ATPS - Química

ETAPA 1

Tema: Matéria, energia, transformação e substâncias.

Passo 2

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

 Nitrogênio (N2): 78, 088%

 Oxigênio (O2): 20, 949%

 Argônio (Ar): 0,93%

 Dióxido de Carbono (CO2): 0,03%

 Neônio (Ne): 0,0018%

 Hélio (He): 0,0005%

 Metano (CH2);

 Criptônio (Kr): 0,0001%

 Aplicações dos gases.

o Nitrogênio: na atmosfera consiste na produção de moléculas complexas necessárias para o desenvolvimento do ser humano, tais como aminoácidos, proteínas e ácidos nucléicos. Sendo um dos ciclos mais importantes nos ecossistemas terrestres.

o Oxigênio: sua principal aplicação consiste em ser oxidante, devido a seu elevado eletro negatividade, superada somente pelo flúor. Por isso, o oxigênio líquido é usado como comburente nos motores de propulsão dos carros, embora, nos processos industriais, o oxigênio para a combustão seja obtido diretamente do ar.

o Argônio: pode-se ser aplicado em conservação de peças em museus em razão do comportamento inerte do elemento.

o Dióxido de Carbono: é utilizado em extintores durante incêndios para isolar o oxigênio do combustível, e também em bebidas para dar efervescência.

o Neônio: aplicado para fabricação de indicadores publicitários, indicadores de alta voltagem, tubos de televisão e etc.

o Hélio: o hélio é mais leve que o ar, isto é, a densidade do hélio é menor que a densidade do ar, diferenciando-se do hidrogênio por não ser inflamável, entretanto, apresenta poder ascensional 8% menor. Por este motivo, e por ser um gás inerte, é utilizado em dirigíveis e balões com fins recreativos, publicitários, reconhecimento de terrenos, filmagens aéreas e para investigações das condições atmosféricas. Uma de suas aplicações é agente refrigerante em reatores nucleares.

o Metano: o metano é considerado o terceiro gás que provoca o efeito estufa, sua principal fonte é na decomposição de resíduos orgânicos, extração de combustível natural e etc.

o Criptônio: é utilizado, isolado ou misturado com néon e argônio: em lâmpadas fluorescentes; em sistemas de iluminação de aeroportos, já que o alcance da luz vermelha emitida é maior que a comum inclusive em condições climatológicas adversas, e nas lâmpadas incandescentes de filamento de tungstênio de projetores cinematográficos. O laser de crípton é usado em medicina para cirurgia da retina do olho.

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

Dos gases acima descritos que compõe a atmosfera, Argônio, Neônio, Oxigênio, Nitrogênio, Criptônio e Hélio, são substancias simples, pois, é formada por átomos de um único elemento químico (denomina-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons).

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

• Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada.

• Adsorção: consiste na retenção superficial de gases. Algumas substâncias, tais como o carvão ativo, têm prioridade de reter, na sua superfície, substâncias no estado gasoso. Uma das principais aplicações da adsorção são as máscaras contra gases venenosos.

• Criogenia: todo processo consiste em 3 etapas, sendo elas: 1) CO filtragem e compressão do ar; 2) Remoção de contaminantes, como vapor de água e dióxido de carbono, que congelaria durante o processo; 3) Resfriamento do ar até temperaturas bem baixas através de processos de troca de calor e refrigeração; 4) Destilação do ar parcialmente condensado (-185°C) para produção dos produtos desejáveis; 5) Reaquecimento do produto gasoso bem como todo líquido do sistema de troca de calor, que serve para resfriar o ar que entra no sistema.

 A separação dos gases que compõem a Atmosfera.

o Oxigênio: a produção industrial do oxigênio é feita por meio de um processo de destilação que retira o ar da atmosfera que é então filtrado comprimido e resfriado. Por meio destes processos são extraídos os teores de água, gases indesejáveis e impurezas. O ar purificado passa então por uma coluna onde são separados oxigênio, nitrogênio e argônio, no estado líquido.

o Nitrogênio: da mesma forma que o oxigênio, o nitrogênio é obtido por meio da destilação do ar.

o Argônio: dentro do grupo dos gases raros, o argônio é o mais comumente encontrado. Está presente na atmosfera em uma concentração de 0, 934% (volume) ao nível da superfície terrestre. O ar é a única fonte conhecida para a extração de argônio puro, por está razão sua produção se realiza pela destilação em uma planta de separação de gases do ar.

o Neônio: se encontra usualmente na forma de gás monoatômico. A atmosfera terrestre contém 15,4 ppm, sendo obtido pelo resfriamento do ar e destilação do líquido criogênico resultante.

o Criptônio: tem ponto de ebulição cerca de 30°C acima dos pontos de ebulição da maioria dos outros componentes do ar. Assim, ele é prontamente separado por destilação fracionada, acumulando-se junto do xenônio na parcela menos volátil. Ambos os gases são purificados por absorção em sílica-gel, separados por uma nova destilação e tratados com titânio aquecido para remover demais impurezas.

o Xenônio: se encontra traços de xenônio na atmosfera terrestre, aparecendo em uma parte por vinte milhões. O elemento é obtido comercialmente por extração dos resíduos do ar líquido. Este gás nobre é encontrado naturalmente nos gases emitidos por alguns mananciais naturais.

o Isótopos Xe-133 e Xe-135: são sintetizados mediante irradiação de nêutrons em reatores nucleares refrigerados a ar.