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Química do Cimento

Gabriel Cabral — Fri, 12 Mar 2021 04:00:44 +0000

O cimento é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes que tem a capacidade de se enrijecer com adição de água, sendo utilizado principalmente na construção civil. O cimento vendido possui diferentes composições, mas o principal composto e o responsável por suas características é o Clinquer, esse, por sua vez, é uma mistura de argila, de calcário e de minérios de alumínio e de ferro. Dessa forma, a indústria de cimento tem como objetivo central a produção desse constituinte. O fluxograma 1 apresenta como é feita a produção do cimento, sendo a primeira etapa a extração da matéria prima e a moagem, a segunda etapa a produção do clinquer em um forno e a terceira etapa a de adição dos outros compostos para a venda.

Fluxograma 1: Etapas da produção de cimento

Fonte: Pinheiro,2010

A produção do clinquer inicia com a injeção de calcário e de argila em um pré-aquecimento que será levado ao forno. A primeira reação química a ocorrer no forno, dando início a produção do clinquer, é a reação de decomposição do carbonato de cálcio: CaCO₃à CaO e CO₂, em temperatura média de 840 °C. Cerca de 80% dessa reação ocorre no pré-aquecimento e o restante ocorre no interior do forno. No forno, o monóxido de cálcio é fundido e reage com óxidos de alumínio, de silício e de ferro provenientes da areia e das argilas, dando origem a novos compostos:

Silicato dicálcico (900^oC): 2CaO_(l) + SiO_{2 (l)} → 2CaO.SiO_{2 (l)}

Silicato tricálcico (1200°C e 1300°C): 2CaO.SiO_2 (l) + CaO _(l) → 3CaO.SiO_2 (l)

Aluminato tricálcico (1100 ^oC): 3CaO_(l) + Al₂O₃ _(l) → 3CaO.Al₂O_3 (l)

Ferroaluminato tetracálcico (1100 e 1250^oC): 4CaO_(l) + Al₂O_3 (l) + Fe₂O₃ _(l) → 4CaO.Al₂O₃.Fe₂O_3 (l)

Algumas propriedades dos compostos formados podem ser observadas no quadro 1

Quadro1: Propriedades gerais dos compostos do cimento:

NOME DO COMPOSTO	FÓRMULA/ ABREVIATURA	% NO CIMENTO	FUNCIONALIDADE
Silicato tricálcico	(CaO)₃SiO₂/C₂S	45-75%	Elevada velocidade de hidratação; responsável pela resistência e pelo endurecimento do cimento.
Silicato dicálcico	(CaO)₂SiO₂/C₃S	7-35%	Contribuição significativa nas resistências mecânicas do cimento a longo prazo.
Aluminato tricálcico	(CaO)₃Al₂O₃/C₃A	0-13%	Ocorre normalmente em cimentos aluminosos tendo formação decorrente das condições de umidade no processo de resfriamento.
Ferroaluminato tetracálcico	(CaO)₄Al₂O₃Fe₂O₃/C₄AF	0-18%	Supõe-se que seja a composição mais estável utilizada para representar a solução sólida como um todo; imprime resistência à corrosão química do cimento.

Fonte:Pinheiro,2010

Após a produção do clinquer, ele é esfriado e misturado com outros compostos, como: gesso, calcário e escoria, um resíduo da indústria metalúrgica. Essas adições ocorrem para atribuir algumas propriedades ao cimento, como aumentar a impermeabilidade, a resistência e a durabilidade. Também podem ser feitas outras adições dependendo do uso de cimento, por exemplo a adição de pozolana, que aumenta a impermeabilidade e a durabilidade, sendo mais utilizado em construções subterrâneas e industriais.

Bibliografia:

João Victor. Cimento Portland: tipos e aplicações. Disponível: https://www.guiadaengenharia.com/tipos-cimento-portland>,2020.

BATTAGIN, A. Cimento Portland. In: Geraldo Cechella Isaia. (Org.). Concreto: Ciência e Tecnologia. 2ed.São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), 2011, v. 1, p. 185-232.

Pinheiro, 2010. As matérias primas utilizadas na produção de cimento Disponível em: . Acessado em 12/02/2021.

Uso de terras raras no tratamento de emissões de gases

Gabriel Cabral — Fri, 27 Nov 2020 17:21:24 +0000

As terras raras são um grupo de 17 elementos químicos, dos quais 15 pertencem ao grupo dos lantanídeos, desde o lantânio até o lutécio, aos quais se adiciona o escândio e o ítrio, elementos que possuem propriedades físico-químicas similares, principalmente, características espectroscópicas e magnéticas. A industrialização das terras raras começou com a fabricação de camisas de lampião, que é um dispositivo para a geração de luz branca brilhante quando aquecida. Com o tempo, esses compostos começaram a ser mais utilizados, por exemplo, na produção da liga metálica “mischmetal” usada para a confecção de pedras-de-isqueiro. Outra aplicação é na fabricação de baterias recarregáveis do tipo níquel – hidreto metálico, na síntese orgânica e na catalise.

A configuração eletrônica proporciona propriedades físico-químicas semelhantes entre os lantanídeos. Os átomos neutros possuem uma configuração 6s²e uma ocupação variável do nível 4f, com exceção do lantânio. Contudo, para os íons trivalentes este efeito não é observado e ocorre um aumento regular na configuração 4fⁿ(n = 1- 14). Dessa forma, a configuração desses elementos pode ser escrita como [Xe] 4fⁿ5s² 5p⁶ 5d^0-1 6s², podendo observar que os orbitais 4f estão blindados pelos orbitais 5s, 5p, 5d, 6s.

Uma das principais propriedades das terras raras é a ocorrência da contração lantanídica, na qual ocorre uma redução uniforme no tamanho atômico e iônico com crescimento do número atômico. A principal razão dessas contrações é o efeito eletrostático associado com o aumento da carga nuclear, a qual não é completamente blindada por elétrons do orbital 4f.

Por essa razão, as terras raras possuem muitas aplicações na indústria, tal como na catalise em que são usados geralmente na forma de óxidos. Esses têm sido amplamente utilizados como co-catalisadores em aplicação comercial, uma vez que sua adição melhora a atividade, a seletividade e aumenta a estabilidade térmica, sendo muito utilizada no tratamento de emissão de gases, principalmente, no tratamento de emissões automotivas.

Para o tratamento de emissões automotivas é utilizado, normalmente, um catalisador formado por óxido de cério, em que consiste de um sólido não estequiométrico de duas fases formadas por óxidos de Ce³⁺ e Ce⁴⁺, possuindo características de oxirredução, de alta mobilidade de oxigênio e por ser um estabilizador. Esse catalisador é montado dentro de uma carcaça de aço inoxidável, dando princípio ao “conversor catalítico”. Esse é constituído por um suporte no qual é depositado o material catalítico compostos de alumínio, com uma área de superfície elevada, e de diferentes metais, como óxidos de lantânio. Desta forma, ocorrem oxidação de CO e de hidrocarbonetos, além da redução de NO, como visto nas seguintes reações 1,2 e 3:

CeO₂ + x CO à CeO_2-x + x CO₂ (1)

CeO₂+ C_xHy à CeO_{2-(2x + 0,5y)}+ x CO₂+ 0,5y H₂O (2)

CeO_2-x+ x NO à CeO₂ + 0,5x N₂ (3)

Essas reações ocorrem de forma simultânea. Ademais, é importante que as concentrações dos poluentes e do oxigênio estejam próximas aos valores estequiométricos, por isso o Cério também tem a função de fornecer oxigênio da sua rede cristalina.

Bibliografia:

MARTINS, Tereza S.; ISOLANI, Paulo Celso. Terras raras: aplicações industriais e biológicas. Química Nova, v. 28, n. 1, p. 111-117, 2005.

LEE, John David. Química inorgânica não tão concisa. Editora Blucher, 1999.

TROVARELLI, Alessandro et al. The utilization of ceria in industrial catalysis. Catalysis today, v. 50, n. 2, p. 353-367, 1999.

Compostos Nitrogenados em água para consumo

Gabriel Cabral — Mon, 10 Aug 2020 14:25:04 +0000

A água doce é imprescindível para que haja vida, sendo de extrema importância para animais e plantas. Ela é fundamental em todas as atividades metabólicas do organismo humano, sendo um componente essencial a todos os tecidos corpóreos, além de estar presente na maioria das reações químicas que ocorrem no corpo. Não há um estudo que defina a quantidade de água que deve ser consumida diariamente por um indivíduo, porém é recomendado o consumo de 2 a 3 litros de água por dia a fim de atender as necessidades vitais.

Devido à importância dessa substância, é necessário que ela possua um padrão mínimo de qualidade. Esse padrão é determinado por meio de diversos parâmetros que representam suas características físicas, químicas e biológicas. A Organização Mundial da Saúde disponibiliza uma diretriz acerca da qualidade da água, porém cabe aos governantes adotarem as diretrizes recomendadas conforme o fator econômico, social e tecnológico de cada país. Um desses parâmetros é a concentração de compostos nitrogenados presente na água, estes podem ser encontrados na forma de nitrogênio orgânico, amoniacal, nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-).

Uma das principais fontes de nitrogênio nas águas naturais são os esgotos sanitários que lançam nitrogênio orgânico devido à presença de proteínas e nitrogênio amoniacal. Esses compostos despejados, com o tempo, sofrem oxidação e forma o nitrato que é altamente tóxico e pode causar uma doença intitulada metahemoglobinemia infantil, no qual o nitrato é reduzido a nitrito na corrente sanguínea (NO-3 + 2H+ + 2e- –> NO-2 + H2O), este se combina com a hemoglobina do sangue oxidando-a e assim, impedindo a absorção e o transporte de oxigênio suficiente durante os processos metabólicos. Por essa razão a Portaria 518/2000 do Ministério da Saúde determina o valor máximo de 10mg de N-NO3/L para o padrão de potabilidade.

Desta forma visando medir a qualidade da água são realizados constantemente testes nas fontes e fornecedores aceca da concentração de nitrito e nitrato. Para realizar essa análise são utilizadas técnicas colorimétricas. O nitrito reage com a sulfanilamida e a etilenodiamina, formando um complexo de coloração rosa que obedece a lei de Lambert – Beer. Enquanto o nitrato é reduzido a nitrito, utilizando uma coluna preenchida com cádmio metálico, procedendo-se em seguida à etapa de colorimetria, obtendo as concentrações de nitrato e nitrito. A concentração de nitrato é obtida então a partir da diferença de concentrações encontradas com e sem a coluna preenchida com cádmio.

Figura 1: Lei de Lamber-beer

Fonte: Autor

Por fim, caso seja necessário é possível realizar a remoção de compostos nitrogenados da água por meio de processos físico-químicos, por exemplo, o arraste com ar. Neste processo a água poluída é alcalinizada com intuito de deslocar o equilíbrio, NH3 + H+  NH4+, e favorecer a formação de amônia gasosa, em seguida essa água é distribuída sobre uma torre de gotejamento contendo material de enchimento constituído de PVC. Os respingos favorecem a remoção da amônia que é proporcionada por exaustores posicionados na parte superior da torre.

Figura 2: Torres de arraste de amônia com ar.

Fonte:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Air_Stripper_for_Wikipedia. png/250px-Air_Stripper_for_Wikipedia.png

BIBLIOGRAFIA:

ALABURDA, Janete; NISHIHARA, Linda. Presença de compostos de nitrogênio em águas de poços. Revista de Saúde Pública, v. 32, p. 160-165, 1998.

RODRIGUES, D. F.; VIEIRA, F. C.; RODRIGUES, M. E. F. Metahemoglobinemia: etiopatogenia e quadro clínico. Rev Pediatria SOPERJ, v. 12, n. 1, p. 8-11, 2011.

Afinal, como o álcool atua contra o coronavírus?

Gabriel Cabral — Fri, 22 May 2020 13:00:21 +0000

Os vírus são partículas que carregam uma pequena quantidade de ácido nucleico (seja DNA ou RNA) sempre envolvido por uma cápsula proteica denominada capsídeo. Esta cápsula é formada por glicoproteínas específicas para cada tipo de vírus. O SARS-CoV-2, vírus responsável por causar a Covid-19, é um vírus envelopado, e esse envelope viral o torna mais vulnerável e fácil de inativar. A superfície do envelope do SARS-CoV-2 é formada pela glicoproteína S (ver figura 1), esta é responsável por interagir diretamente com a enzima conversora de angiotensina 2 (hACE2) humana, ligando-se à mesma com uma afinidade elevada, entrando, deste modo, na célula do hospedeiro.

O álcool etílico é utilizado no combate a covid-19 por possuir a capacidade de desativar o vírus, desnaturando sua cápsula glicoproteína S e consequentemente alterando suas propriedades físicas, química e biológica devido a alterações causadas na sua estrutura terciária. Além disso, a adição de álcool aumenta as interações polares na proteína e diminui interações apolares não locais. Isso resulta no acréscimo da formação de ligações de hidrogênio entre o álcool e a proteína, resultando em proteínas desnaturadas. Desta forma, o uso de álcoois ocasiona a desnaturação da glicoproteína S do SARS-CoV-2, consequentemente, impedindo de efetuar o reconhecimento molecular da enzima hACE2 e, portanto, causando a morte do vírus.

O álcool em gel 70% é recomendado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) por ser considerado antisséptico, ou seja, é um produto que com a função de eliminar microrganismos patogênicos, e que é produzido com intuito de ser aplicado em tecidos vivos como pele e mucosas. De acordo com o Conselho Federal de Química é recomendo o uso de álcool em concentrações de 70%, uma vez que diversas pesquisas realizadas demonstraram que essa concentração é mais efetiva no combate de microrganismos patogênicos do que soluções mais concentradas ou menos concentradas. Pois a presença de água facilita a entrada do álcool na célula, além de retardar sua volatilização. Também não deve ser usado em baixas concentrações, uma vez que o álcool não irá matar o microrganismo, apenas desidratá-lo. Além disso, é válido ressaltar que o uso do álcool na forma de gel não é mais eficaz no combate ao vírus do que sua forma líquida, porém é mais recomendado por ser menos inflamável e mais fácil de utilizar.

Bibliografia:

CUNHA, Humberto Vinicius Faria. “Afinal, por que o álcool 70% é mais eficaz como bactericida que o álcool absoluto?” Disponível em: Acesso em: 13 de Maio de 2020.

RAMOS, Maria João; FERNANDES, Pedro Alexandrino. “O álcool contra a COVID-19”. Revista de Ciência Elementar, v. 8, n. 2, 2020.

STANGE, Paula. “Álcool líquido ou em gel: qual é mais eficaz para matar o coronavírus?” Disponível em: Acesso em: 13 de Maio de 2020.

“Vírus” em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2020. Disponível em: <https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/biovirus.php> Acesso em: 13 de Maio de 2020.

Classificação Química dos Agrotóxicos

Gabriel Cabral — Fri, 29 Nov 2019 18:52:02 +0000

Os agrotóxicos são produtos químicos, físicos e biológicos que são utilizados na agricultura com o objetivo de aumentar e proteger a produção. O primeiro agrotóxico utilizado 1,1,1-tricloro-2,2-di(ρ-clorofenil) etano (figura 1), também conhecido como DDT, foi utilizado durante a segunda guerra mundial, porém este defensor agrícola trouxe graves problemas a saúde, sendo um composto cancerígeno. Este composto é classificado com organoclorado, desta forma ele apresenta uma característica apolar, o que possibilita o acumulo do composto nos tecidos adiposos dos seres humanos. Como esta classe de agrotóxicos pode trazer grandes prejuízos à saúde fez se necessário à criação de compostos de outros tipos.

Figura 1: Fórmula estrutural do DDT

Os organofosforados, uma das primeiras classes de agrotóxicos utilizadas, são compostos lipossolúveis e biodegradáveis, além serem facilmente hidrolisáveis. O primeiro defensivo agrícola desta classe foi o tetraetilpirofosfato (figura 2), também chamado de TEEP. Este grupo possui maior toxicidade que os organoclorados, contudo são degradados mais rapidamente.

Figura 2: Fórmula estrutural do TEEP

Outra classe criada foi a dos carbamatos, que são moléculas derivadas do Ácido Carbâmico (CH₃NO₂) (figura 3). Este grupo é menos danoso à saúde humana, uma vez que não se acumulam ao tecido adiposo e são metabolizados pelos seres vivos.

Figura 3: Fórmula estrutural do Ácido Carbâmico

Desse modo, é possível dividir os agrotóxicos utilizados em três diferentes classes com suas respectivas estruturas e consequentemente diferentes mecanismos de combate à doenças, bem como diferentes danos à saúde.

Referências:

BRAIBANTE, Mara Elisa Fortes; ZAPPE, Janessa Aline. A química dos agrotóxicos. Química nova na escola, v. 34, n. 1, p. 10-15, 2012.

SOUSA, Rafaela. “Agrotóxicos”; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/agrotoxicos.htm. Acesso em 16 de novembro de 2019.

Meldau, Débora Carvalho. “Agrotóxicos”; Infoescola. Disponível em: https://www.infoescola.com/ecologia/agrotoxicos/.htm. Acesso em 16 de novembro de 2019.

Cabral, Lorena. “Organofosforados: o que são sintomas de intoxicação, impactos e alternativas; Ecycle. Disponível em: https://www.ecycle.com.br/6021-organofosforados.html. Acesso em 16 de novembro de 2019.

Tipos de conservantes e suas funções em alimentos

Gabriel Cabral — Fri, 07 Jun 2019 11:00:35 +0000

O uso de conservantes em alimentos é uma prática realizada há muito tempo, por exemplo, colocava-se sal na carne e deixava no sol para conservá-la. Contudo, nos últimos anos, esses conservantes naturais perderam espaço no mercado para os aditivos químicos que tem uma maior eficiência e melhor custo benefício para o vendedor.

Os conservantes podem ser divididos em 3 grandes grupos, sendo eles:

Antimicrobianos: tem o objetivo de eliminar micro-organismos que possam se desenvolver no alimento, um exemplo deste tipo é o sal, como dito anteriormente uma maneira de conservar a carne antigamente era salgando e secando no sol, esse procedimento é feito com a finalidade de retirar a água e a umidade do alimento, de maneira a impedir ou dificultar a proliferação dos micro-organismos.
Antioxidantes: são substâncias que dificultam a oxidação do produto, uma vez que muitos alimentos estão em contanto constante com o oxigênio da atmosfera, eles estão suscetíveis a sofrerem processos oxidativos, que podem vir a causar mudanças no gosto, na cor e no odor, um exemplo deste tipo de conservante é o ácido ascórbico (vitamina C).

Figura 1: Estrutura do ácido ascórbico – Fonte: Dosagem de Ácido Ascórbico em Frutos Cítricos

Inibidores Enzimáticos: alguns alimentos possuem em sua disposição enzimas que, em alguns casos, são catalisadores de reações de degradação do alimento, por exemplo, um produto que tenha uma enzima que acelere a reação de oxidação deste pode vir a ser inibida com o uso deste tipo de conservante.

Os conservantes, além de ter sua importância comercial, tem sua vantagem para o consumidor, visto que muitos destes evitam a proliferação de micro-organismos. Porém, estes conservantes devem ser bastantes estudados antes de serem usados em alimentos uma vez que alguns destes podem causar efeitos negativos a saúde.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Conservantes: o que são, quais os tipos e perigos. Disponível em: Acessado em 31 de maio de 2019.

Função dos conservantes químico em alimentos. Disponível em: <https://www.quimicalimentar.com.br/funcao-dos-conservantes-quimicos-em-alimentos/>. Acessado em 31 de maio de 2019.

A Química por trás do Cálculo Renal

Gabriel Cabral — Thu, 28 Feb 2019 19:18:44 +0000

Cálculo renal, conhecido como pedras nos rins, é a formação de pequenos cristais nos rins ou em qualquer outro órgão do trato urinário, ocasionado por fatores genéticos e ambientais. Normalmente, são expelidos na urina. Porém, se esses cristais possuírem mais que 5 mm, dificilmente serão ejetados, o que causa grandes dores na parte inferior e posterior do abdômen e só podem ser retirados por meio de pequenas cirurgias.

Os cristais são formados, principalmente, por sais de fosfato de cálcio (Ca₃(PO₄)₂) e oxalato de cálcio (CaC₂O₄) que, normalmente, são excretados na urina. Contudo, estes dois sais possuem baixa solubilidade em água. Aproximadamente 0.00067 g/100 ml (20 °C) para os dois. Por essa razão, se houver diminuição no consumo de água, aumenta-se a precipitação destes sais nos rins. Já se houver constância no baixo consumo de água, isto pode gerar cada vez mais agravantes.

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/calculo-renal.htm

A maneira mais comum de diminuir esse problema é o consumo de água de maneira adequada. Todavia, há outros métodos, como o consumo de café, uma vez que a cafeína deixa a urina mais diluída. Além disso, tem-se o consumo de bebidas de frutas cítricas, visto que esses possuem uma quantidade significativa de ácido cítrico. Este ácido produz citrato, que possui uma alta afinidade pelo cálcio formando com ele um sal de citrato de cálcio Ca₃(C₆H₅O₇)₂ que possui alta solubilidade em água e impede que os íons de cálcio formem sais insolúveis com fosfato e oxalato, consequentemente diminuindo a produção de cristais.

Figura 1: Formula estrutural da cafeína Disponível em https://www.infoescola.com/drogas/cafeina/

Figura 2: Formula estrutural do ácido cítrico. Disponível em: http://formuladesabaoartesanal.com.br/acido-citrico-2/acido-citrico-estrutura/

Bibliografia:

A dieta que detona pedras. Disponível em: . Acesso em: 12 fev. 2019.

Cálculo renal: sintomas, tratamentos e causas. Disponível em: . Acesso em: 12 fev. 2019.

Cálculo renal. Disponível em: Acesso em: 12 fev. 2019.