Química – Ciscato, Pereira, Chemello e Proti

. Acesso em: jan. 2016.



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Olho humano sem catarata (A) e com catarata (B).

Depleção da camada de ozônio

Em 1974, o químico mexicano Mario José Molina (1943-) e o químico estadunidense Frank Sherwood Rowland (1927-2012), da Universidade da Califórnia, alertaram para a possibilidade de depleção da camada de ozônio em razão da presença, na atmosfera, de gases contendo átomos de cloro, flúor e carbono na sua composição – denominados genericamente de CFCs. Depleção significa redução, mas foi com a expressão “buraco na camada de ozônio” que esse efeito acabou ficando mais conhecido. Na época, muitos criticaram as predições de Molina e Rowland, pois os gases CFCs vinham sendo empregados ​em muitos produtos e processos industriais desde a década de 1920, e sua grande estabilidade química e baixa toxicidade apontavam que eles eram seguros, ao menos na troposfera.

CFC: sigla utilizada para identificar substâncias do tipo clorofluorcarbono, como o CCl₃F e o CCl₂F₂.

Em 1985, com base em dados gerados por satélite, cientistas de uma entidade britânica constataram que o teor de ozônio sobre a Antártida estava, desde o final da década de 1970, diminuindo drasticamente. Eles perceberam que havia uma redução periódica de cerca de 50% na concentração do ozônio estratosférico (de setembro a novembro, período correspondente à primavera no hemisfério sul). O debate que surgiu entre os cientistas foi: seria essa uma variação climática natural ou resultado da ação humana?

Em 1987, expedições científicas e sobrevoos com equipamentos para analisar a composição do ar confirmaram a presença de átomos de cloro provenientes das moléculas de CFCs. Assim como a radiação UV era capaz de quebrar as ligações interatômicas das moléculas de O₂ e O₃, ela também podia decompor as ligações interatômicas das moléculas de CFCs presentes nas camadas superiores da atmosfera. A confirmação do fenômeno rendeu a Molina e Rowland o prêmio Nobel de Química de 1995. Acompanhe na ilustração a seguir a evolução da depleção da camada de ozônio entre 1979 e 2010.

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Mike Carlowicz/Robert Simmon/Ozone Hole Watch/NASA

Uma unidade Dobson corresponde a 2,7 ⋅ 10¹⁶ moléculas de ozônio por centímetro cúbico (a 0 °C e 1 atm).

Fonte: NASA. Disponível em: . Acesso em: maio 2016.

Graças aos avanços no conhecimento sobre as reações químicas envolvendo a radiação UV na estratosfera e à preocupação com o possível desaparecimento da camada de ozônio e a consequente impossibilidade de vida na Terra, líderes de dezenas de nações assinaram, em 1987, um documento conhecido como Protocolo de Montreal, comprometendo-se a interromper a produção de gases CFCs ao longo dos anos seguintes. Como leva algum tempo para que os CFCs alcancem a estratosfera, os cientistas acreditam que demore pelo menos 60 anos para que a camada de ozônio se recupere totalmente.

Como substitutos desses gases surgiram os hidroclorofluorcarbonos (HCFCs), que, por serem mais reativos que os CFCs na troposfera, apresentam menor impacto sobre a camada de ozônio. No Brasil, o uso de CFCs foi completamente eliminado em 2010. Por suas iniciativas em prol da proteção da camada de ozônio, o país foi agraciado com dois prêmios concedidos pela ONU (Organização das Nações Unidas). Vale mencionar especialmente o de 2007, pelo destaque na eliminação antecipada do uso de CFCs. Há também um cronograma para a eliminação dos HCFCs até 2040. A indústria pretende, nesse intervalo de tempo, substituir completamente os HCFCs por HFCs (hidrofluorcarbonos), que, aparentemente, até onde se sabe hoje, não afetam o ozônio estratosférico.

Questões relativas ao texto de abertura

Responda em seu caderno

1 Utilizando os pressupostos da teoria atômica de Dalton, represente a reação de decomposição do ozônio por meio de modelos.

2 Analise o gráfico Variação do teor de ozônio na atmosfera em diferentes altitudes e responda: a que altitude a concentração de ozônio é máxima? Quantas vezes essa concentração máxima é maior do que a concentração a 20 km de altitude?

3 Diversos meios de comunicação alertam constantemente para os riscos de comprar produtos de procedência duvidosa. Com base no que foi discutido no texto de abertura, explique os riscos a que um consumidor pode se expor ao comprar óculos de sol falsificados e como essa ação está relacionada com a depleção da camada de ozônio.
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4 Faça a associação correta entre as variáveis X, Y e Z com os tipos de radiação ultravioleta citados no texto.



Adilson Secco

Representação sem escala; cores fantasia.

5 A expressão “buraco na camada de ozônio” acabou se popularizando até mesmo no meio científico. Com base na análise da ilustração Evolução do teor de ozônio na estratosfera de 1979 a 2011, faça uma crítica a essa expressão e proponha uma descrição cientificamente adequada.

6 Na ilustração Evolução do teor de ozônio na estratosfera de 1979 a 2011 é possível notar que, entre 2006 e 2011, a área média da região com mais baixo teor de ozônio permaneceu praticamente estabilizada. Que medidas podem ter sido responsáveis por esse fato?

7 Estudos indicam que um único átomo de cloro proveniente dos CFCs é capaz de participar de 2 milhões de ciclos de decomposição do ozônio (50 ciclos diários), isto é, cada átomo de cloro isoladamente pode levar à decomposição de até 2 milhões de moléculas de ozônio. Com base nessas informações e na ilustração Evolução do teor de ozônio na estratosfera de 1979 a 2011, determine quantos bilhões de átomos de cloro são necessários para reagir com uma quantidade de ozônio equivalente a 1 Dobson.

Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo

Discuta com seus colegas

É correto afirmar que a presença de ozônio na atmosfera sempre promove benefícios aos seres humanos?

É possível prever a rapidez com que determinada substância se decompõe com base na rapidez de formação de um dos produtos da reação?

Por que algumas reações, como as explosões, são rápidas, e outras, como a formação da ferrugem, são lentas?

O que pode ser feito para estender o prazo de validade de um alimento não industrializado?

Para que servem e como funcionam os catalisadores automotivos?

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TEMA 1
Quantificando a rapidez de uma reação química



Caio Guatelli/Folhapress

A tonalidade castanha do ar comumente vista nas grandes cidades deve-se à presença de poluentes atmosféricos, como o dióxido de nitrogênio (NO₂). São Paulo, SP, 2008.

Conforme visto no texto de abertura, o gás ozônio concentra-se naturalmente na estratosfera, onde é formado pela ação da radiação UV sob o gás oxigênio. Porém, em razão de certos poluentes atmosféricos, pode-se formar ozônio na troposfera. Esse processo e suas consequências serão descritos neste tema.

Formação do ozônio troposférico e o conceito de taxa média

Desde a segunda metade do século XIX, o gás ozônio vem sendo utilizado como agente terapêutico, especialmente por suas propriedades germicidas. Durante a Primeira Guerra Mundial (1914-1918), por exemplo, médicos alemães utilizavam o ozônio para o tratamento de ferimentos dos soldados.

Produzido naturalmente na estratosfera, ele também pode ser produzido na troposfera – quando isso acontece, ele é denominado ozônio troposférico.

A exposição ao ozônio troposférico deve ser controlada, pois pode prejudicar o sistema respiratório. Alguns dos efeitos nocivos do ozônio à saúde são: dores no peito, tosse, garganta irritada e falta dear. Acompanhe na tabela da página seguinte alguns desses efeitos do ozônio em função de sua concentração no ar.

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Efeitos tóxicos da inalação de gás ozônio
Concentração de O3 no ar (ppmv)	Efeitos tóxicos
0,1	Lacrimejamento e irritação no trato respiratório superior.
1,0-2,0	Rinite, tosse, cefaleia, náuseas. Pessoas predispostas podem desenvolver asma.
2,0-5,0 (10-20 min)*	Aumento progressivo de dispneia.
5,0 (60 min)*	Edema agudo de pulmão e, ocasionalmente, paralisia respiratória.
10,0	Morte em 4 horas.
50,0	Morte em minutos.

Dispneia: sensação de falta de ar acompanhada de respiração trabalhosa.

*Os valores apresentados entre parênteses representam o tempo de exposição a que uma pessoa deve ser submetida para desenvolver os sintomas apresentados.

Fonte: BOCCI, V. Ozone: A new medical drug. 2. ed. Berlin: Springer Science & Business Media, 2010. p. 3.

As plantas também apresentam consequências da exposição a altos níveis de ozônio troposférico: este gás as enfraquece, deixando-as mais suscetíveis ao ataque de fungos e insetos. Isso acontece porque o ozônio reage com o gás etileno (H₂C ═ CH₂), que as plantas emitem naturalmente, produzindo substâncias nocivas a seus tecidos (veja imagens a seguir).

Nigel Cattlin/Alamy/Glow images

R.J. Reynolds Tobacco Company Slide Set/CC by 3.0 US

O tabaco (Nicotiana tabacum L.) é um bioindicador de ozônio. Nas imagens é mostrado o estado das folhas de tabaco antes (A) e depois (B) da exposição a poluentes, como o ozônio troposférico.

Até os pneus dos carros têm sua vida útil reduzida pela presença do ozônio troposférico, uma vez que ele reage com a borracha. No entanto, o ozônio também tem aplicações industriais, como será visto mais adiante.

Uma das maneiras de sintetizar ozônio é submetendo o gás oxigênio a uma descarga elétrica de alta voltagem em um aparelho chamado ozonizador. No caso do uso medicinal, é importante utilizar gás oxigênio puro, e não ar, pois a presença de altos níveis de gás nitrogênio favorece a produção de gases tóxicos, como os óxidos de nitrogênio. Esses mesmos gases indesejáveis podem ser produzidos durante a queima de combustíveis fósseis, como gasolina e óleo diesel. Como esses gases podem amplificar a conversão do gás oxigênio em ozônio na troposfera, o ozônio tem se tornado um dos principais poluentes atmosféricos dos centros urbanos.

Nas camadas atmosféricas mais baixas, a luz do Sol incide sobre o gás dióxido de nitrogênio (NO₂), um poluente liberado pelos automóveis e pelas chaminés industriais. Veja no gráfico a seguir as medições de concentração, em ppbv (partes por bilhão em volume), de dióxido de nitrogênio e de ozônio em um período de 24 horas em uma grande cidade.



LUIZ RUBIO

Fonte: NASA. Disponível em: