chuva acida

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE A CHUVA COLETADA DO AMBIENTE E A CHUVA ÁCIDA SIMULADA.

Mayara Andressa Tezoni, 09.00697-4

NOME DA PROFESSORA: Antonia Miwa Iguti

SÃO CAETANO DO SUL2012

ETQ 102 – Química Analítica – Laboratório de Química Analítica Prof. Antonia Miwa Iguti

Mayara Andressa Tezoni – [email protected] Engenharia Química – 3ª série - Grupo: 1 Turma 1 Laboratório

Neste relatório estudaremos as causas e as consequências da chuva ácida, mostrando os principais óxidos que propiciam uma maior acidez à chuva, como o NO, NO2, SO2 e SO3. Faremos a coleta de chuva e uma simulação de chuva ácida, para fazer análise de seus respectivos pH’s e as concentrações de H2SO4 presentes em ambas as chuvas.

Palavras-chave: Campo magnético, Balança de Torção, Raio, Espiras, Corrente, Chuva Ácida, pH, oxidação.

Profº: Antonia Miwa Iguti


2I.M.T. - INSTITUTO MAUÁ DE TECNOLOGIA

mailto:[email protected]


ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE A CHUVA COLETADA DO AMBIENTE E A CHUVA ÁCIDA SIMULADA.

“...Eu perdi o meu medo, o meu medo da chuvaPois a chuva voltando prá terra traz coisas do ar...”

(Raul Seixas)




ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO.................................................................................................... 051.1. Gases Responsáveis pela Chuva Ácida e Suas Origens.................... 071.2. Consequências dos efeitos da chuva ácida........................................ 081.3. Possíveis medidas para se evitar a chuva ácida................................. 081.4. Chuva Ácida no Mundo...................................................................... 091.5. Objetivo............................................................................................... 09

2. MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................... 102.1. Reagentes........................................................................................... 102.2. Vidraria e Materiais Utilizados............................................................. 102.3. Métodos............................................................................................. 10

2.3.1. Coleta da chuva:....................................................................... 102.3.2. Simulação de chuva ácida em laboratório................................ 10

2.3.3. Medição do pH.......................................................................... 112.3.4. Titulação.................................................................................... 12

3. DADOS E CÁLCULOS........................................................................................ 123.1. Identificação da Chuva Coletada........................................................ 123.2. Medição de pH..................................................................................... 123.3. Titulação............................................................................................... 13

4. RESULTADOS..................................................................................................... 134.1. Determinação da concentração de H2SO4 na chuva simulada............ 134.2. Determinação da concentração de H2SO4 na chuva coletada............. 14

5. DISCUSSÃO........................................................................................................ 156. CONCLUSÃO...................................................................................................... 157. BIBLIOGRAFIA.................................................................................................... 16



1. INTRODUÇÃO

O termo "chuva ácida" foi usado pela primeira vez por Robert Angus Smith, químico e climatologista inglês. Ele usou a expressão para descrever a precipitação ácida que ocorreu sobre a cidade de Manchester no início da Revolução Industrial. “Chuva ácida” é a denominação dada à chuva, ou qualquer outra forma de precipitação atmosférica, cuja acidez seja substancialmente maior do que a resultante da dissociação do dióxido de carbono atmosférico dissolvido na agua precipitada.

O desenvolvimento e avanço industrial tornaram os problemas em relação à chuva ácida cada vez mais sérios, já que os gases produzidos pelas industrias podem ser transportados para lugares mais longes pelo vento fazendo com que a chuva ácida caia em locais onde não há queima de combustíveis.

figura 1 – Esquema do transporte de poluentes e chuva ácida pelo vento

A água da chuva carrega componentes da atmosfera, o próprio CO2 ao se dissolver na água torna-a um pouco ácida, com um pH aproximadamente igual a 5,6, pois o ácido formado, ácido carbônico, é um ácido muito fraco. A reação da agua com o gas carbônico é:

CO2 + H2O H2CO3

A chuva ácida é um fenômeno causado pela poluição da atmosfera. Ela pode causar muitos problemas para as plantas, animais, solo, água, construções e também às pessoas.Como a chuva acida ocorre pela reação com substancias presentes na atmosfera que entra em contato com a precipitação da água, o maior problema é a reação com



os óxidos de enxofre (SO2 e SO3) e de nitrogênio (N2O, NO e NO2), pois eles formam ácidos fortes acarretando num aumento de acidez na água da chuva.

Na atmosfera ocorrem as seguintes reações:

2CO2 + O2 = 2CO3

SO3 + H2O = H2SO4

Esquema do processo de emissão, transporte, transformação e remoção de espécies de S(IV) da atmosfera. (Adaptado de Pitts&Finlayson-Pitts,2000).

Reações semelhantes ocorrem com os óxidos de nitrogênio. Como o ar é formado de N2 e O2, durante as tempestades, os raios provocam a seguinte reação:

N2 + O2 2NO, e consequentemente:

2NO + O2 2NO2

2NO2 + H2O HNO2 + HNO4

2HNO2 + O2 2HNO3

Esquema do processo de emissão, transporte, transformação e remoção de espécies de NOX da atmosfera. (Adaptado de Pitts&Finlayson-Pitts,2000).



1.1. GASES RESPONSÁVEIS PELA CHUVA ÁCIDA E SUAS ORIGENS

Dióxido de Enxofre

- fabricação de fertilizantes- aquecimento de minérios do grupo de sulfatos- fabricação de celulose e ácido sulfúrico- combustão do carvão e derivados de petróleo, em veículos, usinas termelétricas, indústrias, altos-fornos, etc.

Óxidos de nitrogênio

- combustão do carvão vegetal- combustão dos derivados de petróleo (especialmente em veículos)- indústrias de ácido nítrico e ácido sulfúrico- fumaça de cigarros

Ácido fluorídrico- fundições de metais pesados e de alumínio- indústrias de fertilizantes- indústrias de vidro, esmalte e porcelana

Ácido clorídrico

- indústrias de f ilizantes- indústrias eletroquímicas- processos de esmaltação da porcelana- combustão de materiais contendo cloro

Tabela 1 – Retirado do site: http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/quimica/quimica_inorganica/

compostos_inorganicos_oxidos/chuva_acida

1.2. Consequências dos efeitos da chuva ácida:


http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/quimica/quimica_inorganica/compostos_inorganicos_oxidos/chuva_acida



Saúde Humana: As chuvas ácidas não representam perigo direto ao homem. No entanto os óxidos ácidos que lhes estão associados podem causar problemas respiratórios. O maior perigo advém da libertação de metais potencialmente tóxicos como mercúrio, chumbo, alumínio e cadmio; os quais podem introduzir-se na cadeia alimentar quando as chuvas ácidas infiltram o solo.

Águas Naturais: Principal consequência do aumento da acidez em lagos e rios e o prejuízo à fauna e flora aquáticas. Nestes ecossistemas, os organismos vivos começam a morrer quando o valor do pH se torna inferior à 5.

Materiais: Aceleração do processo corrosivo natural dos materiais, afetando em especial as estruturas metálicas e as construções com pedra calcaria.

Solos: A lixiviação dos solos pelas chuvas ácidas conduz à diminuição dos teores em íons Ca 2+, Mg2+ e K+, necessários às plantas, sendo substituídos pelos íons H+, que acidificam os solos. A acidificação dos solos reduz o crescimento das plantas, provocando quebras de produção agrícola. Nas florestas, é responsável pelo enfraquecimento das árvores, o que as tornas mais suscetíveis a secas, geadas, à ação de parasitas e ao aparecimento de doenças.

1.3. Possíveis medidas para se evitar a chuva ácida:

• Purificação do carvão mineral, antes de seu uso;• Emprego de caldeiras com sistemas de absorção de SO2; • Uso de petróleo de melhor qualidade e purificação de seus derivados; • Construção de motores de carros mais eficientes (que destruam os gases nocivos).

Hoje em dia o carvão, o petróleo e o gás natural são utilizados para suprir 75% dos gastos com energia. É possível cortar estes gastos pela metade e ter um alto nível de vida. Eis algumas sugestões para economizar energia:

Transporte coletivo: diminuindo-se o número de carros a quantidade de poluentes também diminui;

Utilização do metrô: por ser elétrico polui menos do que os carros; Utilizar fontes de energia menos poluentes: hidrelétrica, geotérmica,

mareomotriz, eólica, nuclear (embora cause preocupações em relação à possíveis acidentes e para onde levar o lixo nuclear);

Purificação dos escapamentos dos veículos: utilizar gasolina sem chumbo e adaptar um conversor catalítico; utilizar combustíveis com baixo teor de enxofre.

1.4. Chuva Ácida no Mundo:



“Segundo o Fundo Mundial para a Natureza, cerca de 35% dos ecossistemas europeus já estão seriamente alterados e cerca de 50% das florestas da Alemanha e da Holanda estão destruídas pela acidez da chuva. Na costa do Atlântico Norte, a água do mar está entre 10% e 30% mais ácida que nos últimos vinte anos. Nas mais importantes áreas industriais do Hemisfério Norte, o vento predominante vem do oeste. Isso significa que as áreas situadas no caminho do vento, que sopra dessas regiões industriais, recebem uma grande dose de poluição.

Cerca de 3 milhões de toneladas de poluentes ácidos são levados a cada ano dos Estados Unidos para o Canadá. De todo o dióxido de enxofre precipitado no leste canadense, metade dele provém das regiões industriais situadas no nordeste dos EUA. Na Europa, a poluição ácida é soprada sobre a Escandinávia, vindo dos países vizinhos, especialmente da Grã-Bretanha e do Leste-Europeu.

Nos EUA, onde as usinas termoelétricas são responsáveis por quase 65% do dióxido de enxofre lançado na atmosfera, o solo dos Montes Apalaches também está alterado: tem uma acidez dez vezes maior que a das áreas vizinhas, de menor altitude, e cem vezes maior que a das regiões onde não há esse tipo de poluição. Na América do Sul, chuvas com pH médio 4,7 têm sido registradas tanto em regiões urbanas e industrializadas como em regiões remotas.

Monumentos históricos também estão sendo corroídos: a Acrópole, em Atenas; o Coliseu, em Roma; o Taj Mahal, na Índia; as catedrais de Notre Dame, em Paris e de Colônia, na Alemanha. Em Cubatão, São Paulo, as chuvas ácidas contribuem para a destruição da Mata Atlântica e desabamentos de encostas. A usina termoelétrica de Candiota, em Bagé, no Rio Grande do Sul, provoca a formação de chuvas ácidas no Uruguai. Outro efeito das chuvas ácidas é a formação de cavernas. Os dois países com maior interesse em acabar com a chuva ácida são a Grã-Bretanha e a Alemanha. A Alemanha mudou sua política repentinamente para garantir pouca poluição; já a Grã-Bretanha, que tem menos problemas, ainda quer um pouco mais de provas antes de atuar. Um outro país, os Estados Unidos, acreditam que sejam necessários mais pesquisas e debates antes de uma ação prática.”Retirado do site: http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/quimica/quimica_inorganica/compostos_inorganicos_oxidos/chuva_acida

A legislação brasileira já exige que os carros mais novos sejam equipados, já durante a fabricação, com catalisadores que reduzem o nitrogênio do NO a N2. Este último gás é um importante componente natural do ar e é muito pouco reativo.

1.5. Objetivos:

Realização da analise da acidez de uma chuva coletada e de uma chuva ácida simulada em laboratório, quanto ao seu pH e quanto à presença de H2SO4.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Reagentes: 9

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- H20 (água)- NaOH (hidróxido de sódio)- S (enxofre)- Fenoftaleína- Papel tornassol azul- Pétala de rosa

Figura 2 – Materiais Utilizados

2.2. Vidraria e Materiais Utilizados: - Bureta

- Pipeta- Pisseta- Erlenmeyer- Béqueres- Papel alumínio- Borrifador- Peagâmetro- Bico de Bunsen- Balde para coleta de chuva

2.3. Métodos:

2.3.1. Coleta da chuva:

Primeiramente, para que pudéssemos analisar a acidez da chuva, foi necessário realizar a coleta da mesma. Para isso um balde foi deixado ao ar livre por cerca de 1 dia, longe de árvores, calhas, telhados e etc. para que a análise da chuva não sofresse nenhum tipo de interferência. A partir deste método, foram coletadas 100 ml de chuva.

2.3.2. Simulação de chuva ácida em laboratório:

Para propiciar uma maior acidez à nossa chuva simulada foi utilizado enxofre como reagente. Coletamos cerca de 1,0 g de enxofre e preparamos um béquer provido de papel tornassol azul e uma pétala de rosa (indicadores de acidez). Levamos o enxofre até um bico de Bunsen para que sua combustão fosse realizada. Logo ao início da combustão, o enxofre foi levado para dentro do béquer, ocorrendo a formação de dióxido de enxofre (SO2) dentro do mesmo, como mostra a figura 3. Enquanto a combustão se realizava, foram borrifadas gotículas de água para dentro do béquer. Após a adição da água no processo, o béquer foi fechado com papel alumínio. Quando o dióxido de enxofre entra em



contato com o oxigênio e em seguida com a água, ocorre a formação de ácido sulfúrico, um ácido forte que foi o responsável pela acidez da chuva simulada. Pudemos constatar que a chuva simulada ocorreu em meio ácido através da observação dos indicadores inicialmente colocados no béquer. O papel tornassol azul ficou vermelho e a pétala de rosa, inicialmente rosa choque, se tornou rosa claro, conforme figura 4.

Figura 3 – Enxofre já queimado liberando SO2

Figura 4 – Indicadores de pH antes e depois da simulação da chuva ácida através da queima de enxofre.

2.3.2. Medição do pH:

Foram separados 40 mL de chuva coletada em um béquer e 40 mL de chuva simulada em outro béquer. Os dois béqueres foram levados até peagâmetros para a medição do pH. Para uma medição correta, inicialmente lavamos e secamos o eletrodo, que estada em banho de KCl. Depois o eletrodo foi colocado dentro dos béqueres que continham as amostras, e então, anotamos o valor indicado pelo aparelho. Lavamos novamente o eletrodo para não comprometer futuras medições e o mergulhamos novamente em solução de KCl

2.3.3. Titulação:

Inicialmente separamos 20 mL de chuva simulada em um erlenmeyer de 125 mL e adicionamos 4 gotas de fenoftaleína. Adicionamos em uma bureta uma



solução de NaOH 0,01 mol/L e com um fator de correção igual a 0,99532. Levamos o erlenmeyer até a bureta e adicionamos gradativamente a solução de NaOH à chuva simulada com gotas de fenoftaleína. Assim que observamos que a solução começou a se tornar rosa, conforme figura 4, paramos a adição e anotamos o volume de NaOH adicionado. Repetimos o procedimento para 20 mL de chuva coletada, com a diferença de que a solução de NaOH era de 0,001mol/L e seu fator de correção era de 1,05394.

Figura 5 – Identificação da cor de viragem

3. DADOS E CÁLCULOS

3.1. Identificação da Chuva Coletada:

Local: Jardim Guapituba, Mauá - SPDia: 18 de março de 2012

3.2. Medição de pH:

Chuva Coletada Chuva Simulada

pH = 5,35 pH = 2,66



3.3. Titulação:

Chuva Simulada: Primeira Medição 6,20 mL de solução de NaOH adicionadas Segunda Medição 6,20 mL de solução de NaOH adicionadas

Chuva Coletada: Primeira Medição 2,35 mL de solução de NaOH adicionadas

Segunda Medição 2,50 mL de solução de NaOH adicionadas

4. RESULTADOS

4.1. Determinação da concentração de H 2SO4 na chuva simulada:

H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2OPara determinarmos o número de mols de H2SO4 estabelecemos a seguinte

relação:

n=Molaridade NaOH∗fc∗V gasto2

Primeira medição:

n=( 0,01∗0,99532 )∗0,0062

2

n H2SO4 = 3,08*10-5 mols de H2SO4

3,08*10-5 _______________________ 20mLX ________________ 1000mLX = 0,001543 mol/L

C H2SO4 = 0,001543 mol/L × 98,08 g/mol × 1000 mg/g = 151,31 mg/L

Segunda medição:

n=( 0,01∗0,99532 )∗0,0062

2

n H2SO4 = 3,08*10-5 mols de H2SO4

3,08*10-5 _______________________ 20mLX ________________ 1000mLX = 0,001543 mol/L

C H2SO4 = 0,001543 mol/L × 98,08 g/mol × 1000 mg/g = 151,31 mg/L13

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Molaridade H2SO4

(mol/L)Concentração H2SO4

(mg/L)

1a Medição 0,001543 151,31

2a Medição 0,001543 151,31Média 0,001543 151,31Desvio Padrão 0 0

C = 151,31 mg/L

4.2. Determinação da concentração de H2SO4 na chuva coletada:

Primeira medição:

n=( 0,001∗1,05394 )∗0,00235

2

n H2SO4 = 1,24*10-6 mols de H2SO4

1,24*10-6 _______________________ 20mLX ________________ 1000mLX = 0,00006192 mol/L


Segunda medição:

n=( 0,001∗1,05394 )∗0,0025

2

n H2SO4 = 1,32*10-6 mols de H2SO4

1,32*10-6 _______________________ 20mLX ________________ 1000mLX = 0,00006587 mol/L


Molaridade H2SO4 (mol/L)

Concentração H2SO4 (mg/L)



1a Medição 6,192*10-5 6,0730

2a Medição 6,587*10-5 6,4605Média 0,000064 6,3Desvio Padrão 0,000003 0,3

C = 6,3 ± 0,3 mg/L

CV=( 0,36,3 )∗100=4,76 %

5. DISCUSSÃO

Dos cálculos efetuados acima podemos observar a eficiência do método utilizado a partir do coeficiente de variação calculado. Se o valor do coeficiente de variação for inferior a 5% podemos afirmar que o método utilizado foi eficiente.

Na analise da chuva coletada o coeficiente de variação foi de 4,76%, que se encontra dentro do percentual aceitável para a analise e a concentração de ácido sulfúrico foi pequena devido ao local de coleta.

Na analise da chuva simulada a duplicata nos forneceu valores iguais, não sendo possível calcular o desvio padrão e o coeficiente de variação. E a alta concentração de ácido sulfúrico já era esperada pelo método utilizado para a simulação da chuva ácida.

Mesmo com os possíveis erros como inexperiência da pessoa na técnica de titulação, erro do próprio material utilizado, entre outros, os resultados foram satisfatórios.

6. CONCLUSÃO

A chuva simulada apresentou-se bem mais ácida do que a chuva coletada. Isso ocorreu basicamente devido a dois motivos:

- A chuva foi coletada em uma região sem grande circulação de automóveis e sem indústrias em seus arredores, logo a concentração de óxidos que originam ácidos nesta região é baixa. Isso explica o alto pH da chuva coletada.

- O ácido formado durante a simulação da chuva é um ácido muito forte, o que fez com que o pH da chuva simulada fosse muito baixo.

Sabemos que a chuva ácida pode apresentar alto poder corrosivo, e afetar seriamente as estruturas e vegetação das cidades. Devemos ser conscientes quanto à emissão dos óxidos ácidos apresentados neste relatório e cobrar das autoridades um maior controle em automóveis e indústrias.



7. BIBLIOGRAFIA

Finlayson-Pitts, B. P., Pitts, J. N.; Upper and Lower Troposphere, Academic Press, San Diego, 2000.

Francisco, R. H. P.; Chuva Ácida. Acedido em: 02 de abril de 2012, em: http://www.cdcc.usp.br/quimica/ciencia/chuva.html

Russell, J.B. Química Geral, volumes I e II, Makron Books, São Paulo, 1994.

Saunders College Publishing, New York, 1996. Skoog, D.A.; West, D.M.; Holler, F.J. Fundamentos de Química Analítica, UENF, Ambiente Brasil. Chuva Ácida. Acedido em: 31 de março de 2012,

em: http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/quimica/quimica_inorganica/compostos_inorganicos_oxidos/chuva_acida

Vogel, A.I. Análise Química Quantitativa. Guanabara Koogan AS, Rio de Janeiro, 1992.

Vogel, A.I. Química Analítica Qualitativa. Mestre Jou, São Paulo, 1981.




chuva acida

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