Propriedades Químicas do Oxigênio, Carbono, Hidrogênio, Cloro e Ferro


Oxigênio

O oxigênio é encontrado livre na atmosfera na forma de O2, sendo encontrado combinado na hidrosfera, na forma de H2O, e na crosta ter­restre, na forma de óxidos e sais. Óxidos: Fe2O3, A-£2O3, MnO2, SnO2, SiO2, etc. Sais: NaNO. 3 (salitre do chile), CaCO3, CaSO4, silicatos, etc. Trata-se de um gás importante nos processos de combustão, pois é o princi­pal comburente (alimenta as combus­tões), não é um gás combustível.

Nada queima sem a presença de oxigênio. Portanto, é impossível acender fogo no espaço interestelar, pois lá não há oxigênio. Os motores dos foguetes que lançam as espaçonaves precisam desse gás para queimar combustível. Por isso, as espaçonaves carregam seu próprio suprimento de oxigênio puro, que é misturado ao combustível no motor do foguete. Como a combustão com oxigênio puro produz muito calor, ele é usado também em processos de soldagem. A chama dos maçaricos chega a fundir o metal.

Propriedades Químicas do Oxigênio

O oxigênio presente na atmosfera é indispensável no processo de respiração animal e de respiração arti­ficial (utilizado em hospitais e limitado aos chamados balões de oxigênio).

Carbono

O carbono é o principal elemento na constituição dos compostos orgânicos. Na crosta terrestre o carbono é encontrado na for­ma de CaCO3 (calcário, mármore), enquanto na nature­za é encontrado livre na forma de diamante, grafite e carvão (antracite, hulha, linhito, turfa). No caso do carvão coque, ele não é considerado natural por tra­tar-se de um resíduo da destilação seca da hulha. Levando em consideração as suas várias formas alotrópicas, observe os diversos usos do carbono:

Diamante

pedras preciosas usadas por joa­lheiros ao ser fixado num cabo, é utiliza­do para cortar vidros. Exemplos da utilização do diamante O oxigênio é essencial no processo de respiração animal. O oxigênio que respiramos atua na combustão dos alimentos que comemos, tornando-os aproveitáveis pelo
corpo.  Um corredor olímpico precisa de muito oxigênio para  produzir “Á ã energia consumida nos músculos. O oxigênio é extraído do ar nos pulmões, passa ao sangue e daí aos músculos, onde é transformado em energia.

Além de estar presente na constituição de muitos alimentos (gorduras, açúcares, proteínas), o oxigênio está presente também na grande maioria dos compos­tos orgânicos. Brocas odontológicas de titânio são praticamente indestrutíveis. Na fotomicrografia acima, vêem-se partículas de diamante in­crustadas no metal da ponta.

carvão mineral: usado como combustível, coque: usado em side­rurgia (altos-fornos) e na obtenção de com­postos de carbono, carvão ativo: é uma va­riedade artificial de car­bono, muito poroso e com grande capacidade de absorção, muito uti­lizado na fabricação de máscaras protetoras contra gases veneno­sos e também como me­dicamento para absor­ver gases intestinais. Combustíveis fósseis (carvão, óleo e gás) são os restos de plantas e animais que viveram há
milhões de anos e absorveram e armazenaram a energia do Sol. Ao usarmos esses combustíveis, liberamos essa energia em forma de calor.

Hidrogênio

No ar o hidrogênio é encontrado de forma livre em pequena quantidade (desprezível), enquanto no Sol e nas estrelas o hidrogênio é o principal componente. O hidrogênio encontra-se combinado na forma de diversos compostos, como água, hidrocarbonetos (petróleo, gás natural), alimentos (açúcares, proteínas, gorduras), etc.

Como combustível, trata-se do mais potente. Não produz impacto ambiental, pois quando queimado (combus­tão) forma água: H2 + O2 -> H2O .
O hidrogênio é que faz o Sol brilhar. Uma enorme quantidade de energia é liberada quando os núcleos dos átomos de hidrogênio se juntam, ou se fundem, no interior do Sol. Esse processo é chama­do de fusão nuclear. É o mesmo princípio da destrutiva bomba de hidrogênio. Já existem carros experimentais movidos a hidrogênio. A fonte de combustível é um composto, que é aquecido para liberar o hidrogênio. A vantagem desses carros é que eles não poluem: ao queimar, o hidrogênio forma só água.

O íon hipoclorito é um importante bactericida e o responsável pela ação descorante da água clorada. Por apresentar ação descorante, o cloro é usado como alvejante de roupas. Como os alvejantes são soluções de hipoclorito de sódio, é o ânion hipoclorito que atua e não o cloro puro. Tais soluções são co­nhecidas comercialmente como: “água de lavadeira”, “cândida”, Q-Boa, etc.

O hidrogênio é utilizado na obtenção de compos­tos como o HC^ e o NH3. Por se tratar do gás mais leve que se conhece, ele é empregado para encher balões e dirigíveis. A sua desvantagem está no fato de ser altamente explosivo. Explosões de hidrogênio causaram desastres aéreos nos anos de 1 930, como o do dirigível Hindenburg, em 6 de maio de  1937.  Por ser muito leve, o hidrogênio deveria ser ideal para balões e dirigíveis, entretanto apresenta como desvantagem o fato de queimar muito facilmente,  formando uma mistura explosiva com o oxigênio do ar.

As soluções dos sais hipocloritos também apresentam forte ação germicida, por isso são largamente utilizadas no tratamento da água destinada ao consumo e em piscinas. Como é o ânion hipoclorito que atua, as soluções desse íon são obtidas por meio de reação de C£2 com solução aquosa de NaOH.

Cloro

O cloro, somente encontrado na forma combina­da, principalmente como cloretos, é usado na obten­ção de compostos, como: HCl, PVC, DDT, BHC, etc.
Obtém-se o cloro a partir do NaC^1, por eletrólise. É um gás amarelo-esverdeado, de cheiro forte, irritan­te e muito tóxico. Sendo praticamente solúvel em água, o cloro for­ma a solução conhecida como água clorada, que pro­duzirá o íon hipoclorito (CIO~):

Ferro

O ferro, elemento mais produzido e mais consumi­do no mundo, é obtido pela redução da hematita (Fe2O3) com monóxido de carbono nos altos-fornos siderúrgicos. Não se introduz CO no alto-forno. Na verdade, o alto-forno é carregado com uma mistura de minério (Fe2 O3) e de carvão (coque). Com o ar insuflado dentro do alto-forno, o carvão é convertido em CO, que irá reduzir o Fe2O3. Indiretamente, o redutor do Fe2O3 no alto-forno é o carvão.

É importante ressaltar que as duas afirmações a seguir estão corretas.
a.    O redutor do minério no alto-forno siderúrgico é o carvão.
b.    O redutor do minério no alto-forno siderúrgico é o CO.

Num teste de múltipla escolha, havendo as duas alternativas anteriores, a segunda (b) é a mais recomendada como resposta.
•         Ferro gusa – É o ferro obtido diretamente do alto-forno, contendo de 2 a 5% de C e outras impurezas.
•         Ferro doce – É o ferro praticamente puro, obtido pela eliminação do C e de outras impurezas do ferro gusa. Tem pouquíssima aplicação.
•         Aço – É uma liga de ferro-carbono com 0,1 a 2% de C.