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Texto 1 sobre a água

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  • Qumica e Ambiente

    A gua

    1 - Introduo

    uma molcula to simples, formada por dois tomos de hidrognio

    ligados covalentemente a um tomo de oxignio, de importncia

    crucial para a vida na Terra. A nossa vida e a de todos os seres

    vivos no nosso planeta dependem deste lquido a que chamamos gua e que um

    conjunto dessas molculas.

    gua

    Se tivermos escassez dela podemos morrer mas, em excesso, pode tambm afogar-

    nos. Quando h demasiada gua presente a vida dos seres vivos terrestres torna-se difcil

    ou impossvel passando a vida a ser dominada por seres vivos aquticos.

    Existe muita gua no nosso planeta, porm, muita dela no se encontra no estado

    lquido ou ento tem substncias dissolvidas que a torna imprpria para a maioria dos

    usos.

    A maioria da gua que usamos diariamente no pura, isto , no constituda

    exclusivamente por molculas de gua. Uma vez que a gua dissolve uma enorme

    quantidade de substncias devemos limitar as substncias dissolvidas, no seu tipo e

    quantidade, a nveis seguros para a vida.

    Neste captulo alm de analisar questes relacionadas com as propriedades qumicas

    e fsicas da gua, procurar-se- dar respostas a questes como:

    1. Por que razo h falta de gua, sendo um composto to abundante?

    2. Como que a gua utilizada e reutilizada?

    3. Quais as diferenas entre gua limpa ou pura e gua poluda?

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  • 4. Como se mede a poluio da gua?

    5. O que fazer para garantir que as reservas de gua se mantm puras?

    6. Conseguiremos usar a enorme quantidade de gua dos oceanos?

    da responsabilidade de todos assegurar a qualidade das reservas e fornecimento de

    gua. Os governos tm vindo a legislar sobre a qualidade dos efluentes aquosos que so

    devolvidos ao ambiente, bem como acerca da qualidade de gua fornecida para beber.

    A gua a substncia mais abundante superfcie da Terra. Os oceanos, cuja

    profundidade mdia de cerca de 4 km, cobrem cerca de 72% da sua superfcie, sendo

    97,5% da gua total do planeta. Apenas 2,5% a chamada gua doce.

    A gua dos oceanos contm uma enorme variedade de substncias dissolvidas,

    apresentadas na Tabela 1.

    Tabela 1 Composio da gua do mar principais constituintes inorgnicos.

    Componente Concentrao (mg / kg)

    Sdio (Na) 10760

    Magnsio (Mg) 1294

    Clcio (Ca) 413

    Potssio (K) 387

    Estrncio (Sr) 8

    Cloreto (Cl) 19353

    Sulfato (SO42) 2712

    Carbonato de hidrognio (HCO3) 142

    Brometo (Br) 67

    Boro (B) 4

    Fluoreto (F) 1

    Uma outra espcie importante dissolvida na gua do mar, o oxignio molecular. A

    sua concentrao varia de 6 a 14 mg/kg e influenciada pela temperatura e pela

    salinidade.

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  • A gua tambm o composto em maior quantidade nos seres vivos Tabela 2.

    Tabela 2 Valoes indicativos do contedo em gua nos seres vivos e produtos alimentares.

    Ser vivo quantidade

    Invertebrados marinhos 97%

    Feto humano (1 ms) 93%

    Humano adulto 70%

    Vegetais 89%

    Leite 88%

    Peixe 82%

    Fruta 80%

    Carne limpa 76%

    Batata 75%

    Queijo 35%

    Estima-se que s nos EUA caiem sob a forma de neve e chuva, cerca de 16,5 mil

    milhes de m3 de gua dos quais 11,7 mil milhes regressam atmosfera por evaporao

    e transpirao, 3 mil milhes de m3 so descarregados nos oceanos restando cerca de

    1,7 mil milhes de m3 de gua para uso domstico e comercial.

    So duas as fontes de gua para nosso uso: guas superficiais (rios, lagos) e as

    subterrneas. Estas guas subterrneas so retiradas de aquferos que so camadas de

    gua entre rocha impermevel e rocha porosa.

    O uso excessivo destes aquferos tem vindo a provocar a sua diminuio (o enorme

    aqufero Ogallala, nos EUA, possui mais de 150 000 furos artesianos, usado para irrigao

    de 10 milhes de acres, pelo que a sua espessura diminuiu cerca de oito vezes, desde os

    anos 1930) ou mesmo o esgotamento o que pode levar ao seu colapso. Noutros casos o

    espao deixado livre pela gua doce tem vindo a ser ocupado pela gua do mar tornando

    o aqufero de gua salobra.

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  • Figura 1 Esquema de aquferos e captao de gua. A gua obtida pode estar contida em aquferos no confinados que podem ser recarregados por gua vinda directamente da superfcie.

    Quem usa a gua? Na tabela 3 pode observar-se esta distribuio.

    Tabela 3 Distribuio do consumo da gua em diversos sectores.

    Habitaes 9.3 %

    Indstria 7.0 %

    Fbricas para produo de energia elctrica a partir de vapor de gua

    4.2 %

    Agricultura 79.5 %

    Na Indstria, usada em grandes quantidades. Por exemplo, so necessrios cerca de

    80 litros de gua para produzir 1 litro de gasolina. Na maioria das indstrias, o nico uso

    da gua para o arrefecimento dos sistemas uma vez que este o composto que se

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  • encontra facilmente disponvel e que absorve grande quantidade de calor. A sua

    capacidade calorfica de 1 cal/g ou 4.18 J/g.

    A gua usada nestes sistemas feita circular para ser reutilizada, usando-se torres de

    arrefecimento ao ar. Desta forma reduz-se a poluio trmica de rios ou lagos onde essa

    gua fosse descarregada.

    Alm disso a elevada capacidade calorfica da gua permite reutilizar a energia

    absorvida pela gua de refrigerao, para outros fins industriais.

    Cerca de 97% da gua est presente nos oceanos e apenas 3% a chamada gua doce.

    Destes, cerca de 79% esto contidos nas calotes polares, 20% abaixo do solo e apenas 1%

    est acessvel superfcie.

    Figura 3 Esquema da distribuio da gua na Terra.

    A gua do mar e a gua pura (gua doce, que podemos considerar como adequada

    para beber, no poluda) apresentam algumas diferenas na sua composio, que se

    podem observar na Tabela 1 e na Tabela 4.

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    distribuio da gua na Terra (%)

    97.2

    1.8

    0.9

    0.02

    0.01

    0.03

    oceanos glaciares e polos gua superfcie lagos e rios vapor de gua

  • Tabela 4 Substncias dissolvidas em gua doce pura.

    Nome Frmula Comentrios

    gua em contacto com a atmosfera:

    Dixido de carbono CO2 Torna a gua ligeiramente cida

    Partculas de p -- Por vezes so em grandes quantidades

    Azoto N2 Juntamente com o oxignio provoca bolhas visveis em gua quente

    Dixido de azoto NO2 Formado por relmpagos

    Oxignio O2 Suporte da vida aqutica

    As substncias seguintes variam consideravelmente dependendo do tipo de rochas que a gua contactou:

    Ies bicarbonato HCO3 Solos e rochas

    Ies clcio Ca2+ calcrio

    Ies cloreto Cl Solos, rochas e argilas

    Ies ferro (II) Fe2+ Solos, rochas e argilas

    Ies magnsio Mg2+ Solos, rochas e argilas

    Ies sdio Na+ Solos, rochas e argilas

    Ies sulfato SO42 Solos e rochas

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  • 2 - Propriedades Fsicas e Qumicas da gua

    gua - um composto qumico sem igual

    Observem-se algumas caractersticas da gua. Ela to comum que nos esquecemos

    facilmente, ou nem nos apercebemos, que possui caractersticas muito especiais. A sua

    natureza qumica determina a forma como a Terra bem como as formas de vida que se

    desenvolveram. Muitas das suas propriedades so pouco usuais ou mesmo nicas, em

    comparao com outros compostos cuja posio na tabela peridica semelhante.

    Tal como j indicado antes, a molcula de gua formada por dois tomos de

    hidrognio e um tomo de oxignio como se mostra na Figura 4.

    Figura 4 Esquema da molcula de gua estando indicado o ngulo de ligao H-O-H bem como o

    comprimento da ligao O-H.

    Figura 5 Interaces (pontes de hidrognio) entre molculas de gua.

    A molcula de gua forma um ngulo. Dado que o tomo de oxignio mais

    electronegativo que o tomo de hidrognio, o lado da molcula com o oxignio tem uma

    carga parcial, negativa, acumulada. Uma molcula com esta diferena, chama-se dipolo.

    Estas diferenas de carga fazem com que as molculas se atraiam umas s outras sendo

    isto responsvel pelas diversas propriedades da gua. Tem-se ento:

    Ponto de fuso baixo: 0C;

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    OH

    -H

    -O

    +

    H

    H

    O+

    H

    H

  • Ponto de ebulio elevado: 100C;

    Efeito na densidade

    A gua encontra-se nos 3 estados fsicos comuns:

    Estado slido gelo;

    Estado lquido vulgarmente tratada como gua;

    Estado gasoso vapor de gua;

    Acima de uma certa temperatura e presso (647 K e 22,064 MPa 374 C e 220 bar)

    no se distinguem a fase lquida e gasosa (temperatura crtica e presso crtica).

    2.1 - Gelo

    A estrutura do gelo a de anis hexagonais. As molculas de gua mantm-se unidas

    devido s pontes de hidrognio (HOH = 10 40 kJ/mol).

    A densidade do gelo (0.917 kg/m3) inferior da gua lquida, o que lhe permite

    flutuar na superfcie de um lago ou oceano. Esta propriedade de importncia vital pois

    afecta o ambiente em muitas regies de climas frios. A sua entalpia de fuso 6.02 kJ/

    mol, o que consideravelmente superior maioria dos outros slidos.

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  • Figura 6 Imagem da gua no