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Química: Estudar a composição orgânica, como a energia é gasta na cinética da reação é trabalho da química. Campo importante para entender a transformação dos elementos.

Tipos de tratamento de efluentes

A água é o bem mais precioso para qualquer ser vivo nesse planeta, indo desde as criaturas microscópicas, passando pelo ser humano e chegando a grandes animais e plantas. Quando o assunto é esse bem vital para a manutenção da vida, o Brasil se destaca.

Tipos de tratamento de efluentes

O país conta com 55.467 km² de bacia hidrográfica, ou seja, possui a maior quantidade de território em rios de todo o mundo, que produz grandes belezas naturais. Como, por exemplo, o rio Amazonas, que possui a maior vazão de todo o mundo, e o pantanal, a maior superfície alagada de todo o planeta.

Infelizmente devido à ação do homem não só a bacia hidrográfica do Brasil, como a de todo os países do mundo, se encontram ameaçadas. Os motivos dessas ameaças são muitos, como o desmatamento que deixa o solo exposto, causando o assoreamento dos rios.

No entanto, atualmente um dos motivos de danificação de águas mais preocupante é o despejo dos resíduos da atividade humana, não tratados, que são jogados diretamente nos rios, fazendo com que os mesmos fiquem poluídos e, em muitos casos, levando mesmo à morte de rios. É o caso de um trecho do rio Tietê, na região metropolitana de São Paulo, considerado como morto, pois devido à poluição não há oxigênio suficiente na água para que qualquer espécie sobreviva.

Devido a isso, neste artigo será tratado de um assunto de extrema importância e cada vez mais em pauta na rotina de ambientalistas e de órgãos ambientais das esferas de governo federal, estaduais e municipais: o tratamento de efluentes, mais especificamente, os tipos de tratamento atualmente disponíveis e utilizados.

Importância do tratamento de efluentes

A primeira coisa que deve ser esclarecida é o que se entende por efluentes. Na verdade, apesar do nome pouco comum, trata-se de um conceito bastante simples, pois corresponde à água que contêm resíduos, quer sólidos, líquidos ou gasosos, resultantes da atividade humana. Para uma classificação mais precisa, os especialistas separam os efluentes entre aqueles provenientes de residências e de indústrias mais preocupantes.

Para se ter ideia de como as indústrias são grandes poluidoras das águas, as chaminés industriais são as que mais produzem efluentes atmosféricos, pois as partículas poluentes são lançadas na atmosfera e, quando chove, elas se misturam à água que, percorrendo seu caminho natural, acaba sendo despejada em rios e mares.

Um exemplo claro do efeito desse tipo de poluição pode ser encontrado no já mencionado rio Tietê, em especial no trecho dele que se encontra na região metropolitana. Uma solução para contornar esse problema é investir na despoluição dos rios, algo que vem sendo feito no Tietê. No entanto, trata-se de uma medida pouco eficaz e extremamente cara.

Assim, a coisa mais sábia e barata a ser feita tanto pela esfera governamental quanto pela esfera privada é investir no tratamento de efluentes, para que os resíduos presentes nos efluentes despejados nos rios sejam as mínimas concentrações possíveis. É justamente os tipos de tratamento desses poluentes que serão abordados abaixo.

Opções de tratamento disponíveis

Os tratamentos mais comuns para efluentes são aqueles que utilizam processos físicos, algo que ocorre por vários motivos. O primeiro deles é que tais processos não necessitam de tecnologia aplicada. Dessa maneira, está disponível para um número maior de empresas e órgãos públicos a um preço acessível. Dentre os tratamentos mais comuns nessa modalidade, destacam-se:

-Decantação, que consiste em deixar a água parada para que os sedimentos contidos nela vão para o fundo e possam ser removidos;
-Filtração, por meio do uso de filtros com telas e membranas capazes de reter parte dos elementos poluentes;
-Separação centrífuga, que pode ser considerada como o contrário da decantação, uma vez que os sedimentos são separados por meio da agitação constante e em alta velocidade da água;
-Flotação, que funciona por meio das forças de atração, uma vez que as partículas poluentes são separadas da água por meio de bolhas de ar, para que posteriormente possam ser retiradas;
-Membranas de filtração, consistindo em um tratamento novo, mas altamente eficaz. Quando a água é forçada a passar pela membrana semipermeável, ocorre a separação das substâncias solúveis das insolúveis, tendo como principais pontos positivos a baixa necessidade energética, a fácil aplicação em contextos diversos e a dispensa da necessidade do uso de produtos químicos.

Outro tipo bastante comum de tratamento de efluentes consiste na utilização de substâncias químicas para realizar a retirada dos poluentes, e por isso são conhecidos como processos químicos. São exemplos desses métodos a neutralização e estabilização, a oxidação e a permuta iônica.

Por fim, existem os tratamentos biológicos, que figuram entre os mais eficientes e sustentáveis de todos, pois consistem no estímulo do crescimento de micro-organismos que utilizam a matéria orgânica como substrato, retirando as impurezas sem necessidade de nenhum aditivo químico. Além disso, dependendo da situação, os microrganismos também são capazes de remover nitrogênio, metais pesados como o mercúrio, nitrogênio e sólidos em suspensão da água, o que reduz drasticamente os impactos ambientais causados pelos efluentes.

A metodologia científica

A metodologia científica pode ser entendida como o método utilizado pelos cientistas em seus experimentos. Por isso, a técnica serve como uma grande aliada do estudiosos em busca de ampliarem os conhecimento sobre determinado assunto. Em suma, uma definição bastante precisa seria: uma série de diretrizes básicas a fim de gerar conceitos novos, bem como de corrigir ou expandir noções já existentes.

A metodologia científica

Passo a passo

O primeiro passo do método é a observação por parte do pesquisador. No geral, o procedimento começa com a identificação de algum fenômeno físico ou químico que justifique maior observação. Estabelece-se em seguida uma problematização, que é o porquê do acontecimento em pauta.

Com base nessa questão inicial o especialista forma uma hipótese, ou seja, uma possível resposta para o ocorrido. Aqui, é fundamental destacar que o procedimento deve ser embasado em ciência bem conceituada e de qualidade. Caso a hipótese for validada por uma comissão julgadora composta por outros cientistas, ela se torna lei.

Foi isso o que ocorreu com a Lei de Lavoisier, por exemplo. Ao observar a massa de um sistema específico antes e após a reação, Lavoisier notou que ela permanecia igual. No entanto, para confirmar e dar crédito à sua tese, seria necessário mostrar provas. Sendo assim, o estudioso executou uma quantidade de experimentos que envolviam medir com cuidado tanto as massas dos reagentes quanto a dos produtos.

Os elementos usados foram os seguintes:

Reagentes: soluções de cloreto de sódio e nitrato de prata;
Produtos: precipitado de cloreto de prata e solução aquosa de nitrato de sódio.

Mais adiante, empregando as mesmas substâncias, Lavoisier repete o teste várias vezes para assegurar que a sua suposição era verdadeira. O resultado foi comprovado e logo se firmou como uma das leis científicas mais conhecidas. Essa norma é resumida na frase: “na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.

Chamada ainda de Lei da Conservação da Massa, a lei esclarece que em qualquer reação química não existe mudança na massa do sistema.

Portanto:

Soma das massas dos reagentes = Soma das massas dos produtos.

Os elementos da metodologia científica

Em suma, o método científico é constituído por 6 elementos. São eles:

• Observação: podem ser feitas a olho nu ou com instrumentos apropriados. Porém, necessitam de controle para que os seus resultados não sejam influenciadas por falhas nos sentidos humanos;

• Descrição: o experimento tem de ser replicável para se testar as hipóteses;

• Previsão: as hipóteses devem consideradas válidas para análises conduzidas no passado, no presente e no futuro;

• Controle: o controle é o que garante a exclusão de eventuais fatores que possam alterar os resultados do experimento;

• Falseabilidade: toda hipótese científica tem de ser proposta para permitir contestação e verificação.

• Explicação das causas: em qualquer área da ciência, apresentar as causas do fenômeno relatado é o cerne do trabalho.

História da metodologia científica

A metodologia científica como é utilizada na atualidade é um reflexo direto da obra de diversos pensadores clássicos que culminaram no “Discurso do Método”, escrito por René Descartes. Em grande parte do causa desse texto, o autor é considerado por muitos como o “primeiro pensador moderno”. Contudo, descrições do método datam das civilizações antigas, como Antigo Egito e Grécia Antiga. Mas foi apenas na sociedade islâmica, acerca de mil anos, que os pilares do que se tornaria a metodologia científica foram elevados. Tamanha evolução se deu sobretudo pela atuação do estudioso Ibn Al- Haytham devido ao seu trabalho sobre ótica. Os preceitos seguidos por ele já lembravam os métodos de Descartes, bem como os de hoje. Isso porque a técnica continha: observação, pesquisa teórica que antecedia um experimento, a divisão por categorias e a comparação da hipótese segundo os resultados registrados.

O método científico é corroborado pela linha de pensamento de René Descartes, como mencionado anteriormente. Mais adiante, o processo foi aperfeiçoando de modo empírico por Isaac Newton, célebre físico inglês. A proposta de Descartes era alcançar s verdade a partir da dívida sistêmica e da divisão do problema em partes menores, fatores que serviram de base para as pesquisas científicas. Com a compreensão de um modelo mais simples, é viável incorporar aos poucos as demais variáveis para chegar ao todo.

A partir do círculo do Círculo de Viena, adicionaram-se a necessidade de verificação e o método indutivo. Além disso, Karl Popper mostrou que a verificação e o método indutivo sozinhos não bastam: um cientista deve procurar principalmente evidências que de sua hipótese esteja errada. Afinal, o propósito é entender a realidade como ela é e não como se gostaria que ela fosse.

Não só recentemente como também desde os seus primórdios, a metodologia científica é o centro de debates filosóficos. Indivíduos com aversão com pensamento cartesiano, de natureza mais rígida, com frequência citam as críticas organizadas por Edgar Morin. O filósofo francês sugere que, ao invés de se dividir o objeto de pesquisa em partes, o foco seja em uma análise sistêmica. Esse paradigma novo ganhou o nome de Teoria da Complexidade. Ainda que a abordagem não invalide por completo o método científico, ele implica uma maneira diferente de se empregá-lo nas especificidades de cada campo.

Pilhas ou Células Eletroquímicas

A utilização de produtos eletrônicos é necessária para diversas tarefas do dia a dia. Arrumações na casa, atividades em escritório, recursos em salas de aula, materiais em hospitais, mercados e outros estabelecimentos são situações e razões pelas quais o uso de equipamentos eletroeletrônicos é algo importante para que esses afazeres sejam concretizados. Feitos justamente para facilitar esses trabalhos, a falta deles requer a realização dessas atividades de forma manual, tornando tudo mais difícil.

Pilhas ou Células Eletroquímicas

Mas para que esses produtos funcionem, é preciso de energia. E essa energia precisa ser propagada por fontes que transmitam essa conexão de maneira eficaz. As pilhas ou células eletroquímicas costumam ser essas fontes mais comuns. Através desse dispositivo que a energia elétrica pode ser aproveitada desde o momento de ligar uma televisão com o controle remoto até fazer uma câmera fotográfica funcionar, por exemplo.

Dentro do conceito da Eletroquímica, é possível entender a importância do dispositivo e compreender também de que forma a energia elétrica é armazenada e fluída a esses produtos sem nenhum problema. Através de reações, essa energia é resultado de uma interação específica e ordenada dentro do dispositivo para que ela seja bem aproveitada.

Conceito e aplicação

Caracterizadas como um reservatório que consegue transformar energia química em energia elétrica, as pilhas carregam células eletroquímicas conhecidas como elétrons. Os elétrons são responsáveis em desencadear uma reação a ponto de promover uma energia elétrica pura. Nesse sistema, há a oxirredução, que é a reação que ocorre na composição e todos os elétrons são aproveitados para que a energia não fique fraca ou acabe muito rápido.

Esses dispositivos são constituídos de três partes: os eletrodos, a ponte salina e o fio metálico na parte externa. Cada um deles desempenha um papel de fazer com que a oxirredução ocorra e a transformação não fique congestionada ou aconteça em modo fraco.

• Eletrodos: todas as pilhas devem ter dois polos, conhecidos como eletrodos. Os eletrodos são paralelos e complementares (um lado é positivo e outro lado negativo). A parte positiva é o cátodo, que reduz o efeito oxidante, causando ganho dos elétrons em seu lado. Já o ânodo é a parte negativa, responsável em causar a oxidação dos elétrons, resultando na perda dos mesmos;

• Ponte salina: ela também é conhecida como o eletrólito do dispositivo. É a parte que mantém os dois lados, ânion e cátodo, neutros eletricamente para que não haja uma reação nociva. Esse controle é feito com íons migrando nessa ligação que absorvem qualquer irregularidade e vão de uma parte para outra. Ela é de consistência salina porque em sua composição há o sulfato de sódio, substância salina que estabiliza a oxirredução;

• Fio metálico externo: acoplado à placa metálica, também há o fio metálico na parte externa que acomoda os eletrodos. O fio também ajuda na transferência nas células eletroquímicas para serem transformadas em energia elétrica.

Oxirredução na prática

A reação da oxirredução pode ser notada quando o sulfato de cobre (CuSO4) entra em contato com uma placa de cobre em um recipiente. Em outro supositório, o sulfato de zinco (ZnSO4) entra em contato com uma placa de zinco. Ligados a uma ponte salina, um fio de cobre é posto com um voltímetro para que as placas nos dois recipientes também fiquem interligadas.

A partir desse experimento, a oxirredução ocorrerá com a placa de zinco (ânodo) se oxidando e perdendo elétrons. Esses elétrons então são lançados para a outra placa metálica, a de cobre (cátodo) através da ponte salina de forma equilibrada e de forma que a reação não seja interrompida.

Nessa situação, duas semirreações ocorrem para que a oxirredução seja reconhecida:

• Parte do ânodo: Zn(s) ↔ Zn2 (aq) 2 (indicando que a placa de zinco perdeu os elétrons);

• Parte do cátodo: Cu2 (aq) 2 ↔ Cu(s) (a placa de cobre recebeu os elétrons e fica em caráter positivo).

Para chegar à fórmula da oxirredução que ocorre nas pilhas ou células eletroquímicas, a soma das semirreações é necessária para que a reação global seja reconhecida. Nesse caso, o número de elétrons deve ser igual em ambas as partes para que a equação final não apresente elétrons em excesso. A reação global ficaria, de acordo com a situação, dessa maneira:

Zn(s) Cu2 (aq) ↔ Zn2 (aq) Cu(s) = Zn / Zn2 // Cu2 / Cu

O símbolo (/) indica que o eletrólito (ponte salina) agiu durante as semirreações e proporcionou um resultado exato e sem elétrons em quantidades diferentes em um dos lados.

Esse exemplo é o que ocorre em um dispositivo comum e isolado, mas outros exemplos podem ser vistos, mas em proporções diferentes. O caso de uma bateria pode ser igual, mas ele é composto por vários dispositivos com mais eletrodos e eletrólitos. Em virtude disso, cada unidade é capaz de ser recarregada porque o fluxo de energia elétrica é maior do que apenas em um dispositivo. Por isso, as semirreações seriam maiores assim como a reação global.

Preparo de soluções

Toda formulação biológica ou química é feita com um preparo de soluções. Essas substâncias, das mais variadas classificações e consistências, são usadas para formar reagentes e outros compostos capazes de conseguir uma concentração específica ou dissolver um material sólido a fim de originar outros produtos.

Preparo de soluções

Mas para que essas combinações funcionem, o preparo deve ser feito com embasamentos que servirão de apoio para diluições, misturas e agrupamentos de substâncias de forma correta e coerente e que não causem nenhum transtorno. Todo profissional de laboratório precisa ter um conhecimento básico sobre a natureza de uma solução e como cada tipo pode ser aproveitado respeitando suas características, indicações e contraindicações para que a fórmula apresente um resultado considerável.

O que é uma solução?

Uma solução é uma junção de duas composições, o soluto e o solvente. Com um aspecto homogêneo, a solução pode se concentrar em qualquer estado físico, embora a forma encontrada mais comum seja a líquida. Dentro da composição da solução, o soluto e o solvente precisam trabalhar de forma equilibrada para que não aconteça nenhuma alteração que não venha condizer com o conceito a ser trabalhado.

• Soluto: embora esteja em equilíbrio com o solvente, o soluto fica em menor quantidade na solução. Porém, seu baixo nível não indica que ela sempre é insuficiente a não ser que o propósito da solução não seja esse. O solvente normalmente é sólido;

• Solvente: é a outra parte que é misturada com o soluto. Seu papel é dissolver a parte sólida associada a sua composição. Normalmente se usa água, mas um óleo também pode ser usado numa solução.

A partir dessa base, o trabalho de manipular uma solução pode seguir três características básicas que ajudarão a determinar o manuseio de um nível maior de soluto ou de solvente, medir o nível de concentração da fórmula e ter ciência do percentual das duas composições.

• Se uma solução é superssaturada é porque quanto mais se adiciona soluto na solução, mais a composição fica heterogênea. Ou seja, o preparo de soluções pode apresentar substâncias que ficam tão concentradas a ponto de se tornarem um excesso;

• Se uma solução é saturada, é porque a mistura continua homogênea, porém em um limite máximo de equilíbrio. Ou seja, as duas composições, soluto e solvente, estão na capacidade máxima permitida para que as duas substâncias ajam de maneira única;

• Se uma solução é insaturada, é porque o equilíbrio é balanceado e as duas composições não se sobressaem uma por outra. As duas proporções são suficientes para que a solução permaneça homogênea.

A partir dessas três classificações, o profissional que manipula esses materiais em laboratório pode determinar com mais clareza o que é um soluto e o que é um solvente. Conferir os estados físicos de cada uma das substâncias, medição de quantidade para cada parte e a capacidade volátil delas são algumas variáveis que ficam fáceis de serem notados e prescritos.

O preparo de soluções na prática

Compreendendo melhor o conceito do que é uma solução e do quê ela é composta, é preciso conhecer as medidas corretas para manipulação dos dois componentes para que a solução tenha uma consistência positiva. Atingindo esse potencial, o manipulador terá a habilidade de medir sua concentração, a necessidade de se pôr ou não um nível maior ou menor de reagente e o volume total da composição.

Esses passos podem variar, mas precisam ser seguidos:

• Usar um vidro de relógio posto sobre uma balança;

• Utilizar uma espátula para acomodar o soluto no vidro e fazer sua medição na balança;

• O soluto, em seguida, deve ser movido a um gobelé (copo de precipitação);

• Despejar, com cautela, o solvente para conferir a homogeneidade com o soluto;

• Levar a mistura a um balão volumétrico para calcular o volume;

• Remover vestígios do soluto no gobelé e colocá-lo também no balão volumétrico;

• Pôr água na mistura no balão volumétrico ao nível indicado no balão e fechá-lo;

• Misturar manualmente a solução, agitando ou virando aleatoriamente;

• Medir sua concentração, com massa e volume em valores exatos;

• Classificar a composição de acordo com as indicações obedecidas no processo e com as categorias que as duas substâncias se incluem.

Na hora de realizar os cálculos de massa e volume na parte final do preparo de soluções, é importante seguir a variável para classificação. A massa precisa ser indicada em grama (g) e o volume em mililitros (ml). No caso de determinar o volume total na etapa final, é preciso expressar a composição em percentual (%) e pôr essas informações em etiquetas no balão volumétrico para facilitar a identificação.

Mesmo que outras possíveis situações podem ser experimentadas – soluções líquidas, gasosas ou sólidas – é preciso seguir adequadamente essas etapas durante o preparo para que o resultado seja claro e não apresente nenhuma inconsistência ou algum valor que não condiz com os cálculos feitos no início e no final do processo.

Transformação Isocórica

Também conhecida como transformação isométrica ou ainda como transformação isovolumétrica, a transformação isocórica é um tipo de reação dentro da abordagem termodinâmica que consiste em um sistema que realiza troca de energias. Essa troca não é de matéria e é feita num conjunto fechado e com volume constante.

Ácido araquidônico

O ácido araquidônico, conhecido também como ARA, é um ácido graxo que pertence a mesma família que o ômega 6, ou seja, os polinsaturados. Sua fórmula química é definida por C20H3202 e podemos estudá-lo não apenas na química orgânica como também na biologia.

Acidulantes

Conforme as regras estabelecidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), os acidulantes são as substâncias capazes de conceder um sabor ácido a um produto ou ainda incrementar a sua acidez natural. Na indústria de alimentos, esse tipo de aditivo é encontrado especialmente na forma ácidos orgânicos, tipo o ácido cítrico presente no limão e na laranja, por exemplo. Há ainda o ácido tartárico, da uva, e o ácido málico, percebido em particular na maçã. Por fim, também se usa os ácidos inorgânicos, sobretudo o ácido fosfórico.

Estrôncio

O estrôncio é um elemento químico que conta com o número trinta e oito, ou seja, ele possui trinta e oito elétrons e trinta e oito prótons. Ele é encontrado na natureza em estado sólido e o seu número de massa corresponde a 86.

Esterificação

Sendo um tipo de reação química, a esterificação é um processo químico que acontece quando um ácido carboxílico entra em reação ao contato com um álcool. Como resultado do processo, o ácido produz éster e água, daí o prefixo do termo. Embora seja a reação mais comum, qualquer outra substância que se forma em éster também é reconhecida por esse nome.

Cicloalcanos, ciclanos ou cicloparafinas

Os cicloalcanos, também conhecidos como cicloparafinas ou ciclanos, são compostos químicos sustentados por hidrocarbonetos cíclicos que possuem apenas ligações de modo simples em toda a cadeia carbônica. Essa cadeia carbônica é fechada e possui uma fórmula geral representada da seguinte forma:

Gás lacrimogêneo e Vinagre

O gás lacrimogêneo, assim como o spray de pimenta, é uma arma química utilizada por policiais durantes protestos e tumultos, com a finalidade de afastar e dispersar os manifestantes. O efeito do gás é sentido imediatamente, assim que o pó entre em contato com os olhos, as mucosas do nariz e da boca. No entanto o gás lacrimogêneo é ainda mais irritante, pois os seus efeitos não são apenas externos, mas também internos, afetando seriamente as veias respiratórias, chegando a atingir os pulmões.

Iodo Radioativo

O iodo é um tipo de halogênio, elemento muito utilizado no cotidiano e especialmente no sal de cozinha, usado para alimentação. Pertencente ao grupo 17 da tabela periódica dos elementos, a substância é usada não só na alimentação, mas também para tratamentos médicos, como o aperfeiçoamento da tireoide.

O que é IUPAC e suas Atividades

IUPAC é uma sigla em inglês que significa União Internacional de Química Pura e Aplicada. É um regime organizado e atualizado que serve para nomear compostos químicos ou descrever qualquer circunstância química em um estudo ou teoria. O órgão desenvolve e mantém essas nomeações como forma geral para substâncias orgânicas e inorgânicas e somente a instituição pode aprovar alterações, substituições ou quaisquer mudanças na área química.

Número de Octanagem de combustíveis

O octano é definido como um produto químico no petróleo que é utilizado com o objetivo de mensurar a qualidade dos distintos tipos de gasolina.
O octano é normalmente adicionado à gasolina com o intuito de impedir a queima de forma irregular nos motores que apresentam combustão interna.