrica, era formada por discos de zinco e de prata intercalados e conectados por um fio condutor, além de um disco umedecido em salmoura

Luigi Galvani (1737-1798) publicou em 1791 uma pesquisa em que ele havia dissecado uma rã e observado que quando dois metais diferentes entravam em contato com ela, os músculos da coxa da rã sofriam contrações. Galvani acreditava que os músculos da rã armazenavam a energia e os metais eram apenas condutores.

No entanto, o físico italiano Alessandro Giuseppe Anastasio Volta (1745-1827) não acreditava nisso. Ele realizou novamente essa experiência de Galvani e repetiu uma série de experimentos, utilizando metais diferentes. A sua conclusão foi de que a eletricidade não se originava dos músculos do animal, mas sim do contato entre os metais distintos, e a rã apenas reagia a essa eletricidade externa. Tanto que se fosse utilizado o mesmo metal, os músculos da rã não se contraíam.

Volta estava correto e, para comprovar sua teoria, construiu a primeira pilha elétrica em 1800. Uma pilha é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica, ou seja, reações de oxirredução entre metais distintos que transferem elétrons um para o outro, gerando um fluxo de corrente elétrica que pode ser aproveitado.

A pilha de Volta, também conhecida como pilha voltaica (ou ainda, pilha galvânica), é formada por discos intercalados de dois metais diferentes. Por exemplo, são colocados um disco de prata, um disco de zinco por cima e um disco de papelão embebido em uma solução de salmoura. Continua realizando essa montagem intercalada: disco de prata/ disco de zinco/disco umedecido até formar uma coluna alta, mas que consegue se sustentar; por último, as extremidades da pilha são ligadas com um fio condutor externo.

Assim, esse dispositivo recebeu esse nome porque realmente era uma “pilha”, isto é, discos empilhados formando uma coluna.

Os discos de metais foram denominados por Volta de condutores secos ou de primeira classe, enquanto o embebido em salmoura foi denominado de condutor úmido ou de segunda classe.

Alessandro Volta jurou fidelidade ao governo invasor da Itália, de Napoleão Bonaparte, e, em 1801, realizou para ele uma demonstração de sua pilha na Academia de Ciências de Paris.

Além de uma medalha de ouro e de 2000 escudos de ouro, Alessandro Volta ainda foi nomeado senador do Reino da Itália em 1810, com o título de conde.

 

QUESTÕES DO ENEM - ELETROQUÍMICA

 

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PRATICANDO O ENEM

Os pesticidas modernos são divididos em várias classes, entre as quais se destacam os organofosforados, materiais que apresentam efeito tóxico agudo para os seres humanos. Esses pesticidas contêm um átomo central de fósforo ao qual estão ligados outros átomos ou grupo de átomos como oxigênio, enxofre, grupos metoxi ou etoxi ou um radical orgânico de cadeia longa. Os organofosforados são divididos em três subclasses: Tipo A, na qual o enxofre não se incorpora na molácula; Tipo B, na qual o oxigênio, que faz dupla ligação com fósforo, é substituído pelo enxofre; e Tipo C, no qual dois oxigênios são substituídos por enxofre.

BAIRD, C. Química Ambiental. Bookmam. 2005.

Um exemplo de pesticida organofosforado Tipo B, que apresenta grupo etoxi em sua fórmula estrutural, está representado em:

1. A
    
   
   

   
   

   
   

2. B
    
   
   

   
   

   
   

3. C
    

   
   

   figura (Foto: enem)

   
   

4. D
    
   

   
   

   
   

5. E
    
   

resolução

Nos organofosforados do tipo B, o oxigênio que faz dupla ligação com fósforo é substituído pelo enxofre. Sabendo que o radical etoxi apresenta a seguinte representação: - O-CH2-CH3. Podemos concluir que a única alternativa correta é a letra E.

NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS - EXERCÍCIO COM RESPOSTAS

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QUESTÕES DE TERMOQUÍMICA (ENEM)

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HIDROGÊNIO VERDE

     

O hidrogênio é o elemento químico mais abundante no Universo, presente em 75% da massa que constitui o cosmo. No planeta Terra, é o terceiro elemento mais abundante na superfície e tornou-se um vetor energético fundamental para um planeta mais sustentável. O método utilizado para obtenção do hidrogênio verde é a eletrólise da água. Ao ser isolado, pode ser usado em segmentos difíceis de eletrificar através das tecnologias convencionais.

O que é Hidrogênio Verde

      O hidrogênio verde é produzido através de fontes de energia limpas e renováveis, como as de matriz hidrelétrica, eólica, solar, entre outras. Deste modo, não há emissão de carbono durante o processo.

   O hidrogênio verde pode ser usado diretamente como combustível em células a combustível (fuel cells), além de servir como matéria-prima para a síntese de outros produtos, como por exemplo amônia verde, aço e metanol. 

   O elemento é considerado fundamental para a transição energética pelo crescente comprometimento internacional com a agenda da mudança climática. O Acordo de Paris e os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU traçaram metas para a descarbonização do planeta. Os signatários projetam que o hidrogênio verde substitua o petróleo e o gás natural e se torne o principal recurso energético até 2050.

Como se produz o Hidrogênio Verde?

     Na planta de hidrogênio verde, sua obtenção é feita a partir da quebra das moléculas de água, por meio de um processo químico chamado eletrólise. Uma corrente elétrica é usada para quebrar as ligações químicas existentes entre o hidrogênio e o oxigênio. Esse é considerado um método verde, desde que a eletricidade utilizada seja obtida a partir de fontes de energia limpas e renováveis.

Como se armazena o Hidrogênio Verde?

    O armazenamento do hidrogênio já conta com processos seguros e minuciosos devido à alta volatilidade e inflamabilidade. Ele pode ser armazenado e transportado, por exemplo, como gás em cilindros pressurizados, como líquido a baixas temperaturas, ou mesmo na forma de amônia. A amônia é produzida combinando o hidrogênio com gás nitrogênio obtido do ar atmosférico. Neste caso, o hidrogênio verde pode ser extraído do composto quando chega no destino, ou pode ser utilizado diretamente na forma de amônia.

Onde o Hidrogênio Verde pode ser usado?

   O hidrogênio pode ser utilizado em sua forma gasosa ou convertido em amônia, por exemplo, servindo como matéria-prima essencial para os setores siderúrgico, de refino de petróleo e fertilizantes. Pode também ser utilizado como combustível para navios, aviação e veículos, bem como, para fabricação do aço verde e metanol verde.

Quais as vantagens e desvantagens do Hidrogênio Verde?

     O uso do hidrogênio verde como chave da transição energética do planeta é sua principal vantagem, mas há outras: Tem grande potencial no setor de transportes, produção de amônia, metanol e aço, além de não ser tóxico.

    Por outro lado, o custo de produção do hidrogênio verdade ainda é elevado, sendo o preço da energia o principal determinante no seu valor. Um outro fator relevante na composição do preço do hidrogênio é o investimento necessário (CAPEX). Eventuais avanços regulatórios, científicos e tecnológicos serão determinantes na contribuição da geração em escala, tornando seu preço mais competitivo. Certificações de descarbonização e redução de emissões também são fatores essenciais para tornar esse produto mais atrativo para o mercado.

Qual a diferença entre o Hidrogênio Verde e o Hidrogênio Azul?

    A principal diferença entre o hidrogênio verde e o azul está no processo de obtenção do elemento e em seu impacto ambiental. A produção de hidrogênio verde leva em conta a utilização de energia limpa em seu processo e não gera emissões de carbono. Já o hidrogênio azul utiliza combustíveis fósseis em sua produção, o que impede a redução da dependência energética do gás metano e leva à emissão de dióxido de carbono.

   Uma das formas de obtenção do hidrogênio azul se dá a partir de compostos como o metano, por exemplo, realizando um processo químico chamado reforma para obter hidrogênio por um lado e dióxido de carbono por outro. As emissões poluentes são minimizadas pela captura do dióxido de carbono de vários processos, resultando em um menor impacto negativo sobre o meio ambiente, no entanto, os sistemas de captura de CO₂ têm uma eficiência de 60 a 65%, e, portanto, uma quantidade entre 30 a 35% de dióxido de carbono ainda são emitidos durante o processo.  Há também o hidrogênio cinza, onde as emissões de poluentes são ainda maiores, e corresponde a maior parte do hidrogênio produzido mundialmente.

      Enquanto o hidrogênio azul emite cerca de 3,5-4 kgCO₂ /kg H₂, o hidrogênio cinza conta com emissão de 10 kgCO₂ /kg H₂. O hidrogênio verde não emite CO₂.

Hidrogênio Verde no mundo

      Os países que estão desenvolvendo os maiores projetos de produção de hidrogênio verde no mundo atualmente são a Espanha, Austrália, Alemanha, Holanda, China, Arábia Saudita e Chile. Existe uma série de projetos que estão sendo planejados ao redor do mundo. 

      Na Espanha, por exemplo, a Iberdrola construiu a maior planta industrial de hidrogênio verde da Europa, com 20MW de eletrólise já em operação desde 2022. Além disso, a Iberdrola também possui uma planta de hidrogênio verde para mobilidade urbana em funcionamento na zona franca de Barcelona, com 2,5MW de capacidade instalada. Na Austrália, existem propostas para a construção de vários projetos em seu território, que conta com recursos energéticos renováveis, especialmente energia eólica e solar. Na América do Sul, o Chile foi o primeiro país da América Latina a apresentar uma estratégia nacional de hidrogênio verde, em novembro de 2020. Além desses exemplos, várias empresas em diversos países, incluindo o Brasil estão trabalhando no desenvolvimento de projetos que possam fazer uso de todo o potencial brasileiro para esse negócio. É esperado que, ainda em 2024, o Brasil seja o país latino-americano referência no desenvolvimento de projetos de hidrogênio renovável.

Hidrogênio verde no Brasil

    Com a maior parte da matriz elétrica baseada em fontes renováveis e a expectativa de expansão do segmento, com o desenvolvimento de novas tecnologias como a eólica offshore, o Brasil tem condições de se tornar protagonista na produção de hidrogênio verde para atendimento à demanda interna e exportação. O Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) do Brasil, em fevereiro de 2021, apontou o hidrogênio verde como um dos temas prioritários para pesquisa e desenvolvimento no país.

     A Neoenergia contribui para o setor elétrico brasileiro, e por meio do departamento próprio de hidrogênio verde, vem assinando memorandos de entendimento para o desenvolvimento de projetos de hidrogênio verde. Por exemplo, até o fim do 1º semestre de 2023 a companhia possuía acordos com a Prumo, holding controlada pela EIG, focada no Porto do Açu, no Rio de Janeiro; com o governo do Rio Grande do Sul, para o Porto de Rio Grande; além dos governos de Pernambuco, do Ceará e do Rio Grande do Norte.

Por que o uso de hidrogênio verde no setor de transportes é relevante no contexto brasileiro?

       Embora no Brasil os veículos leves já contem com a opção do etanol como combustível, considerada neutra em carbono, existe um consumo enorme de combustíveis fósseis de veículos que não são compatíveis com o etanol, como caminhões pesados, ônibus, embarcações e aviões. 

     Para esses nichos específicos do setor de transportes que não podem ser totalmente descarbonizados através dos biocombustíveis, a mitigação das emissões de CO₂ provavelmente virá de uma gama diversificada de soluções, a qual incluirá eletrificação e células a combustível a hidrogênio verde para os veículos cujas características sejam compatíveis com o desenvolvimento tecnológico atual de tais tecnologias. Os combustíveis verdes (derivados do hidrogênio verde) são as versões sintéticas quimicamente idênticas aos combustíveis fósseis, porém produzidos com base em energia renovável e hidrogênio verde, e podem ser usados em mais curto prazo, visto que são compatíveis com as redes de distribuição de combustíveis e com os motores a combustão dos veículos atuais.

    Embora os combustíveis verdes que são compostos também por carbono emitam CO₂ quando queimados nos motores, em seu processo de combustão, o hidrogênio reagirá com o CO₂ capturado de fontes biogênicas ou inevitáveis, o que neutraliza em quase 100% as emissões que ocorrerão após a queima.