Um dos voos mais graciosos é a dança do pelicano branco, como rebanhos de pássaros circulando pelo ar, espiralando mais alto e mais alto sem esforço aparente. Semelhante a pilotos de planador, os pássaros levam vantagem de uma ”térmica”, uma porção (região tridimensional) de ar morno que sobe por si. A atmosfera não é uniforme em composição, temperatura e densidade, e essas diferenças fazem o ar circular, criam o vento e dispersam poluentes, deste modo difi cultando a poluição. A atmosfera é tão grande que porções individuais de ar podem manter condições uniformes dentro de si mesmas. Essas imensas massas de ar são apenas fracamente afetadas pela vizinhança.

Regiões de ar que são mais mornas que o ar circunvizinho são menos densas e elevam-se pelo ar circunvizinho em um processo chamado convecção. O movimento para cima esfria o ar ascendente, e esse resfriamento pode resultar no desenvolvimento de nuvens e eventualmente precipitação. O resfriamento também abaixa a pressão; assim, a precipitação está frequentemente associada com regiões de pressão atmosférica baixa. O abaixamento da pressão também signifi ca que massas de ar adjacentes de pressões mais altas fl uem na região de baixa pressão como vento.

A atmosfera é dividida em várias regiões, como mostrado no diagrama. A região mais baixa é chamada troposfera. Nessa região, a temperatura diminui com o aumento da altitude. Entre aproximadamente 11 e 16km fi ca a tropopausa, uma região onde a temperatura permanece constante em torno de aproximadamente –55°C. Acima de 16km, começa

A atmosfera

não é

uniforme.

As diferenças

fazem o

ar circular,

difi cultando a

poluição.

AS LEIS DOS GASES E O TEMPO

””

nº11Química

Ciências da Naturezae suas Tecnologias

Prof. Sérgio Matos

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Ciências da Natureza e Suas Tecnologias

a estratosfera. Aqui a temperatura sobe, até que alcança aproximadamente 0°C na estratopausa, uma região que fica aproximadamente 45km acima do nível do mar. Acima dessa altitude, na mesosfera, a temperatura cai novamente, até que a mesopausa é alcançada. Depois da mesopausa, na termosfera, a temperatura sobe; e, em altitudes muito altas, alcança mais de 1.000°C.

Note como a temperatura da atmosfera muda com a altitude. Perto da superfície da Terra, a temperatura é de aproximadamente 20°C. A temperatura cai para aproximadamente –55°C a 15km e então sobe novamente a altitudes maiores. Uma razão pela qual a estratosfera é mais morna que regiões mais baixas da atmosfera é o fato de que a radiação solar causa reações químicas diferentes em diferentes altitudes. Por exemplo, essas reações resultam em uma concentração relativamente estável de ozônio que chamamos de ”camada de ozônio” na estratosfera. As reações que produzem ozônio também fornecem energia; e, como resultado, a temperatura sobe com a altitude.

O fato de a estratosfera ser mais morna que regiões mais baixas significa que a mistura por convecção entre a estratosfera e a troposfera é pequena. Existe pequena força motriz para misturar, porque as camadas mais altas têm densidade mais baixa e temperaturas mais altas, ou seja, é improvável que locais de densidade mais alta (que poderiam promover a mistura) aumentem. Uma importante implicação desse pequeno grau de mistura é que leva muito tempo para os produtos químicos se difundirem na estratosfera. Porém, uma vez lá, eles permanecem durante um tempo muito longo, e poluentes que ameaçam a camada de ozônio podem agir por um período de muitos anos.

O ozônio é um gás que está presente em pequenas concentrações em toda a atmosfera. A quantidade total de ozônio atmosférico em qualquer local é expressa em termos de unidades Dobson (UD); essa unidade é equivalente à espessura de 0,01mm de ozônio puro, com a densidade que ele possuiria se estivesse submetido à pressão do nível do mar (1atm) e a 0°C de temperatura. As concentrações médias de ozônio nos trópicos são habitualmente de 250 UD, enquanto as concentrações encontradas nas regiões subpolares atingem cerca de 450 UD, exceto, naturalmente, nos casos em que buracos na camada de ozônio surjam sobre tais áreas.

EXERCÍCIOS

Ozônio totalTendência

MêsJ J JF M MA A S O N D

Ozô

nio

tota

l (un

idad

es D

obso

n)

2800

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−4

−6

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360

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ênci

a (%

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to)

150

100

200

20

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60

80

250 300Temperatura (K)

Troposfera

Tropopausa

Estratosfera

Estratopausa

Mesopausa

Mesosfera

Termosfera

Altit

ude

(km

)

Extraído de: ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química. Porto Alegre: Bookman, 2001.

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3

1. Assinale o que for correto.A) Pelo gráfico mostrado, percebe-se que a concentração média de ozônio estratosférico

atinge um máximo na primeira metade do ano e que a curva de concentração versus tempo possui um ponto de inflexão entre os meses de setembro e novembro.

B) O ozônio, além de proteger a Terra dos raios ultravioleta, é responsável também pelo efeito estufa, visto que os raios UV são a principal forma de radiação associada ao calor.

C) Entre os danos que o buraco na camada de ozônio pode causar aos seres humanos, podemos citar doenças como o câncer de pele, uma vez que o ozônio é uma molécula capaz de formar radicais livres.

D) Uma das causas da destruição da camada estratosférica de ozônio é a presença, na atmosfera, de poluentes gasosos como os CFCs, dos quais os compostos CF3COOH e CH3MgC fazem parte.

E) Devido a suas propriedades oxidantes, o ozônio pode ser usado como agente bactericida na purificação doméstica da água, sendo produzido a partir do próprio oxigênio atmosférico.

2. Pelo que foi exposto no texto e baseando-se nos conhecimentos sobre as propriedades dos gases, podemos afirmar que, se todo o ozônio (massa molar = 48g/mol) fosse trazido para o nível do solo a 25°C, a massa do gás contida em uma área de 1m2 com a espessura correspondente à concentração média de ozônio nos trópicos, considerando R = 0,082atm · L · mol–1 · K–1, seria de:A) 5,36g D) 8,13gB) 6,64g E) 9,14gC) 7,48g

Texto IA atmosfera da Terra, principalmente em áreas urbanas, tem sido definida como um

”reator químico gigantesco”. O processo de formação do smog, por exemplo, abrange centenas de reações diferentes, envolvendo um número indeterminado de substâncias químicas.

Os reagentes originais mais importantes nas ocorrências do chamado ”smog fotoquímico”são o óxido nítrico (NO) e os hidrocarbonetos, que são poluentes emitidos no ar, provenientes da queima incompleta dos motores de combustão interna e de outras fontes. Recentemente, foi constatado que os hidrocarbonetos gasosos também estão presentes no ar urbano como resultado da evaporação de solventes, combustíveis líquidos e outros compostos orgânicos voláteis. Outro ingrediente vital do smog fotoquímico é a luz solar, que aumenta as concentrações dos radicais livres que participam do processo químico da formação do smog. Os produtos finais do smog são ozônio, ácido nítrico e compostos orgânicos parcialmente oxidados.

3. Assinale o que for correto.A) A formação do smog fotoquímico se deve exclusivamente à reação entre o NO e o O3, ou

seja, NO + O3 → NO2 + O2.B) A molécula de NO possui 1 elétron desemparelhado, sendo molécula paramagnética.

A existência desse elétron livre contribui para que o NO seja um formador de radicais livres.C) NO é formado pela reação entre N2 e O2 em baixas temperaturas.D) O ozônio estratosférico contribui mais que o ozônio troposférico para a formação do

smog fotoquímico.E) Entre os produtos finais do smog, está o HNO3, um forte agente redutor que pode causar

efeitos bastante nocivos aos seres humanos.

4. Uma das maneiras de reduzir o smog fotoquímico é converter NO em N2, como é feito em algumas usinas termelétricas, principalmente no Japão e na Europa. A conversão consiste na adição de amônia à corrente de gás refrigerado, na qual a amônia reage com o NO, na presença de O2 e de um catalisador, formando N2 e vapor-d’água:

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2NO + 4NH3 + 2O2 → 3N2 + 6H2O A massa de amônia (massa molar = 17g/mol) necessária para reagir com 1.000

litros de ar contendo 10ppm de NO, a 27°C e 1atm, é de:A) 7,2mg D) 12,2mgB) 8,8mg E) 13,8mgC) 10,6mg

Texto IIA superfície e a atmosfera da Terra são mantidas aquecidas principalmente pela energia

proveniente do Sol. Da luz incidente total emitida pelo Sol, envolvendo todos os comprimentos de onda que chegam até a Terra, cerca de 50% alcança a superfície, onde é absorvida. Outros 20% da luz incidente são absorvidos por gases e pelas gotículas de água presentes no ar; os restantes 30% são refletidos de volta ao espaço pelas nuvens, pelo gelo, pela neve, pela areia e por outros corpos refletores, sem que ocorra qualquer absorção.

Como qualquer outro corpo aquecido, a Terra emite energia. E essa energia emitida não se situa na região do visível ou UV, mas na região do infravermelho (IR). Os principais constituintes da atmosfera, N2, O2 e Ar (argônio), são incapazes de absorver luz infravermelha. A luz é absorvida praticamente de forma total quando sua frequência quase se iguala à frequência do movimento interno de uma molécula que venha a encontrar. São exemplos de moléculas que atendem a essa condição: CO2, H2O, CH4 e CFCs.

O fenômeno do aquecimento global resulta do aumento da concentração no ar de gases que absorvem o IR térmico, originando uma maior quantidade de energia infravermelho refletida, o que pode aumentar a temperatura média da Terra. Esse é o chamado ”efeito estufa intensificado”.

5. Espécies de corais que só existem no litoral brasileiro estão morrendo. O motivo é a elevação da temperatura das águas, provocada pelo aquecimento global. Na sede do Projeto Coral Vivo, em Arraial da Ajuda, Bahia, o fenômeno conhecido como branqueamento aconteceu até com os corais criados nos tanques de pesquisa. Ele acontece porque algumas espécies de corais precisam de microalgas para viver. As algas se instalam na segunda camada da pele do coral. Mas quando a temperatura da água está acima do normal na região, as algas produzem água oxigenada, que é tóxica para o coral. Para se proteger, ele as expulsa. E sem elas o esqueleto branco fica visível. Assinale o que for correto.A) O esqueleto branco dos corais fica à mostra quando as algas instaladas sobre a sua pele

fazem a fotossíntese produzindo o oxigênio, que é um forte oxidante.B) A água oxigenada produzida pelas algas é, na verdade, uma solução aquosa de peróxido

de hidrogênio, uma substância que pode atuar como oxidante ou redutora.C) O branqueamento dos corais é um fenômeno que está associado exclusivamente a fatores

físicos, uma vez que se relaciona ao aquecimento global.D) O branqueamento dos corais é um fenômeno associado à absorção dos raios infravermelhos

por moléculas como o N2 e o O2 e em menor escala pelo CO2, visto que o percentual desse gás na atmosfera é menor que 1% em volume.

E) A elevação da temperatura das águas oceânicas tende a ser maior quanto maior for a quantidade de radiação UV absorvida pelos gases da atmosfera.

GABARITO (V. 10)

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A A A C D

Professor Colaborador: Eduardo Cavalcanti

OSG: 45008/11 - A.J - REV.: AR