A química na sociedade, na tecnologia e no ambiente

Ao queimar gasolina, gás natural ou carvão, emite-se para a atmosfera um gás que reforça o efeito de estufa. Que gás é esse? Explica numa frase simples em que consiste o efeito de estufa.

A caldeira de uma habitação queima metano de acordo com a equação $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$.

1. a) Que produto desta combustão contribui para o efeito de estufa?
2. b) Se a caldeira estiver mal regulada e queimar o gás de forma incompleta, por que razão é pior para o ambiente e também para a fatura energética? Justifica ambas as respostas.

O efeito de estufa não é prejudicial em si mesmo: sem ele, a temperatura média da Terra estaria muito abaixo de zero. Explica a diferença entre o efeito de estufa natural e o «aumento do efeito de estufa» referido nas notícias, indicando que atividade humana o está a provocar.

Uma central térmica queima carvão para produzir eletricidade.

1. a) Refere dois problemas ambientais associados a essa combustão e explica a reação ou o processo químico que origina cada um deles.
2. b) Propõe duas formas alternativas de obter eletricidade que evitem esses problemas e justifica porquê.

Um automóvel a gasolina emite cerca de $120\ \text{g}$ de dióxido de carbono por cada quilómetro percorrido, e percorre $15\,000\ \text{km}$ por ano.

1. a) Calcula quantos quilogramas de dióxido de carbono emite num ano.
2. b) Um comboio elétrico emite cerca de $40\ \text{g}$ por passageiro e quilómetro: calcula as emissões desse mesmo trajeto anual feito de comboio e compara-as.
3. c) Explica de que modo o dióxido de carbono contribui para as alterações climáticas e por que razão a redução das emissões dos transportes é uma prioridade.

O gradeamento de uma varanda acaba por ficar coberto, com os anos, por uma camada castanho-avermelhada. Como se chama esse processo e essa substância castanha? De que duas coisas necessita o ferro para oxidar?

Indica duas formas habituais de proteger um portão de ferro da oxidação e explica como atua cada uma delas.

Numa experiência colocam-se três pregos de ferro em três tubos: o tubo 1, com água da torneira e aberto ao ar; o tubo 2, com ar seco no interior e bem tapado; o tubo 3, com água fervida e uma camada de azeite por cima para a isolar do ar. Ao fim de uma semana, apenas o prego do tubo 1 oxidou. A figura mostra a montagem dos três tubos:

Explica o que demonstra cada tubo sobre as condições necessárias à corrosão do ferro.

O quadro de muitas bicicletas é pintado, ou seja, coberto por uma fina camada de tinta. A figura mostra um corte do quadro:

1. a) Como é que essa camada protege o ferro do contacto com o ar e com a humidade?
2. b) Se a bicicleta se riscar e o ferro ficar visível, por que razão a ferrugem ataca precisamente na zona riscada? Relaciona este facto com as condições necessárias à corrosão.

Planifica uma atividade experimental para demonstrar que o ferro precisa simultaneamente de água e de oxigénio para oxidar.

1. a) Materiais que usarias.
2. b) Montagem dos tubos de ensaio: o que contém cada um e que variáveis controlas.
3. c) O que esperas observar ao fim de alguns dias em cada tubo.
4. d) Conclusão da experiência e duas formas de proteger uma bicicleta que se possam deduzir a partir dela.

Os navios com casco de aço têm blocos de zinco aparafusados que se vão desgastando com o tempo e são substituídos periodicamente, como se mostra na figura:

1. a) Explica o que acontece ao zinco enquanto o casco de ferro permanece intacto.
2. b) Por que razão faz sentido «sacrificar» um metal para proteger o outro?
3. c) Compara este método com pintar o casco: o que têm em comum e em que diferem?

Indica duas substâncias ácidas que tenhas na cozinha da tua casa e explica como sabes que são ácidas (pelo sabor, pelo cheiro ou pela sua utilização).

A lixívia e o amoníaco usados na limpeza são substâncias básicas, o oposto dos ácidos. Por que razão devem ser manuseados com cuidado? Refere outro produto de uso quotidiano que seja básico.

Depois de uma refeição pesada, o Tomás toma um antiácido para a azia. Sabendo que o sumo gástrico do estômago é ácido:

1. a) Como atua o antiácido?
2. b) Como se chama a reação entre um ácido e uma base?

O que são as chuvas ácidas? Indica os gases provenientes das combustões de fábricas e automóveis que as provocam e refere um efeito que causem no ambiente.

Ao misturar vinagre com bicarbonato num copo, ocorre uma efervescência intensa.

1. a) Que gás se liberta nessa reação?
2. b) Refere uma aplicação doméstica ou uma atividade de feira de ciências que tire partido desta reação.
3. c) Indica que tipo de substância é o vinagre e que tipo é o bicarbonato.

A chuva «normal» já é ligeiramente ácida, com um pH de cerca de $5,6$, porque o dióxido de carbono do ar se dissolve nas gotas. A chuva ácida, por outro lado, pode descer até a um pH de $4$ ou menos. Observa a escala de pH da figura:

1. a) Que poluentes tornam a chuva muito mais ácida do que o normal?
2. b) De que atividades provêm esses poluentes?

Os antiácidos efervescentes contêm bicarbonato e um ácido sólido entre os seus ingredientes; ao colocar a pastilha na água, ambos reagem.

1. a) Por que razão se formam bolhas ao dissolver a pastilha?
2. b) Relaciona o alívio da azia com a reação que ocorre a seguir, entre o antiácido dissolvido e o excesso de ácido do estômago.

As estátuas de mármore e as fachadas de pedra calcária ($\text{CaCO}_3$) desgastam-se mais rapidamente em cidades com muita poluição do que no campo.

1. a) Explica o efeito da chuva ácida sobre o carbonato de cálcio da pedra.
2. b) Justifica por que razão em zonas rurais afastadas de fábricas o desgaste é muito menor.
3. c) Propõe duas medidas para travar esta degradação do património e justifica-as: uma a curto prazo sobre os edifícios e outra a longo prazo sobre a origem do problema.

Para recuperar lagos acidificados pela chuva ácida, adiciona-se-lhes calcário moído por via aérea.

1. a) Explica, com base no que sabes sobre ácidos e bases, por que razão o calcário ajuda a recuperar o lago.
2. b) Como se chama o tipo de reação que ocorre?
3. c) Justifica por que razão esta solução de emergência não substitui a redução das emissões de dióxido de enxofre e de óxidos de azoto na origem.

Desafio do tema. Como influenciam as condições de uma reação a emissão de gases e como se relaciona isso com o nosso ambiente? Torna-te um investigador químico a partir da tua cozinha.

Fase 1: A equação. Escreve e acerta a reação entre o bicarbonato de sódio e o vinagre (ácido acético): $\text{NaHCO}_3 + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

Fase 2: Cinética caseira. Mede com o cronómetro do telemóvel ($t \pm 0,5\text{ s}$) o tempo que demora a completar-se a efervescência de meia colher de bicarbonato em $50\text{ mL}$ de vinagre a três temperaturas: fria ($10\,^{\circ}\text{C}$), ambiente ($20\,^{\circ}\text{C}$) e quente ($40\,^{\circ}\text{C}$). Reúne os dados numa tabela indicando as incertezas e elabora um gráfico do tempo em função da temperatura, justificando o resultado de acordo com a teoria das colisões.

Fase 3: Impacto ambiental. Entra no site da REN (Redes Energéticas Nacionais) ou da APA (Agência Portuguesa do Ambiente) e consulta a contribuição de fontes emissoras de $\text{CO}_2$. Redige um relatório breve integrando os teus resultados experimentais com uma proposta fundamentada sobre a importância de controlar as reações de combustão a nível industrial para reduzir a pegada de carbono.

Será valorizado:

• Acerto correto da reação química identificando reagentes e produtos.

• Rigor no tratamento experimental: tabela com incertezas e gráfico claro.

• Justificação científica do fator cinético analisado.

• Qualidade da proposta ambiental relacionada com os dados consultados.

Que tipo de energia armazena uma pilha e em que tipo de energia a transforma quando acende uma lanterna? Explica por que razão dizemos que a reação química que ocorre dentro da pilha é uma reação «útil».

As pilhas recarregáveis do comando da consola podem ser usadas centenas de vezes antes de se estragarem.

1. a) O que significa que a reação química de uma pilha recarregável seja «reversível»? O que faz o carregador?
2. b) Por que razão as pilhas gastas, recarregáveis ou não, não devem ser deitadas no lixo comum?

Na aula de Ciências/Tecnologia constrói-se uma pilha caseira espetando um elétrodo de cobre e outro de zinco num limão: ao ligar um pequeno LED, este acende fracamente. A montagem é a indicada na figura:

1. a) De onde provém a energia que acende o LED? Que tipo de reação a fornece?
2. b) Que papel desempenha o sumo ácido do limão na montagem?
3. c) Prevê o que acontecerá se forem ligados três limões em série e explica em que medida as pilhas comerciais se assemelham a estes «limões melhorados».

As baterias dos carros elétricos armazenam energia através de reações químicas reversíveis, tal como uma pilha recarregável gigante.

1. a) Explica a vantagem ambiental do uso de uma bateria deste tipo em comparação com a queima de gasolina num motor.
2. b) Por que razão é importante que a eletricidade usada para carregar a bateria provenha de fontes renováveis? O que aconteceria se fosse carregada a queimar carvão?
3. c) As baterias contêm metais como o lítio ou o cobalto: justifica por que razão a reciclagem de baterias é uma parte essencial da solução e não um pormenor secundário.