Escrito por: Carlos Craveiro Aquino

Iniciante

Estudo realizado por pesquisadores da Universidade Estadual do Ceará (UECE) busca investigar os impactos que a diminuição das atividades sociais, industriais e comerciais, devido ao decreto de isolamento social sancionado no dia 19 de março, teve na qualidade do ar da capital cearense. Em um dos dias analisados, os cientistas identificaram redução de 50% de gás ozônio na atmosfera de Fortaleza.

O monitorando da qualidade do ar será realizado ao longo de todo o período de isolamento social. Conforme a coordenadora do Laboratório de Conversão Energética e Emissões Atmosféricas (Laceema), Mona Lisa Moura de Oliveira, os pesquisadores também buscarão analisar o impacto do ozônio no comportamento respiratório das pessoas. Os dados da pesquisa devem ser apresentados em julho ou agosto.

O gás ozônio é apenas um dos parâmetros regulamentados e utilizados pela legislação ambiental brasileira para monitoramento do ar. Além dele, também estão listados o dióxido de enxofre, monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio, chumbo, partículas totais em suspensão, fumaça e partículas inaláveis.

Adaptado de: https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2020/04/14/pesquisadores-identificam-reducao-de-ate-50percent-de-ozonio-no-ar-de-fortaleza-apos-isolamento-social.ghtml

No terceiro parágrafo foram citados vários gases, dê a estrutura de Lewis para cada um dos gases citados e diga a qual função inorgânica todos eles pertencem.
O gás ozônio assim como os outros compostos citados compõe um tipo de poluição atmosférica denominada de Smog. Discuta os impactos que esse tipo de poluição tem na qualidade de vida das pessoas em grandes centros urbanos.

Intermediário

Considere o seguinte mecanismo de reação genérica:

$A^{4+}+B^{2+} \rightarrow A^{3+}+B^{3+}$ $(Etapa$ $Slow)$

$A^{4+}+B^{3+} \rightarrow A^{3+}+B^{4+}$ $(Etapa$ $Fast)$

$C^{+}+B^{4+} \rightarrow C^{3+}+B^{2+}$ $(Etapa$ $Fast)$

Com relação a este mecanismo, assinale a opção ERRADA.

A reação global é representada pela equação $C^{+}+2A^{4+} \rightarrow C^{3+}+2A^{3+}$ .
$B^{2+}$ é catalisador.
$B^{3+}$ e $B^{4+}$ são intermediários da reação.
A lei de velocidade é descrita pela equaçã $v=k[C^{+}][A^{4+}]$ .
A reação é de segunda ordem.

Avançado

Medições dos níveis de ozônio na atmosfera indicam que os níveis de ozônio estão caindo, com reduções significativas desde a década de 1970. Essa queda no ozônio pareceu coincidir com aumentos nos casos de câncer de pele e catarata ocular em humanos. Devido a sua importância ambiental, a química do ozônio atmosférico têm sido objeto de muitas pesquisas e discussões.

O mecanismo original para formação e destruição de ozônio atmosférico de espécies de oxigênio foi sugerido por Chapman em 1930. As reações elementares que constituem o mecanismo de Chapman são:

$O_{2} \xrightarrow{hv} O + O$ $k_{1} (s^{-1})(1)$

$O+O_{2}+M \rightarrow O_{3}+M$ $k_{2} (cm^{6}.molecula^{-2}.s^{-1})(2)$

$O_{3} \xrightarrow{hv} O+O_{2}$ $k_{3} (s^{-1})(3)$

$O+O_{3} \rightarrow O_{2}+O_{2}$ $k_{4} (cm^{3}.molecula^{-1}.s^{-1})(4)$

Onde $M$ é alguma molécula capaz de absorver a energia liberada por $(2)$ , como $N_{2}$ ou o $O_{2}$ .

Agora com os seus conhecimentos sobre química, peço gentilmente que você:

Faça a estrutura de Lewis e prediga, usando o modelo VSEPR, a hibridação, o arranjo e a geometria referente ao átomo central do ozônio.
Prediga $[O_{3}]$ em função das constantes de velocidade e das concentrações de $[O]$ , $[O_{2}]$ e $[M]$ , usando o mecanismo de Chapman e aproximações do estado estacionário.

$(Considere$ $k_{3}/(k_{4}.[O])>>1)$

Estimativas da concentração do ozônio baseadas no mecanismo de Chapman são geralmente maiores do que as concentrações de fato medidas. Portanto, outras reações devem estar ocorrendo. Em 1995 o Prêmio Nobel de Química foi concedido a três cientistas que revelaram o papel de produtos químicos "artificiais", clorofluorcarbonetos ou CFCs, no processo de depleção de ozônio. Um CFC comum é o Gás Freon-12, $CF_{2}Cl_{2}$ , usado como gás refrigerante. Na atmosfera o Freon-12 se decompõe pela seguinte reação:

$CF_{2}Cl_{2} \xrightarrow{hv} CF_{2}Cl \cdot +Cl \cdot$ $k_{5} (s^{-1})(5)$

O $Cl \cdot$ então reage com o ozônio:

$Cl \cdot +O_{3} \rightarrow ClO \cdot +O_{2}$ $k_{6} (cm^{3}.molecula^{-1}.s^{-1})(6)$

$ClO \cdot +O \rightarrow Cl \cdot +O_{2}$ $k_{7} (cm^{3}.molecula^{-1}.s^{-1})(7)$

Classifique, com justificativa, o papel do radical cloro na reação de decomposição do ozônio.
Explique a influência dos CFCs na destruição da camada de ozônio a nível cinético com base na seguinte equação:Onde $v_{d}$ e $v_{f}$ são respectivamente velocidade de decomposição e formação do ozônio.