domingo, 11 de março de 2018
O TRATAMENTO DA ÁGUA
A água é
indispensável à vida humana: além de bebermos, usamos a água para cozer os alimentos e para a higiene pessoal e doméstica; é importante para a
agricultura; é utilizada em grandes quantidades e para diversos fins pelas
indústrias; e assim por diante.
A água própria para se beber é denominada água potável. Não precisa ser pura,
na conceituação química, isto é, conter somente moléculas de H2O,
mas é necessário que ela esteja límpida; não pode conter terra nem
outros materiais em suspensão; pode conter somente vestígios de sais em
solução, que lhe conferem algum sabor (diferente da água destilada);
precisa estar aerada, ou seja, conter um pouco de ar dissolvido, dando
ao paladar uma sensação de “água leve”; não deve conter microrganismos que
possam causar doenças. Evidentemente, essa água será também apropriada para
outros usos domésticos, como: cozer alimentos, lavar roupas e utensílios domésticos,
tomar banho etc.
Afortunada seria a cidade que dispusesse de “fontes de água pura”, com todas as
características da água potável. Infelizmente, para satisfazer o enorme consumo
das grandes cidades, é preciso retirar a água de lagos ou de rios, que, em
geral, não é potável — tendo, por isso, de ser convenientemente tratada.
O tratamento da água para o consumo público segue, em geral, os passos
mostrados no esquema dado a seguir:
• a água é bombeada de um lago ou rio (I) até um tanque (II), onde
recebe produtos químicos, em geral uma mistura de Al2(SO4)3
e Ca(OH)2.
• a água passa por uma câmara de floculação ou coagulação (III). Neste processo as partículas sólidas se aglomeram em
flocos para que sejam removidas mais facilmente.
A floculação consiste na formação e
precipitação de hidróxido de alumínio (Al2(OH)3) que
é insolúvel em água e “carrega” as impurezas para o fundo do tanque.
Primeiramente, o pH da água tem que
ser elevado pela adição ou de uma base diretamente, ou de um sal básico
conhecido como barrilha (carbonato de sódio):
base:
NaOH(s) → Na+(aq) +
OH-(aq)
sal básico:
Na2CO3(s) → 2
Na+(aq) + CO32-(aq)
CO32-(aq) +
H2O(l) → HCO3-(aq) +
OH-(aq)
Após o ajuste do
pH, adiciona-se o sulfato de alumínio, que irá dissolver na água e depois
precipitar na forma de hidróxido de alumínio.
dissolução:
Al2(SO4)3(s)
→ 2 Al3+(aq) + 2 SO43-(aq)
precipitação:
Al3+(aq) +
3 OH-(aq) → Al(OH)3(s)
O Al(OH)3 produzido forma “flocos” ou “coágulos” gelatinosos e
insolúveis em água; esses flocos vão “agarrando” as partículas (terra em
suspensão, restos de folhas etc.) que estão sendo arrastadas pela água.
- a água vai então para um tanque de decantação ou sedimentação (IV), onde circula lentamente, dando tempo para que o Al(OH)3 precipite, arrastando consigo as partículas em suspensão existentes na água, os flocos formados vão sedimentando no fundo do tanque “limpando” a água.
- a seguir, a água passa por um filtro de areia (V), que retém as partículas menores de Al(OH)3 e outras impurezas, nessa etapa a água da parte superior do tanque de sedimentação passa por um filtro que contém várias camadas de cascalho e areia, e assim retiram as impurezas menores.
- finalmente, a água passa por um clorador (VI), onde é introduzido o cloro, que mata os microrganismos. Ocorre a desinfecção: onde é adicionado na água um composto bactericida e fungicida, como por exemplo o hipoclorito de sódio (água sanitária, NaClO), conhecido como “cloro”.
Demanda bioquímica de oxigênio ou demanda biológica de oxigênio (DBO) ou carência bioquímica de oxigênio (CBO)
DBO
corresponde à quantidade de oxigênio necessária para ocorrer a oxidação da
matéria orgânica biodegradável sob condições aeróbicas. É a quantidade de
oxigênio utilizada na oxidação bioquímica da matéria orgânica, num determinado
período de tempo. A Demanda Bioquímica de Oxigênio é o parâmetro mais empregado
para medir a poluição, a
determinação de DBO é importante para verificar-se a quantidade de oxigênio
necessária para estabilizar a matéria orgânica.
Esta
medida da quantidade de oxigênio consumido no processo biológico de oxidação da
matéria orgânica permite chegar à conclusão:
"Grandes quantidades de
matéria orgânica utilizam grandes quantidades de oxigênio, assim, quanto maior
o grau de poluição, maior a DBO".
O
valor da Demanda Bioquímica de Oxigênio é usado para estimar a carga orgânica
dos efluentes e dos recursos hídricos, e com estes valores é possível calcular
qual a necessidade de aeração
(oxigenação) para degradar esta matéria orgânica nas Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s).
Processos de transformação da matéria orgânica que permitem determinar a DBO:
- Demanda carbonácea (presença de CO2): inicialmente os microorganismos utilizam o oxigênio dissolvido (OD) para transformar o carbono em CO2;
- Demanda nitrogenada (nitratos e nitritos): os microorganismos utilizam o oxigênio dissolvido (OD) para transformar os compostos nitrogenados em nitratos (NO3-) e nitritos (NO2-).
Os
produtos mais comuns envolvidos na degradação anaeróbia são gás carbônico,
metano, amônia, ácidos graxos, mercaptanas (tio-álcoois), fenóis e aminoácidos.
A total depleção do oxigênio dissolvido ocasiona na morte da biota aquática dependente do oxigênio e eutrofização* do
corpo d'água.
Como fatores químicos, físicos e biológicos que
determinam a DBO, citamos:
I) oxigênio dissolvido
II) Microrganismo: deve existir
um grupo misto de microrganismo (denominado de semente), que seja capaz de
oxidar a matéria orgânica em água e gás carbônico.
III) Nutrientes: como nitrogênio,
fósforo, enxofre, magnésio, ferro e cálcio são indispensáveis para garantia de
microrganismo vivos durante todo o período de incubação.
IV) Temperatura: qualquer reação
bioquímica, tem como fator de importância a temperatura, que aumenta ou diminui
a velocidade da reação de oxidação.
V) pH: as reações que ocorrem na
DBO, para garantia de sobrevivência dos microrganismos, tem como faixa ideal de
pH de 6,5 a 8,5.
VI) Tempo: para oxidação completa
da matéria orgânica são necessários cerca de 20 dias, mas convencionou-se que,
o período de incubação é de 5 dias, neste período aproximadamente é 70% da matéria
orgânica é oxidada.
VII) Tóxicos: A presença de
mercúrio, cobre, zinco, cádmio, chumbo, cianetos, formaldeídos, influenciam no
sistema enzimático dos microrganismos, podendo leva-los à morte.
O ESGOTO DOMÉSTICO
O DBO é medido a uma temperatura de 20°C (temperatura
padrão), a essa temperatura a água pura tem 10ml/L de oxigênio dissolvido!
Peixes sensíveis, por exemplo, precisam de 5 a 6 ml/L de oxigênio para
sobreviverem, enquanto que peixes mais resistentes, como o bagre, sobrevivem em
2 a 3 ml/L de oxigênio dissolvidos na água, ficando assim evidente que a vida
aquática depende da presença de oxigênio no meio aquático.
O esgoto
doméstico precisa, para ser degradado, de aproximadamente
300ml/L de oxigênio (DBO). Após tratamento, o efluente resultante tem em torno
de apenas 30 ml/L de DBO, não causando danos ao meio ambiente se for disposto
corretamente e atendendo as exigências legais.
O valor da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO),
é usado para estimar a carga orgânica dos efluentes e dos recursos hídricos,
com esse valor é possível identificar a necessidade de aeração (oxigenação)
para degradar essa matéria orgânica nas ETE's
EM RESUMO:
A DBO (ou CBO) é a
quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica biodegradável
presente na água!
*A eutrofização ou
eutroficação é o crescimento excessivo de plantas aquáticas, para níveis que
afete a utilização normal e desejável da água, o fator substancial para este
aumento é a maior concentração de nutrientes, essencialmente o nitrogênio e
fósforo.
domingo, 4 de março de 2018
TEMA DE ENEM: A DESTRUIÇÃO DA OZONOSFERA!
A
ozonosfera (camada de ozônio ou camada de ozono) possui um vilão, os clorofluorocarbonetos (clorofluorcarboneto, clorofluorcarbono ou CFC).
O CFC é um
composto baseado em carbono que contém cloro e flúor, responsável pela redução
da camada de ozônio, e antigamente usado como aerossóis e gases para
refrigeração, sendo atualmente proibido seu uso em vários países.
Estes
compostos pertencem à função orgânica derivados halogenados obtidos
principalmente pela halogenação do metano. Entre as principais aplicações se
destacam o emprego como solventes orgânicos, gases para refrigeração e
propelentes em extintores de incêndio e aerossóis.
São
derivados dos hidrocarbonetos saturados obtidos mediante a substituição de
átomos de hidrogênio por átomos de cloro e flúor.
Quando começou a ser utilizado, o FREON, o mais
conhecido CFC, parecia a solução perfeita aos problemas da refrigeração, por
não se dividir e não causar danos ao seres vivos, muito melhor que o produto
anteriormente utilizado, a AMÔNIA. Porém, atualmente descobriu-se que os CFC
sofrem fotólise quando submetidos à radiação UV (ultravioleta),
dividindo-se na altura da camada de ozono onde a presença desse raios são
constantes:
O
Radical Livre Cloro que se forma, logo reage com o Ozônio, o decompondo em
O2 (oxigênio gasoso) e CℓO (monóxido de
cloro):
Cℓ + O3 → O2 + CℓO
O
CℓO então pode reagir com outra molécula de O3, formando duas
moléculas de O2 e deixando o Radical Livre Cℓ pronto para repetir o
ciclo reacional:
CℓO + O3 → 2 O2 + Cℓ
Em
Resumo:
CFC + Luz + 2 O3
→ 3 O2 + Cℓ
O Ciclo prossegue até que o cloro
se ligue a uma substância diferente de O3 que forme uma
substância resistente à fotólise ou uma substância mais densa (que leve o Cℓ da
camada de ozônio para uma mais baixa). Esse
fenômeno causa a destruição na camada de ozônio, o que aumenta a entrada de
raios UV na atmosfera causando grandes problemas como o câncer de
pele, catarata, diminuição do fitoplâncton e redução das colheitas.
Existem hoje vários
projetos para diminuir a utilização dos CFC, mas eles têm sido dificultados
pelo seu uso principalmente na refrigeração. Uma das alternativas tem sido os hidroclorofluorocarbonetos (HCFC), haloalcanos em que nem
todos os hidrogênios foram substituídos por cloro ou flúor. Seu impacto
ambiental tem sido avaliado como sendo de apenas 10% do dos CFC. Outra
alternativa são os hidrofluorcarbonetos (HFC) que não
contêm cloro e são ainda menos prejudiciais à camada de ozônio, porém
apresentam alto potencial de aquecimento global, ou seja, eles contribuem para
o aumento do efeito estufa.
COMPOSTOS ASSIMÉTRICOS SEM CARBONO QUIRAL
Para que um
composto consiga desviar o plano de luz polarizada, ou seja, possuir atividade
óptica, a substância deve ser assimétrica. Uma forma fácil de identificar
assimetria do carbono é reparar se seus quatro ligantes são diferentes, caso
isto aconteça podemos dizer que o carbono é quiral ou assimétrico e a tal
atividade óptica existe no composto!
Porém nem tudo
é um mar de rosas! Os compostos alênicos e os cíclicos são orgânicos que
possuem assimetria, mas de uma forma bem diferente.
Compostos
alênicos
O aleno (propadieno) é o mais simples dos alcadienos:
Seus
derivados apresentarão atividade óptica desde que:
Utilizando o
modelo espacial de Le Bel e Van’t Hoff, temos:
Note
que essa molécula é assimétrica e não-superponível em relação à imagem
que ela teria no espelho plano. Consequentemente, teremos os isômeros dextrogiro,
levogiro e o racêmico, que podemos representar abreviadamente da
seguinte maneira:
Compostos
cíclicos
Esse
é um caso interessante que merece nossa atenção, pois surgem simultaneamente a isomeria óptica e a
geométrica: o isômero cis é inativo; na forma trans, há isomeria
óptica, aparecendo os isômeros dextrogiro, levogiro e o racêmico.
TODO CUIDADO É POUCO AO SE FALAR DE ISOMERIA! BONS ESTUDOS!
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