ATPS QUIMICA - Matéria, Energia, Transformação E Substâncias

Introdução da Etapa 1 da ATPS:

Esta etapa visa promover uma atividade de pesquisa sobre a matéria, energia, transformação e substâncias, reconhecendo e valorizando a atmosfera e biosfera como fonte de materiais úteis para utilização cotidiana e para industrialização sob o conceito de substâncias simples e compostas, misturas homogêneas e heterogêneas, bem como o processo de separação de misturas para obtenção de materiais ou matéria prima para as indústrias.

Resolução do Passo 2 – Etapa1:

a) Identifique quais os gases que compõem a atmosfera e suas respectivas concentrações (porcentagem no ar). Descreva pelo menos uma aplicação de cada gás.

Os gases que compõe a atmosfera dentro de sua homogeneidade e suas concentrações são;

Gás Conc.: Aplicação:

Nitrogênio (N2) 78,088% Usado para evitar oxidação de materiais.

Oxigênio (O2) 20,949% Usado como oxidante.

Argônio (Ar) 0,93% Usado na conservação de materiais oxidáveis.

Dióxido de carbono (CO2) 0,03% Usado para evitar combustão.

Neônio (Ne) 0,0018% Usado para emitir luz (em especial tom roxo).

Hélio (He) 0,0005% Usado como refrigerante para controle de temperaturas.

Metano (Ch2) 0,00014% Usado em alguns processos de combustão.

Criptônio (Kr) 0,0001% Usado para emitir luz (em especial tom avermelhado)

b) Compare os gases que compõem a atmosfera e responda se todos eles são substâncias simples. Justifique sua resposta.

Todos os gases relacionados acima são classificados como substancias simples, pois são formados pelo mesmo elemento.

c) Pesquise como é realizada a separação dos gases que compõem a atmosfera.

O processo de separação dos gases que compõe a atmosfera pode ser feita pelas sistemáticas;

Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação (grandes pressões e baixas temperaturas), posteriormente passa pela destilação fracionada separando os gases.

Adsorção: Consiste de filtrar através de substancias especiais como tais como o carvão ativo que tem a propriedade de reter superficialmente algumas substancias gasosas.

d) Pesquise e elabore um resumo sobre a “produção industrial da amônia pelo processo de “Haber-Bosh”.

O Processo Haber-Bosch é uma reação entre nitrogênio e hidrogênio para produzir amoníaco, esta reação é catalisada com o ferro, sob as condições de altas pressões e altas temperaturas. O processo foi desenvolvido por Fritz Haber e Carl Bosch em 1909 e patenteado em 1910. Foi usado pela primeira vez, à escala industrial, na Alemanha durante a Primeira Guerra Mundial, para a produção de munição, os alemães dependiam do nitrato de sódio importado do Chile, que era insuficiente e incerto. Por isso passaram a utilizar prontamente o processo de Haber para a produção de amoníaco.

O amoníaco na área industrial pode ser oxidado e assim produzir ácido nítrico e este utilizado em diversas áreas químicas entre eles para a produção de explosivos usado na produção de munições.

e) Elaboração de um texto descrevendo a importância da atmosfera como fonte de matéria prima.

Os gases industriais têm um mercado muito diversificado e são essenciais para as atividades a que se destinam, por esta razão a atmosfera que é uma fonte muito importante de matéria prima para os mais diversificados processos produtivos onde são aplicados em composições, reações e misturas gasosas aos produtos a serem industrializados.

Os gases industriais podem ser divididos, quanto ao processo de produção, sendo os derivados do fracionamento do ar atmosférico liquefeito, processo puramente físico (resfriamento e destilação) e os obtidos por processos químicos. Os primeiros são o nitrogênio (N2), o oxigênio (O2) e o argônio (Ar).

Os gases obtidos em menores quantidades pela atmosfera também podem ser produzidos por processos químicos, podem ser obtidos como subproduto de fumaça rica em gases, como por exemplo, o hidrogênio e o dióxido de carbono (ou gás carbônico).

Abaixo segue três gases e alguns exemplos de aplicações mais detalhadas na industria com os gases obtidos pela nossa atmosfera;

Gás Carbônico: É bastante utilizado na indústria de bebidas, mas também serve como congelante para alimentos, rebarbação de artefatos de borracha e expansão de poliuretano. No tratamento de efluentes, utilizado para acerto de PH, substitui a utilização de ácidos fortes que apresentam problemas de corrosão das instalações e de saúde aos trabalhadores.

Nitrogênio: É bastante empregado na área de transferência de calor, principalmente porque este gás é praticamente inerte, oferecendo diversos campos de aplicação, inclusive proteção contra incêndio, explosão, oxidação e corrosão. É bastante empregado na indústria química e petroquímica em processos de produção, armazenamento e transporte de matérias-primas e produtos. Possibilita a produção do aço de melhor qualidade e permite aumentar a produção de recipientes plásticos no processo de moldagem a sopro.

Oxigênio: Pode ser consumido puro e combinado com outros gases. Apresenta diversas utilidades, sendo empregado principalmente na área médica e industrial. Na indústria metalúrgica é usado principalmente em conexão com a metalurgia de processamento e com processos de combustão. Utilizado na fusão e redução desse setor, intensifica a transmissão de calor, eleva a temperatura e reduz as perdas nos gases de evasão. A operação dos fornos torna-se mais flexível, aumentando sua capacidade e reduzindo o consumo específico de energia. Na indústria química é utilizado em uma variedade de processos químicos de oxidação. Na indústria de celulose grande e crescente consumidor de oxigênio no processo de branqueamento.

Sendo assim a aplicação dos gases separados na indústria é vital para o processamento de diversos produtos de uso ou de consumo pela humanidade o que se faz necessário conhecermos corretamente sua aplicação.