COMPOSIÇÃO DO AR 

 

 UMA MISTURA DE GASES

O ar é uma mistura de diversos gases. Os dois mais abundantes são o nitrogênio e o oxigênio. Calcula-se que mais ou menos 78% do ar sejam compostos de nitrogênio (cerca de 4/5 do total), enquanto o oxigênio está presente em 21% (cerca de 1/5). Assim sendo, 99% do ar são compostos de nitrogênio e oxigênio.

Outros gases também fazem parte da composição do ar, embora em quantidades menores: trata-se dos chamados gases nobres, que são o argônio, o neônio, o hélio, o radônio, o criptônio e o xenônio. Existe ainda uma pequena porcentagem de gás carbônico. Além disso, o ar apresenta vapor de água, em quantidade que varia bastante conforme o local, a temperatura e as condições do clima. Misturados ao ar, encontram-se também poeira em suspensão e poluentes diversos.

Neste capítulo, vamos estudar três gases muito importantes para todods os seres vivos. Estamos falando do oxigênio, do gás carbônico e do nitrogênio. Esses gases são invisíveis e inodoros, isto é, não tem cheiro.

O OXIGÊNIO

A presença de oxigênio (O2) no ar é fundamental para os seres vivos. O oxigênio é o gás que utilizamos para respirar. Além disso, ele precisa estar presente para que as queimas possam ocorrer. Podemos separar o oxigênio do ar através de métodos especiais. Você deve estar lembrado de que o oxigênio pode ser obtido também por eletrólise da água. Com a ajuda da corrente elétrica, conseguimos decompor a água em dois gases: oxigênio e hidrogênio.

O oxigênio puro tem muitas utilidades. É empregado nos hospitais, em pessoas que apresentam dificuldades respiratórias. É usado, em certas ocasiões, nos aviões, nos submarinos e também por mergulhadores.

Vamos fabricar oxigênio puro?

Há uma outra maneira bem simples de obter oxigênio puro. Compre na farmácia ou loja de produtos químicos um pouco de água oxigenada a 20 volumes e uma pequena quanidade de uma substância chamada bióxido de manganês.

Coloque num tubo de ensaio dois dedos de água oxigenada. Jogue sobre ela uma pitadinha de bióxido de manganês e obsrve o que acontece.

Você verá que a água oxigenada borbulha fortemente, ou seja, solta bolhas de gás. Esse gáS é o oxigênio.

Identificando o oxigênio

Há uma maneira de provar que o gás que saiu é realmente o oxigênio. Refaça a experiência, mas, desta vez, tampe o tubo com uma cartolina assim que tiver colocado o bióxido de manganês. Acenda e depois apague um palito de fósforo, de modo que sua ponta fique em brasa. Afaste a cartolina e coloque o palito em contato com o gás. O que acontece?

A brasa se reaviva. Às vezes, a chama reaparece espontaneamente. Isso mostra que o gás é realemnte o oxigênio.
Lembre-se de que o oxigênio é um gás cuja presença é indispensável às combustões.

Como o oxigênio foi produzido?

Com o passar do tempo, a água oxigenada transforma-se lentamente em água e oxigênio. é por esse motivo que a água oxigenada guardada em casa durante um longo período perde sua atividade. Uma maneira de expressar o que ocorre nesse processo é escrever:

O que está representado dentro do quadro é uma reação química. A seta simboliza a transformação que está ocorrendo.

O bióxido de manganês que acrescentamos na experiência tev o papel de acelerar essa reação. Com isso, consegumos obter, num curto espaço de tempo, bastante oxigênio.

O GÁS CARBÔNICO

O gás carbônico (CO2) está presente no ar numa  proporção muito pequena: apenas 3 partes em cada 10 mil (ou seja, cerca de 0,03%). Trata-se, no entanto, de um gás de grande participação na vida de plantas e naimais.
O gás carbônico é lançado na atmosfera principalmente através da respiração dos organismos vivos e através das combustões.
Esse gás também é usado em alguns extintores de incêndio, e constitui as bolhas encontradas nos refrigerantes.

Vamos fabricar gás carbônico puro?

Este método vai ensinar você a fabricar um pouco de gás carbônico.
Coloque uma colher bem cheia de bicarbonato de sódio (que você compra na farmácia ou no supermercado) dentro de um copo. Prepare uma solução de vinagre e água (meia xícara de vinagre e meia xícara de água), e derrame-a dentro do copo. O que você observa?

Você irá notar a formação de bolhas. Essas bolhas são de gás carbônico. Esse gás é incolor, portanto você não vai enxergá-lo.
Tampe agora o frasco com a cartolina.

Identificando o gás carbônico (1)

Coloque dentro do copo com gás carbônico um palito de fósforo aceso. Retire a cartolina, movendo-a de lado, para que o gás não se disperse com o movimento do ar.
Observe que a chama se apaga. Repita a experiência várias vezes.
Deve ter ficado claro para você, agora, que o gás carbônico, contrariamente ao oxigênio, impede que a combustão ocorra.

Identificando o gás carbônico (II)

Há outro ótimo teste para detectar* o gás carbônico. Você vai necessitar de um pouco de água de cal, que pode ser comprada na farmácia ou preparada em casa. Veja na Experimentação, no final do capítulo, como obtê-la.
Prepare agora certa quantidade de gás carbônico, usando bicarbonato de sódio e vinagre, como explicamos antes. Coloque dois dedos de água de cal num copo de vidro transparente e, com muito cuidado, “derrame” o gás carbônico do outro recipiente no copo, como se fosse um líquido. Evite fazer isso na presença de correntes de ar, para que o gás não se disperse.

Você pode testar se realmente o copo está cheio de gás carbônico com o auxílio de um palito aceso. Em caso afirmativo, o palito se apagará. Tampe agora o copo com um pires e agite-o com cuidado, misturando o gás carbônico à água de cal. O que você observa?
A água de cal tornou-se branca como leite. Ocorreu uma reação química entre o gás carbônico e a cal, formando-se uma substância não-solúvel em água chamada carbonato de cálcio, que dá a cor leitosa à solução. Esse é um teste específico* para verificar a presença de gás carbônico.
Testando a presença de gás carbônico no ar
Tudo o que você precisa, agora, é colocar um pouco de água de cal dentro de um copo. Deixe a água de cal em contato com o ar durante algumas horas.
O que você observa agora na superfície do líquido?

A água de cal não ficou leitosa, mas formou-se uma fina camada esbranquiçada de carbonato de cálcio na superfície do líquido. Isso demonstra que há gás carbônico no ar, se bem que em pequena quantidade.

O NITROGÊNIO

O nitrogênio é um gás que não participa nem da respiração, nem das combustões. Apesar disso, ele é importante para todos os seres vivos. Algumas bactérias que existem no solo utilizam o nitrogênio do ar para produzir nitratos, que são sais minerais indispensáveis à vida das plantas. Como os animais sempre dependem das plantas para sua nutrição, os nitratos acabam sendo importantes também para a vida animal, ainda que indiretamente.
lndustrialmente, o nitrogênio liquefeito, de temperatura muito baixa, pode ser utilizado na refrigeração e na conservação de alimentos. Além disso, a indústria química utiliza nitrogênio para fabricar amônia, substância muito usada como matéria-prima* de fertilizantes.

Vamos fabricar nitrogênio?

Esta experiência simples vai permitir que você obtenha nitrogênio do próprio ar atmosférico.
Coloque no fundo de um tubo de ensaio um pouco de bombril úmido. Deixe o tubo invertido dentro de uma vasilha não muito funda como mostra a figura. A seguir, coloque água na vasilha. A boca do tubo deverá ficar mergulhada na água. Observe o resultado depois de dois ou três dias.
Você irá perceber que, após esse tempo, o bombril enferrujou, adquirindo uma cor avermelhada. Além disso, o nível da água dentro do tubo deverá ter subido. Isso mostra que parte do ar existente dentro do tubo foi “gasta”, e que a água tomou seu lugar.

O que de fato aconteceu foi o seguinte: todo o oxigênio que existia dentro do tubo combinou-se com o bombril, formando a ferrugem (que é também chamada óxido de ferro). Está claro, então, que o gás que sobra acima da água é principalmente nitrogênio.

Tente medir com uma régua a quantidade de água que subiu no tubo, e compare esse valor com o comprimento total do tubo. Aproximadamente 1/5 do tubo deverá ter sido ocupado pela água. Isso quer dizer que 1/5 do ar que existia no início da experiência era oxigênio. Sobram agora, ao final, 4/5, correspondentes a nitrogênio quase puro.

Como identificar o nitrogênio?

Tampe o tubo de ensaio da experiência anterior com o dedo. Em seguida, retire o tubo da vasilha e vire-o de boca para cima, ainda tampado. Acenda um palito de fósforo e coloque-o no interior do tubo com nitrogênio, O que acontece?
Você deve ter verificado que o palito não queima em presença do nitrogênio, ao contrário do que ocorreria se o oxigênio estivesse presente. Da mesma forma, se o nitrogênio for testado com água de cal, ela não ficará leitosa.
Dessa maneira, se você estiver trabalhando apenas com oxigênio, gás carbônico e nitrogênio, fica bem fácil identificar o nitrogênio: ele é o gás que não “alimenta” a combustão, como faz o oxigênio, e que não turva* a água de cal, como faz o gás carbônico.

 

*Detectar: revelar a presença do que não é visível.
*Específico: que tem uma ação particular, especial. Quando dizemos que um teste é específico para o gás carbônico, queremos dizer que ele só serve para detectar esse gás.
*Matéria-prima: componente principal para a fabricação de alguma coisa.
*Turvar: tirar a limpidez, a transparência.

 

Referência: BEDAQUE, C. S.- Ciências: "Entendendo a natureza: o mundo em que vivemos".

 

 

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