Actividade 1- Pilhas comerciais e pilhas do futuro
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a) Que tipos de pilhas existem actualmente no comercío?
b) Será que todas as pilhas têm a mesma voltagem?
c) E no futuro, que pilhas utilizaremos?






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O que é uma pilha?

Uma pilha é um dispositivo onde, a partir de uma oxidação-redução espontânea, corrente eléctrica é produzida. Os electrões, na pilha, viagem do ânodo para o cátodo, sendo, respectivamente, o polo negativo e o polo positivo da mesma pilha. Portanto, é no ânodo que ocorre a oxidação, ou seja, há perda de electrões, e é no cátodo que ocorre a redução, onde há o ganho de electrões.





figura 1- Pilha de Daniell





a) Que tipos de pilhas existem actualmente no comercío?

Existem diferentes tipos de pilhas que são comercializadas. São elas:


  • Pilha seca comum (Leclanché) : composta por um ânodo de zinco e um cátodo e um cátodo de carbono.
  • Pilha alcalina comum : composta por um ânodo de zinco e um cátodo de dióxido de manganês.
  • Pilha de mercúrio : tipo de pilha alcalina. composta por um ânodo de zinco e um cátodo de óxido de mercúrio II.
  • Bateria de níquel-cádmio : Primeira pilha recarregável, com menor tempo de vida útil e menor capacidade energética.
  • Bateria de chumbo : Conjunto de pilhas ligadas em série cujos eléctrodos são feitos, um deles de chumbo, e outro de dióxido de chumbo.
  • Pilha de combustível : Assenta no processo electroquímico de junção de hidrogénio e oxigénio que produz electricidade.


b) Será que todas as pilhas têm a mesma voltagem?

As pilhas nao apresentam todas a mesma voltagem, como está descrito no quandro seguinte:



Tipo de Pilha
Voltagem
Pilha de Lítio
3 V
Bloco de Lítio (2 pilhas em série)
6 V
Pilha botão de lítio e manganês
3 V
Pilha botão com óxido de prata
1,55 V
Pilha alcalina cilindrica
1,5 V
Pilha botão zinco-ar
1,4 V
Acumulador níquel-cádmio
1,2 V
Acumulador Ni-MH
1,2 V
Acumulador Li-Íon
3,6 V
Pilha botão alcalina
1,5 V
Pilha seca cilindrica
1,5 V




c) E no futuro, que pilhas utilizaremos?

As pilhas que poderemos considerar como pilhas do futuro serão as pilhas de combustível. Estas são pilhas que combinam certos combustíveis (H2O, CO e CH4), dando-se reacções de combustão. Esta combustão vai-se dar em recipientes distintos, onde num se dá a oxidação do combustível e no outro a redução do oxigénio. Estas pilhas têm um elevado rendimento pois perdem pouco calor para o exterior.

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Figura 2 - Esquema de uma pilha de combustível







Extração Mineira


A extracção mineira pode ser feita a céu aberto (fig.1 e 2) e no subsolo. Esta actividade é realizada há muitos anos e, com a evolução dos processos de extracção, a segurança e impactes ambientais têm vindo a ser aspectos cada vez mais relevantes.

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As alterações paisagistícas e a poluição sao alguns dos impactes ambientais que este empreendimento da extracção mineira acarretam.
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fig. 2 - extracção mineira a ceu aberto

fig. 1 - extracção mineira na região de Carajás

São muitos os perigos para quem trabalha nas minas, uma vez que os desabamentos sao muito frequentes. Também o facto de as minas, após o seu abandono, serem mal seladas podem originar perigos para as pessoas e animais.

A extracção mineira, tendo em consideração todas as consequências que implica, necessita de um planeamento prévio e bem realizado que nao ponha em risco os trabalhadores e a natureza.





Actividade 2
Por que razao os complexos têm cor?
A maior parte dos compostos complexos são formados pelos metais de transição. Esta particularidade é devida ao facto destes possuirem as orbitais d em preenchimento.
Uma das propriedades dos compostos complexos é a cor. Estes absorvem selectivamente as radiações da regiao visivel do espectro, transmitindo ou reflectindo as restantes. A absorção selectiva está relacionada com a estrutura dos ligandos e do átomo central, uma vez que a presença do ligando origina a deslocação das orbitais d do metal, que se encontram mais proximas dos ligandos, para niveis energeticos sensivelmente mais elevados, provocando a separação, de modo energético, das orbitais d.

Que papel têm os metais para a vida humana?
Podemos dividir os diversos metais em dois tipos: os metais essenciais e os metais tóxicos. Dentro dos metais essencias, temos, por exemplo, o ferro, o cálcio, o magnésio, o potássio e o sódio. Já do lado dos metais tóxicos podemos salientar o mercúrio, o chumbo e o crómio.
Um dos exemplos da importância dos metais para os seres vivos é o Ferro. Este, como já foi referido anteriormente, é essencial, desempenhando um importante papel no transporte do oxigénio para as celulas do organismo. O cálcio exerce, também, um importante papel na formação de massa óssea, entre outros.
Por outro lado, alguns metais, tais como Pb, Cr, Hg, podem apresentar um maior risco para o homem e para o meio ambiente devido à sua alta toxicidade.





Actividade 4

EDTA

O EDTA (Ácido Atilenodiamino Tetra-Acético), é um composto orgânico que se comporta como um agente quelante. Por isso, forma complexos muito estáveis com vários iões metálicos(magnésio, cálcio, manganês, ferro, níquel, zinco, cobalto, etc.). Este ácido actua como um ligante hexadentado pois pode pode ligar se ao ião metálico através de 6 posições de coordeação. São elas os quatro aniões carboxilato após a saída dos quatro H+ desses grupos e também os dois N’s.

Fórmula molecular
: C10H16N2O8
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Fig.1-EDTA


Hemoglobina
A hemoglobina é uma metaloproteína que possui ferro e está presente nas hemácias, permitindo o transporte de oxigénio através do sistema circulatório. Um dos compostos da hemoglobina é o grupo Heme, que é um complexo cujo ião central é o Fe(II) e tem como número de ordenação o 6. O ferro liga-se a quatro átomos de azoto da porfirina, com um átomo de azoto da proteína e com uma molécula de oxigénio. Na ausência do oxigénio, essa combinação faz-se com a água.

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Fig.2 – Grupo Heme







Actividade 6


Os catalizadores entram em inúmeras reacções que, quer na indústria, e mesmo a nível biológico representam uma grande importância. Abaixo estão alguns exemplos:

Processos Industriais

Produção de Amoníaco : Catalizador ----> Ferro


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Processos Biológicos

Digestão: Catalizador ----> Enzimas





Reprodução de DNA : Catalizador ----> Enzimas



Actividade 8

Leis
Expressões
Condições
Boyle - Mariotte
P1/P2 = V2/V1
Temperatura e quantidade quimica
constantes
Charles e Gay - Lussac
V1/V2 = T1/T2
Pressão e quantidade quimica
constantes
Leis de Avogadro
n1/n2 = V1/V2
Pressão e temperatura constantes

n1/n2 = P1/P2
Volume e temperatura constantes

2- Um gás ideal tem características diferentes das verificadas nos gases reais.
a) O modelo de um gás ideal assume que as moléculas são pontuais (não ocupam) e não existem forças intermoleculares.
b) Os gases reais comportam se de modo semelhante a um gás ideal quando a baixas pressões e temperaturas bastante acima do seu ponto de liquefacção.

Actividade 9

Impacte ambiental da indústria petroquímica

A actividade da indústria petroquímica acarreta consequências graves, com diversas repercussões, das quais podemos destacar:

Poluição a nível do transporte

A poluição das águas do mar é o que mais se verifica, no transporte do petróleo, devido aos derrames resultantes de acidentes de grandes petroleiros, fugas de crude ou de combustível e lavagens ilegais de tanques. Tudo isto provoca as marés negras e afectam os mais diversos ecossistemas, quer marítimos, quer terrestres.


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fig 1. - Impactes ambientais provocados pela produção e uso do petróleo




Poluição a nível do uso do petróleo
Os combustíveis, provenientes do petróleo, quando queimados, emitem para a atmosfera gases como o dióxido de carbono e óxidos de enxofre e azoto. Isto provoca, portanto, poluição atmosférica, nomeadamente chuvas ácidas e o aquecimento global do planeta.


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Combustíveis alternativos
O limite dos recursos naturais, que permitem a extracção de petróleo e outros combustíveis está a levantar problemáticas a nível mundial, devido:
- À elevada dependência mundial aos combustíveis fósseis, particularmente ao petróleo;
- Ao aumento das necessidades energéticas por causa do desenvolvimento das diferentes economias;
- À diminuição drástica das reservas conhecidas;
- À instabilidade política e assimetrias sociais que origina.

Assim, sendo os combustíveis fósseis são recursos não renováveis e, por isso, limitados, é essencial, assim, procurar novas alternativas que reduzam os impactes ambientais da utilização destes combustíveis e que os preservem. De entre os possíveis combustíveis alternativos temos:


Hidrogénio
– obtido da água e utilizado como combustível de motores e veículos através das pilhas de combustíveis;
Vantagens: não há libertação de gases poluentes.
Desvantagens: elevado custo para equipamento.

Etanol/Metanol
– o etanol é obtido a partir da fermentação de hidratos de carbono contido nos vegetais, sendo considerado o combustível com o maior potencial a curto prazo. O metanol é extraído através da catalisação do gás sintético, o qual é filtrado por intermédio de destilação.
Vantagens: Após uma análise mais aprofundada, verificou-se que o metanol produzido a partir de resíduos florestais é o principal candidato à substituição da gasolina. Possui igualmente vantagens a longo prazo, pois consegue funcionar sem sofrer quaisquer modificações.
Desvantagens: O metanol é prejudicial à saúde humana e deve ser manuseado em sistemas totalmente vedados. Requer que o respectivo cultivo e produção utilizem fontes de energia renováveis para que o etanol não seja prejudicial ao ambiente.

Biodiesel
– esteres produzidos a partir dos triglicídeos contidos nos óleos vegetais ou animais e do etanol ou metanol.
Vantagens: O biodiesel já pode ser utilizado nos motores diesel actuais sem que sejam necessárias alterações especiais quando misturado com o gasóleo convencional e pode ser distribuído utilizando as infra-estruturas já existentes.
Desvantagens: É necessário efectuar alguns investimentos, já que o biodiesel possui propriedades de armazenamento mais fracas do que o gasóleo convencional. Além disso, requer a adição de quantidades significativas de energia fóssil.


Biogás – constituído por metano e dióxido de carbono, em percentagens variáveis, obtido a partir de excrementos e resíduos agrícolas. Vantagens: A operação não gera a emissão de dióxido de carbono suplementar e mesmo as emissões de partículas e de óxido de azoto são inferiores aos níveis emitidos por um veículo pesado a gasóleo do mesmo modelo. As emissões de gases de efeito de estufa são muito reduzidas durante toda a cadeia de produção, particularmente se o método de produção utilizado for a gasificação da biomassa. Desvantagens:O biogás requer a realização de modificações substanciais, caras e complicadas nos veículos e investimentos dispendiosos em novas infra-estruturas.

DME – dimetil éter - combustível gasoso que pode ser produzido a partir do gás natural e da biomassa.
Vantagens: Emissões reduzidas de substâncias prejudiciais à saúde e ao ambiente e uma redução dos gases de efeito de estufa, prejudiciais ao clima, em cerca de 100 por cento.
Desvantagens: O DME requer, a curto prazo, investimentos em infra-estruturas semelhantes às já existentes, numa escala menor, para o GPL.


Estes combustíveis podem ser utilizados directamente ou adicionados a gasolinas e gasóleos, diminuindo o consumo de combustíveis fósseis. Do mesmo modo, também as centrais hidroeléctricas, centrais termonucleares, centrais solares – células fotovoltaicas e os aerogeradores são exemplos de equipamentos alternativos à produção de energia a partir dos combustíveis fósseis.

Actividade 10

Códigos de Tipos de Plástico

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Método Experimental para a identificação do tipo de plástico

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Para determinar o tipo de plástico que temos em mão podemos recorrer a processos físicos ou químicos.

Processos Físicos - Comparação da densidade com a água, álcool isopropílico e óleo de milho.

Processos Químicos - Através da cor da chama de combustão, análise por via seca e reacção com acetona a frio ou a quente.

No final da determinação do tipo de plástico, cada um deles apresente comportamento diferente:

PET ou PTE - Não flutua em água. A chama é amarela alaranjada. Não reage com acetona a frio.

PEAD ou HDPE - Flutua em água. Não flutua em álcool isopropílico.

PVC ou PCV - Não flutua em água. A chama é verde.

PS - Não flutua em água. A chama é amarela. Dissolve-se e dilata em acetona.

PEBD ou LDPE - Flutua em água. Flutua em álcool isopropílico. Não flutua em óleo de milho. A chama é azul.

PP - Flutua em água. Flutua em álcool isopropílico. Flutua em óleo de milho. A chama é amarela.

Actividade 11

Tipos de Vidro

Vidros de Soda-cal:

Estes são os vidros mais comuns, usados no vidro plano, lâmpadas, recipientes, etc..
Significantemente, a família de soda-cal é a usada no desenvolvimento do processo “float”.

Vidros de Sílica Fundida ou Quartzo:

Incluem o único componente do vidro realmente importante, e é caracterizado por altas temperaturas de fusão e trabalho, um coeficiente de expansão térmica baixo (e assim resistência ao choque térmico), e alta resistência química. O seu alto ponto de fusão torna-o caro e difícil de produzir como um vidro derretido primário. Os vidros desta família são aplicados em laboratórios de alta tecnologia.

Vidros de Borossilicato:

Estes vidros são muito resistentes à corrosão química, e têm um coeficiente de expansão
térmica baixo, um terço do coeficiente do vidro de soda-cal (ainda que seis vezes o da sílica fundida). Esta família de vidros tem uma enorme gama de usos: utensílios domésticos (Pyrex) e de laboratórios, lâmpadas e ainda é usado em vidros resistentes ao fogo aumentando a resistência ao impacto e baixando o coeficiente de expansão.

Vidros de Chumbo:

É um vidro com baixas temperaturas de fusão e trabalho, possui um alto índice de refractividade e densidade. A quantidade de óxido de chumbo pode variar muito (até três vezes), e vidros com alto teor de chumbo (onde o óxido de chumbo compreende até 80% do total) são usados como protectores de radiação.

Vidros de Silicato de Alumínio:

Enquanto ainda compreende mais de 50% de sílica, o alumínio, contudo, nestes vidros é dez vezes maior do que nos de soda-cal. O óxido de boro também está presente, e o vidro resultante tem uma grande durabilidade química.


História do Vidro

Os registos da descoberta do vidro datam de 5000 a.C., quando mercadores fenícios descobriram acidentalmente, na praia, ao fazerem uma fogueira sobre a qual apoiaram blocos de nitrato de sódio. O fogo contactou com a areia e o nitrato de sódio e originou pela primeira vez, um líquido transparente, o vidro.

Muito posteriormente, em 100 a.C., os romanos já produziam vidro através de técnicas de sopro em moldes para fazerem as suas ditas janelas. 400 anos depois, em 300 d.C., o imperador Constantino passou a cobrar taxas e impostos aos vidreiros, tal era a importância, aliada a lucratividade, do produto.

Entre 500 e 600 d.C., um novo método possibilitou a execução do vidro plano. Através do sopro de uma esfera e sua sucessiva ampliação por rotação em forno. (Esta técnica dominou a maior parte da produção de vidro até ao século XIX.)
Posteriormente, por volta de 1300, o vidro moldado a rolo foi introduzido em Veneza (técnica vinda do Oriente, através das Cruzadas). Assim a ilha de Murano notabilizou-se e especializou-se na produção artística do vidro, aparecendo assim o cristal.
Ainda nesta data, descobre-se um novo processo para moldar o vidro: através do sopro de cilindros (processo este que foi revolucionário para a produção de vidros planos). Por acção simultânea do sopro e força centrípeta, originária da movimentação do cano, obtinha-se um cilindro (50 cm de diâmetro por até três metros de comprimento); que depois era colocado num forno e deixado para distender.

Mais tarde, a partir do ano de 1904, foi introduzida a produção de vidro de janelas a partir de lâminas.

Recentemente, no séc. XX, já se obteve objectos de vidro através de vidro soprado em moldes.

História do Vidro em Portugal
Foi apenas no século XVIII que se estabeleceu em Portugal a indústria vidreira na Marinha Grande que ainda hoje existe. Anteriormente, desde o século XV havia alguns produtores artesanais de vidro. O vidro era obtido através da incineração de produtos naturais com carbonato de sódio. Houve diversos fornos para a produção vidreira em Portugal, mas a passagem de uma produção artesanal, muito limitada, para a produção industrial foi lenta. Uma fábrica existente em Coina veio a ser transferida para a Marinha Grande, em consequência da falta de combustível. A proximidade do Pinha de Leiria teria aconselhado a transferência da antiga Real Fábrica de Coina. Depois, Marquês de Pombal concedeu um subsídio para o reapetrechamento desta fábrica vidreira na Marinha Grande.
Em 1748 estabeleceu-se na Marinha Grande Jonh Beare, dedicando-se ali à indústria vidreira. A abundância de matérias-primas e de carburante aconselhavam o fomento dessa indústria naquela região. A Real Fábrica de Vidros da Marinha Grande desenvolveu-se ao ponto de ser Portugal, a seguir à Inglaterra, o primeiro país a fabricar o cristal.


Reciclagem do vidro
Uma das características mais importantes na reciclagem e que este pode ser reciclado varias vezes sem perder qualidade.
Permite reduzir o volume de resíduos, custos de produção, emissão de gases e quantidade de sobprodutos.
Mas apesar de tudo isto, nem todo o vidro pode ser reciclado, o que constitui um problema a nível de resíduos sólidos.



Actividade 12

Biomaterial é uma substância ou uma mistura de substâncias,natural ou artificial que actua nos sistemas biológicos (tecidos,orgãos,etc...)parcial ou totalmente,com o objectivo de substituir, aumentar ou tratar.

Algumas propriedades dos Biomateriais:
-Biocompatíveis (serem conpatíveis com o meio biológico em que estão inseridos);

-Biofuncionais (terem a capacidade de desempenhar a função desejada);

-Bioadesivos ou não,consoante o tipo de biomaterial de que se trata (serem aderentes ou não ao meio biológico) .

Exemplos de biomateriais:

-Próteses;
-Lentes de contacto;
-Implantes;
-Bypass

Biomateriais de primeira geração – materiais bioinertes (implantes ósseos);

Biomateriais de segunda geração – materiais bioactivos (imitação dos tecidos do corpo);

Biomateriais de terceira geração – materiais adaptáveis inteligentes.

Imagens de Biomateriais
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