Learning Objectives

• To understand the chemistry of acid rain.as reacções ácido–base podem ter um forte impacto ambiental. Por exemplo, um aumento dramático na acidez da chuva e da neve nos últimos 150 anos está dissolvendo superfícies de mármore e calcário, acelerando a corrosão de objetos metálicos, e diminuindo o pH das águas naturais. Este problema ambiental chama-se chuva ácida e tem consequências significativas para todos os organismos vivos. Para entender a chuva ácida requer um entendimento das reações ácido-base em solução aquosa.

  O termo chuva ácida é na verdade um pouco enganador, porque mesmo água da chuva pura coletada em áreas remotas da civilização é ligeiramente ácida (pH ≈ 5.6) devido ao dióxido de carbono dissolvido, que reage com água para dar ácido carbônico, um ácido fraco:

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  O químico inglês Robert Angus Smith geralmente é creditado com a cunhar a expressão chuva ácida em 1872 para descrever o aumento da acidez da chuva na Britânico centros industriais (tais como Manchester), que foi causada, aparentemente, por desenfreada dos excessos do início da Revolução Industrial, embora a conexão não foi ainda compreendida. Naquela época, não havia uma boa maneira de medir as concentrações de íons de hidrogênio, por isso é difícil saber o pH real da chuva observada por Smith. Os valores de pH típicos para a chuva nos Estados Unidos continentais agora variam de 4 a 4.5, com valores tão baixos quanto 2.0 relatados para áreas como Los Angeles. A chuva com um pH de 2 é comparável em acidez ao suco de limão, e mesmo a chuva “normal” é agora tão ácida como o suco de tomate ou café preto.Qual é a origem do aumento da acidez da chuva e da neve? A análise química mostra a presença de grandes quantidades de íons de sulfato (SO42−) e nitrato (NO3−), e uma grande variedade de evidências indica que uma fração significativa destas espécies vem de óxidos de nitrogênio e enxofre produzidos durante a combustão de combustíveis fósseis. Com as altas temperaturas encontradas em ambos os motores a combustão interna e descargas elétricas, nitrogênio molecular e molécula de oxigênio reagem para dar óxido nítrico:

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  o óxido Nítrico reage rapidamente com o oxigênio em excesso para dar dióxido de azoto, o composto responsável pela cor marrom da poluição:

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  Quando o dióxido de nitrogênio se dissolve em água, forma-se um 1:1 mistura de ácido nitroso e nítrico, ácido:

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  Porque o oxigénio molecular, eventualmente, oxida o ácido nitroso para ácido nítrico, em geral, a reação é

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  Grandes quantidades de dióxido de enxofre têm sempre sido lançado para a atmosfera por fontes naturais, como vulcões, incêndios florestais, e a deterioração microbiana de materiais orgânicos, mas para a maioria de Terra registradas de história natural de ciclagem do enxofre da atmosfera para os oceanos e as rochas manteve a acidez da chuva e da neve na seleção. Infelizmente, a queima de combustíveis fósseis parece ter desequilibrado o equilíbrio. Muitos calos contêm até 5% -6% de pirite (FeS2) em massa, e os fuelóleos geralmente contêm pelo menos 0,5% de enxofre em massa. Desde meados do século XIX, estes combustíveis foram queimados em grande escala para suprir as necessidades energéticas da nossa sociedade industrial moderna, libertando anualmente dezenas de milhões de toneladas de SO2 adicionais para a atmosfera. In addition, roasting sulfide ores to obtain metals such as zinc and copper produces large amounts of SO2 via reactions such as

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  independent of the source, the SO2 dissolves in rainwater to give sulfurous acid (Equation \(\ref{5.7.7}\)), que é eventualmente oxidado por oxigênio em ácido sulfúrico (equação \(\ref{5.7.8}\)):

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  preocupações sobre os efeitos nocivos da chuva ácida levaram a uma forte pressão sobre a indústria para minimizar a libertação de SO2 e NO. Por exemplo, usinas de energia a carvão agora usam “purificadores SO2”, que capturam SO2 por sua reação com cal (CaO) para produzir sulfito de cálcio dihidratado (CaSO3·2H2O; figura \(\PageIndex{1}\)).

  

  o dano que a chuva ácida faz aos edifícios e esculturas de calcário e mármore é devido a uma reação ácido–base clássica. Mármore e calcário consistem ambos em carbonato de cálcio (CaCO3), um sal derivado do ácido fraco H2CO3. A reação de um ácido forte com um sal de um ácido fraco vai para a conclusão. Assim, podemos escrever a reação de calcário ou mármore com ácido sulfúrico diluído da seguinte forma:

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  porque CaSO4 é moderadamente solúvel em água, o resultado líquido desta reação é dissolver o mármore ou calcário. O Lincoln Memorial, em Washington, DC, que foi construído em 1922, já mostra danos significativos da chuva ácida, e muitos objetos mais antigos estão apresentando ainda maior dano (Figura \(\PageIndex{2}\)). Objetos metálicos também podem sofrer danos devido à chuva ácida através de reações de oxidação-redução.

  

  os efeitos biológicos da chuva ácida são mais complexos. Como indicado na figura 4.15, os fluidos biológicos, como o sangue, têm um pH de 7-8. Organismos como peixes podem manter seu pH interno na água que tem um pH na faixa de 6.5–8.5. Se o pH externo é muito baixo, no entanto, muitos organismos aquáticos não podem mais manter seu pH interno, então eles morrem. Um pH de 4 ou menos é fatal para praticamente todos os peixes, a maioria dos animais invertebrados e muitos microrganismos. Como resultado da chuva ácida, o pH de alguns lagos na Europa e nos Estados Unidos caiu abaixo de 4. Estudos recentes sugerem que até 6% dos lagos das Montanhas Adirondack do Norte de Nova Iorque e 4% dos lagos da Suécia e da Noruega estão essencialmente mortos e não contêm peixe. Nenhum dos locais contém grandes concentrações de indústria, mas Nova Iorque encontra-se no meio-oeste industrial, e a Escandinávia está no meio-oeste das regiões mais industrializadas da Europa Ocidental. Ambas as regiões parecem ter suportado o peso da poluição produzida pelos seus vizinhos de vento ascendente. Uma forma possível de contrariar os efeitos da chuva ácida em Lagos isolados é adicionando grandes quantidades de calcário finamente moído, que neutraliza o ácido através da reacção mostrada na equação \(\ref{5.7.9}\).

  a second major way in which acid rain can cause biological damage is less direct. Árvores e muitas outras plantas são sensíveis à presença de alumínio e outros metais nas águas subterrâneas. Em circunstâncias normais , hidróxido de alumínio, que está presente em alguns solos, é insolúvel. No entanto, com valores de pH mais baixos, o Al (OH)3 dissolve-se através da seguinte reacção:

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  o resultado é o aumento dos níveis de AL3+ iões nas águas subterrâneas. Como o íon Al3+ é tóxico para as plantas, altas concentrações podem afetar o crescimento das plantas. A chuva ácida também pode enfraquecer as folhas e as raízes das plantas tanto que as plantas são incapazes de suportar outras tensões. A combinação dos dois efeitos pode causar danos significativos a florestas estabelecidas, como a Floresta Negra na Alemanha e as florestas do nordeste dos Estados Unidos e Canadá e outros países (figura \(\PageIndex{3}\)).

  resumo

  os efeitos nocivos da chuva ácida levaram a uma forte pressão sobre a indústria para minimizar a libertação de reagentes nocivos. Chuva ácida é a precipitação cujo pH é inferior a 5,6, o valor normalmente observado, devido à presença de dióxido de carbono dissolvido. A chuva ácida é causada por óxidos de azoto e dióxido de enxofre produzidos tanto por processos naturais como pela combustão de combustíveis fósseis. Eventualmente, esses óxidos reagem com oxigênio e água para dar ácido nítrico e ácido sulfúrico.por que é que se recomenda que os balcões do marble não sejam usados em cozinhas? O mármore é composto principalmente de CaCO3.explique por que a dessulfurização de combustíveis fósseis é uma área de intensa pesquisa.qual é o papel dos NOx na formação da chuva ácida?