Grade 11
  1. Conceitos básicos de química  1.1. Importância da Química  1.2. Natureza e escopo da química  1.3. leis da combinação química  1.3.1. Lei da conservação da massa  1.3.2. Lei das proporções definidas  1.3.3. Lei das proporções múltiplas  1.3.4. Lei dos volumes gasosos  1.3.5. Lei de Avogadro  1.4. Teoria atômica de Dalton  1.5. Conceito de mol e massa molar  1.6. Composição percentual  1.7. Fórmula empírica e molecular  1.8. Estequiometria e Cálculos Estequiométricos  1.9. Conceito de reagente limitante
  2. Estrutura do átomo  2.1. Descoberta do elétron, próton e nêutron  2.2. Modelo Atômico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. Modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecânico quântico do átomo  2.4. Dupla natureza da matéria e da radiação  2.5. Princípio da Incerteza de Heisenberg  2.6. Números quânticos  2.7. Orbitais atômicos e suas formas  2.8. Configuração eletrônica dos elementos  2.9. Princípio de Aufbau  2.10. Princípio da exclusão de Pauli  2.11. Regra da máxima multiplicidade de Hund  2.12. Hipótese de de Broglie  2.13. Efeito fotoelétrico
  3. Classificação dos elementos e periodicidade nas propriedades  3.1. Desenvolvimento histórico da tabela periódica  3.2. Lei Periódica Moderna e Tabela Periódica  3.3. Tendências periódicas em propriedades  3.3.1. Raio Atômico e Iônico  3.3.2. Entalpia de ionização  3.3.3. Entalpia de ganho de elétrons  3.3.4. Eletronegatividade  3.3.5. Valência  3.3.6. Propriedades Metálicas e Não Metálicas  3.3.7. Estados de oxidação  3.4. Propriedades Incomuns dos Primeiros Elementos
  4. Chemical Bonding and Molecular Structure  4.1. Abordagem de Kossel–Lewis para ligação química  4.2. Ligação iônica ou eletrovalente  4.3. Ligação covalente e suas características  4.4. Parâmetros de ligação  4.5. Teoria VSEPR  4.6. Teoria do enlace de valência  4.7. Hibridização e seus tipos  4.8. Teoria do orbital molecular  4.8.1. Ordem de ligação e estabilidade  4.9. Ligação de hidrogênio
  5. Estados da matéria  5.1. Forças intermoleculares  5.2. Leis dos Gases  5.2.1. Lei de Boyle  5.2.2. Lei de Charles  5.2.3. Lei de Avogadro  5.2.4. Lei de Dalton das pressões parciais  5.2.5. Lei de Graham da difusão  5.3. Equação do Gás Ideal e Aplicações  5.4. Gases reais e desvios do comportamento ideal  5.5. Teoria cinética molecular dos gases  5.6. Liquefação de gases  5.7. Propriedades dos Líquidos  5.8. Tensão superficial e viscosidade
  6. termodinâmica  6.1. Sistema e ambiente  6.2. Tipos de sistemas em termodinâmica  6.3. Tipos de procedimentos  6.4. Primeira lei da termodinâmica  6.5. Energia interna e entalpia  6.6. Capacidade calorífica e calor específico  6.7. Lei de Hess da soma constante de calor  6.8. Entalpia de dissociação de ligação  6.9. Entalpia de formação e combustão  6.10. Entalpia de solução e neutralização  6.11. Espontaneidade e a segunda lei da termodinâmica  6.12. Energia livre de Gibbs e suas aplicações
  7. Equilíbrio  7.1. O conceito de equilíbrio  7.2. Constante de equilíbrio e suas aplicações  7.3. Princípio de Le Chatelier  7.4. Equilíbrio iônico em soluções  7.5. Teoria de Ácidos e Bases  7.5.1. Conceito de Arrhenius  7.5.2. Conceito de Bronsted-Lowry  7.5.3. Conceito de Lewis  7.6. Escala de pH e pOH  7.7. Efeito do íon comum  7.8. Hidrólise de sais  7.9. Soluções tampão e seu mecanismo de ação  7.10. Equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis
  8. Reações Redox  8.1. Conceitos de Oxidação e Redução  8.2. Número de oxidação e suas aplicações  8.3. Reações redox em termos de transferência de elétrons  8.4. Balanceamento de reações redox (métodos do número de oxidação e íon-elétron)  8.5. Tipos de reações redox  8.6. Células Eletroquímicas e Reações Redox
  9. Hidrogênio  9.1. Posição do Hidrogênio na Tabela Periódica  9.2. Isótopos do hidrogênio  9.3. Preparação de Hidrogênio  9.4. Propriedades do Hidrogênio  9.5. Hidratos e sua classificação  9.6. Água e água pesada  9.7. Peróxido de hidrogênio e suas propriedades  9.8. Usos do Hidrogênio e Seus Compostos
  10. Elementos do bloco s (metais alcalinos e alcalino-terrosos)  10.1. Elementos do Grupo 1 - Propriedades e Tendências  10.2. Elementos do Grupo 2 - Propriedades e Tendências  10.3. Unusual properties of lithium and beryllium  10.4. Compostos importantes de sódio e seus usos  10.5. Compostos Importantes de Magnésio e Cálcio
  11. Alguns elementos do bloco p  11.1. Introdução Geral aos Elementos do Bloco p  11.2. Elementos do Grupo 13  11.2.1. Boro e seus compostos  11.3. Grupo 14 Elementos  11.3.1. Carbono e seus alótropos  11.3.2. Compostos Importantes de Carbono e Silício
  12. Química Orgânica - Alguns Princípios e Técnicas Básicas  12.1. Classificação e Nomenclatura de Compostos Orgânicos  12.2. Representação estrutural de compostos orgânicos  12.3. Classificação das reações orgânicas  12.4. Efeitos Eletrônicos em Química Orgânica  12.4.1. Efeito indutivo  12.4.2. Efeito de ressonância  12.4.3. Hiperconjugação  12.5. Mecanismo de reação e espécies intermediárias  12.6. Purificação e análise qualitativa de compostos orgânicos
  13. Hidrocarbonetos  13.1. Hidrocarbonetos  13.1.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2. alceno  13.2.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2.2. Reações de adição eletrofílica  13.3. Alcinos  13.3.1. Preparação e Propriedades dos Alcinos  13.4. Aromatic hydrocarbons  13.4.1. Estrutura e propriedades do benzeno  13.4.2. Reações de substituição eletrofílica do benzeno
  14. Química Ambiental  14.1. Poluição Ambiental  14.2. Poluição atmosférica e o efeito estufa  14.3. Poluição da água e métodos de tratamento  14.4. Poluição do solo e seus efeitos  14.5. Resíduos industriais e seu tratamento  14.6. Estratégias para controle da poluição

Grade 11 ↓


Química Ambiental


A química ambiental é o estudo científico dos fenômenos químicos e bioquímicos que ocorrem em locais naturais. Envolve a compreensão dos componentes da Terra e como eles interagem com as atividades humanas, levando à poluição e mudanças no meio ambiente. Este campo da química é importante para enfrentar e gerenciar questões ambientais, incluindo poluição, gestão de resíduos e práticas sustentáveis.

Introdução à química ambiental

A química ambiental nos ajuda a entender os processos químicos que afetam nosso ambiente. Ela se concentra nas reações químicas que ocorrem no solo, na água e no ar. Um dos principais objetivos é entender como as atividades humanas afetam os processos naturais e encontrar maneiras de reduzir qualquer impacto negativo.

Os químicos ambientais estudam as fontes, reações, transporte, efeitos e destinos das espécies químicas nos ambientes de ar, solo e água. Para isso, eles usam uma variedade de técnicas e abordagens científicas para monitorar e analisar amostras ambientais.

Processos químicos no ambiente

Vamos explorar alguns processos químicos básicos que são importantes para a química ambiental:

  • Oxidação e redução: Estas são reações químicas que envolvem a transferência de elétrons entre substâncias. Oxidação significa a perda de elétrons, enquanto redução significa o ganho de elétrons. Estas reações são importantes na degradação de poluentes. Por exemplo, no caso da ferrugem do ferro, o ferro passa por oxidação: 
    4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
  • Reações fotoquímicas: Reações desencadeadas pela luz solar, que são importantes na formação do ozônio na atmosfera. Um exemplo simples é a reação que ocorre quando o dióxido de nitrogênio absorve a luz solar, formando óxido nítrico e um átomo de oxigênio: 
    NO 2 + luz solar → NO + O
    O átomo de oxigênio pode então reagir com moléculas de oxigênio para produzir ozônio: 
    O + O 2 → O 3
  • Reações ácido-base: Estas desempenham um papel importante na química ambiental, especialmente na compreensão de como os poluentes podem mudar o pH das águas e solos naturais. Um exemplo disso é a reação do dióxido de carbono com a água, formando ácido carbônico: 
    CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3

Impacto das atividades humanas no meio ambiente

Atividades humanas têm um impacto profundo no meio ambiente, muitas vezes causando poluição e outros problemas. Aqui estão alguns exemplos de como nossas ações podem afetar a química ambiental:

  • Poluição do ar: Isso inclui principalmente a emissão de gases e partículas nocivas no ar a partir de emissões de veículos, processos industriais e queima de combustíveis fósseis. Por exemplo, a queima de carvão pode liberar dióxido de enxofre: 
    S + O 2 → SO 2
  • Poluição da água: Poluentes como metais pesados, pesticidas e produtos químicos industriais podem poluir as fontes de água. A contaminação por mercúrio de resíduos industriais é um exemplo de: 
    Hg → Hg 2+ (em fontes de água)
  • Poluição do solo: Isso pode ser causado pelo descarte de resíduos perigosos, uso de pesticidas e vazamentos de locais contaminados. Por exemplo, o chumbo de baterias pode lixiviar para o solo: 
    Pb → PbO (no solo)

Compreendendo a qualidade do ar

A qualidade do ar é uma preocupação importante na química ambiental. Poluentes químicos no ar podem afetar a saúde humana e o ambiente. Poluentes atmosféricos comuns incluem óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SOx), monóxido de carbono (CO), compostos orgânicos voláteis (COVs) e material particulado (PM).

Camada de ozônio e sua destruição

A camada de ozônio localizada na estratosfera da Terra tem um papel vital em bloquear a radiação UV nociva do Sol. Certos produtos químicos conhecidos como clorofluorcarbonos (CFCs), que são usados em refrigeração e sprays aerossóis, podem destruir esta camada:

Uma reação simples que descreve a destruição do ozônio por CFCs é: 

CFCl 3 + luz UV → CFCl 2 + Cl
O átomo de cloro pode então destruir as moléculas de ozônio: 
Cl + O 3 → ClO + O 2

Efeito estufa e aquecimento global

O efeito estufa é um processo natural no qual certos gases na atmosfera da Terra absorvem e emitem radiação, aquecendo a superfície terrestre. No entanto, as atividades humanas aumentaram as concentrações desses gases, principalmente o dióxido de carbono (CO 2), metano (CH 4) e óxido nitroso (N 2 O), que exacerbam esse efeito, levando ao aquecimento global.

Uma reação simples que contribui para o efeito estufa é a combustão de combustíveis fósseis: 

C + O 2 → CO 2 (da queima de carvão)
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (da queima de gás natural)

Química da água e poluição

A química da água é um campo importante na química ambiental. Água limpa é essencial para a vida, mas pode se tornar poluída devido a uma variedade de atividades humanas. Aqui, exploramos poluentes comuns da água e seus efeitos.

Chuva ácida

A chuva ácida é formada quando o dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (NOx), emitidos na atmosfera, muitas vezes da queima de combustíveis fósseis, reagem com vapor de água: 

SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3
2NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2

A chuva ácida pode reduzir o pH de rios e lagos, afetando negativamente a vida e os ecossistemas aquáticos. Ela também pode destruir edifícios e monumentos.

Contaminação por metais pesados

Metais pesados como chumbo (Pb), mercúrio (Hg) e cádmio (Cd) podem contaminar as fontes de água através de descargas industriais, lixiviação de aterros sanitários e descarte inadequado de resíduos. Esses metais podem ser tóxicos e prejudiciais tanto para a vida aquática quanto para os humanos.

Por exemplo, a reação que ocorre quando o chumbo entra na água é a seguinte: 

Pb + Cl 2 → PbCl 2 (em fontes de água)

Pesticidas e escoamento agrícola

Pesticidas usados na agricultura podem fluir para corpos d'água próximos, causando poluição. Esses produtos químicos podem afetar organismos aquáticos e entrar na cadeia alimentar, afetando animais maiores e humanos.

Considere a decomposição de um inseticida comum como o DDT: 

C 14 H 9 Cl 5 → produtos de degradação (no ambiente)

Química do solo e contaminação

A química do solo é importante para entender como os poluentes afetam a qualidade do solo e as plantas. Solo saudável é essencial para a agricultura e ecossistemas, mas pode se contaminar de várias maneiras:

Poluição por fertilizantes e nutrientes

Os fertilizantes contêm nutrientes essenciais como nitrogênio, fósforo e potássio. No entanto, o uso excessivo pode levar à poluição por nutrientes, onde os nutrientes em excesso fluem para corpos d'água, causando eutrofização e proliferação de algas: 

NH 4 NO 3 (fertilizante) → NH 4 + + NO 3 - (no solo e na água)

A eutrofização reduz os níveis de oxigênio na água, prejudicando a vida aquática e os ecossistemas.

Poluentes orgânicos

Poluentes orgânicos, incluindo pesticidas e hidrocarbonetos, podem se fixar nas partículas do solo, reduzindo assim a qualidade do solo e afetando o crescimento das plantas. Poluentes orgânicos persistentes (POPs) são de particular preocupação porque resistem à decomposição e se acumulam no solo e nos organismos vivos.

Estratégias para gestão ambiental

Prevenção e controle de poluição

Desenvolver maneiras de prevenir e controlar a poluição é importante para proteger o meio ambiente. As estratégias incluem promover técnicas de produção mais limpas, usar fontes de energia renováveis e aplicar regulamentos para limitar as emissões de substâncias nocivas.

Um exemplo de reação química usada no controle da poluição é a conversão de dióxido de enxofre em ácido sulfúrico, que pode então ser removido de forma segura: 

2SO 2 + O 2 → 2SO 3
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

Tratamento de poluentes ambientais

A remediação envolve a limpeza de locais poluídos para restaurar a qualidade ambiental. As técnicas incluem biorremediação, onde micro-organismos são usados para destruir poluentes orgânicos, e fitoextração, onde plantas extraem poluentes do solo.

O principal processo de biorremediação pode ser resumido da seguinte forma: 

C 6 H 12 O 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O (degradação microbiana de poluentes)

Sustentabilidade e química verde

A química verde foca em projetar processos e produtos que reduzam ou eliminem substâncias perigosas, contribuindo para a sustentabilidade e a proteção ambiental. Ela enfatiza o uso de recursos renováveis, o aumento da eficiência energética e o desenvolvimento de produtos químicos mais seguros.

Um exemplo de abordagem de química verde é o uso de catálise para reduzir o desperdício e melhorar a eficiência das reações: 

2H 2 + O 2 (com catalisador) → 2H 2 O
Catalisadores são usados nesta reação para aumentar a eficiência e minimizar o desperdício.

Conclusão

Em conclusão, a química ambiental fornece as ferramentas e o conhecimento para entender, enfrentar e gerenciar questões ambientais. Ao estudar reações e processos químicos, cientistas e formuladores de políticas podem desenvolver estratégias para reduzir a poluição, proteger os recursos naturais e promover práticas sustentáveis. Este campo é essencial para assegurar um ambiente saudável e sustentável para as gerações futuras.


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