Grade 7 → Combustíveis e energia ↓
Tipos de combustíveis
No estudo de combustível e energia, é importante entender os diferentes tipos de combustível. Combustíveis são substâncias que liberam energia quando passam por uma reação química ou nuclear. Essa energia pode ser usada para uma variedade de propósitos, como dirigir veículos, aquecer casas e gerar eletricidade. Podemos classificar os combustíveis em vários tipos com base em sua origem e forma. Nesta discussão, entraremos em detalhes sobre os diferentes tipos de combustíveis disponíveis hoje, o que proporcionará uma compreensão abrangente para alunos no nível básico de química.
Combustíveis fósseis
Os combustíveis fósseis são fontes de energia que vêm dos restos decompostos de plantas e animais pré-históricos. Eles foram enterrados por milhões de anos e submetidos a calor e pressão. Os principais tipos de combustíveis fósseis são carvão, petróleo e gás natural.
Carvão
O carvão é uma rocha sedimentar sólida preta ou marrom-escura composta principalmente de carbono. É formado a partir dos restos de plantas exuberantes que cresceram em florestas pantanosas há milhões de anos. Existem diferentes tipos de carvão, como linhito, betuminoso e antracito, que são classificados com base no teor de carbono e densidade energética.
Exemplo: A reação química da queima do carvão é representada como:
C + O 2 → CO 2 + EnergiaPetróleo
O petróleo, também conhecido como óleo bruto, é um combustível fóssil líquido formado por minúsculos organismos marinhos. Ao longo de milhões de anos, esses restos são soterrados sob sedimentos e passam por mudanças químicas para formar petróleo. O óleo bruto pode ser refinado em várias formas, como gasolina, diesel e querosene.
A fórmula geral para os alcanos constituintes do óleo bruto é:
C n H 2n+2Gás natural
O gás natural é um combustível fóssil gasoso composto principalmente de metano. É formado pelos mesmos processos que produzem petróleo e carvão. É o combustível fóssil queima mais limpo, produzindo menos dióxido de carbono do que carvão e petróleo.
Combustão do metano, o componente principal do gás natural:
CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O + EnergiaCombustível de biomassa
Os combustíveis de biomassa são derivados de matéria orgânica, como plantas e resíduos animais. Eles são renováveis e podem ser reabastecidos naturalmente. A biomassa pode ser queimada diretamente ou convertida em outras formas de combustível, como bioetanol e biodiesel.
Madeira
A madeira foi uma das primeiras fontes de energia usadas pelos humanos. Ainda hoje é usada para aquecimento e cozimento em muitas partes do mundo. Quando a madeira é queimada, a energia armazenada através da fotossíntese durante a vida da planta é liberada.
A reação química básica para queima da madeira é:
C 6 H 10 O 5 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 5 H 2 O + EnergiaBioetanol
O bioetanol é um álcool derivado da fermentação de açúcares em plantas como milho e cana-de-açúcar. É comumente usado como aditivo de combustível para gasolina para reduzir as emissões.
A reação de fermentação da glicose para formar etanol é:
C 6 H 12 O 6 → 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2Biodiesel
O biodiesel é uma alternativa ao diesel feita de óleos vegetais e gorduras animais. É biodegradável e pode ser usado em motores diesel com poucas ou nenhuma modificação.
A reação geral de transesterificação para produzir biodiesel a partir de triglicerídeos é:
Triglicerídeo + 3 Metanol → Glicerol + 3 moléculas de BiodieselCombustível alternativo
Os combustíveis alternativos são aqueles que servem como uma alternativa aos combustíveis fósseis tradicionais. Eles costumam ser mais ecológicos e podem ajudar a reduzir a poluição e a dependência de recursos não renováveis.
Hidrogênio
O hidrogênio é um combustível limpo que pode ser usado em células a combustível ou motores de combustão interna. Quando o hidrogênio queima, ele se combina com o oxigênio para formar água, que é o único subproduto.
A reação básica para células de combustível de hidrogênio é:
2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O + EnergiaEletricidade
A eletricidade é uma transportadora de energia que pode ser gerada a partir de uma variedade de fontes, como combustíveis fósseis, energia nuclear, vento e energia solar. Veículos elétricos (VE) usam eletricidade armazenada em uma bateria para acionar um motor elétrico.
Exemplo: Uma representação simples da geração de energia usando uma usina hidrelétrica:
Combustível nuclear
Combustíveis nucleares como urânio e plutônio são usados em reatores nucleares para produzir eletricidade. Eles passam por fissão nuclear, na qual o núcleo de um átomo se divide em partes menores, liberando uma grande quantidade de energia.
Urânio
O urânio é um metal pesado e uma importante fonte de energia concentrada. Ele é fissionado em reatores nucleares para liberar energia.
A reação de fissão nuclear do urânio-235 é:
U 92 235 + n → Ba 56 141 + Kr 36 92 + 3 n + EnergiaPlutônio
O plutônio é outro combustível nuclear usado em reatores modernos e armas nucleares. Ele é produzido a partir do urânio-238 em um reator nuclear.
Exemplo de uma reação de fissão do plutônio-239:
Pu 94 239 + n → Xe 54 140 + Zr 40 99 + 2 n + EnergiaConclusão
O combustível é vital para manter nosso mundo em funcionamento, desde os carros que dirigimos até como fazemos eletricidade. Compreender os diferentes tipos de combustível nos permite tomar decisões informadas sobre o uso de energia e os impactos ambientais. À medida que avançamos para um futuro sustentável, é importante usar opções de combustível renováveis e menos poluentes. Através de avanços na tecnologia e mudanças nos hábitos de consumo, podemos encontrar maneiras mais eficientes e ecológicas de atender às nossas necessidades energéticas.
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