Óxidos importantes

Doutora em Química (UFSC, 2016)
Mestre em Química Analítica (UFPR, 2010)
Licenciada e Bacharelada em Química (UFPR, 2009)

Publicado em 10/07/2019

Óxidos são compostos binários e surgem da combinação de dois elementos, sendo que um deles é obrigatoriamente o átomo de oxigênio. Em função do seu comportamento quando reagem com outras substâncias podem ser classificados em: ácidos, básicos, neutros, anfóteros, mistos ou duplos, peróxidos e superóxidos.

Existe uma variedade de óxidos importantes e com diversas aplicações a seguir veremos alguns deles.

Peróxidos

Os peróxidos possuem em sua estrutura o anion O22- e o estado de oxidação do oxigênio -1. Entre os peróxidos o mais conhecido é o peróxido de hidrogênio (H2O2). Em nosso cotidiano, por exemplo, encontramos soluções com concentrações de H2O2 menores que 8% (m/v), entre eles, creme dental (0,5% (m/v)), detergentes para lente de contato (2% (m/v)), produtos para branqueamento (5% (m/v)) e loções para clareamento de cabelo (7,5% (m/v)). No setor industrial soluções com concentrações entre 8 e 27,5% (m/v) são utilizadas para clarear tecidos, papel, fabricação de espuma de borracha sintética e poliuretano. Além disso, atua como oxidante de matéria orgânica e metais, no processo de tratamento de efluentes.

Superóxidos

Os superóxidos são compostos iônicos que possuem em sua estrutura o anion O2- e o estado de oxidação do oxigênio é -½. São consideradas umas das espécies mais reativas de oxigênio, sendo produzidos a partir da redução do oxigênio molecular.

O2 + e- → O2•-

O superóxido mais importante é KO2, que é utilizado em geradores químicos de oxigênio utilizados para regenerar o ar em ambientes fechados tais como submarinos, naves espaciais, minas subterrâneas, e remoção de CO2 e água em aparelhos respiratórios conforme reação a seguir:

CO2(g) + 4 KO2(s) → K2CO3(s) + 3O2(g)

Óxido de cálcio

O óxido de cálcio (CaO), pertencente a classe do óxido básicos, também conhecido como cal virgem ou cal viva. Um das principais aplicações do CaO é na obtenção de cal hidratada (Ca(OH)2), utilizada na construção civil. A reação a seguir, é o que acontece quando vemos em uma obra o pedreiro jogando água em cima do cimento.

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq)

Ao adicionar água tem-se uma reação de hidratação formando a cal hidratada que é utilizada nas argamassas para alvenaria. O seu processo de endurecimento ocorre em função da absorção de gás carbônico do ar, que transforma a cal hidratada em carbonato de cálcio.

Ca(OH)2(s) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l)

Outras aplicações do óxido de cálcio são nas indústrias siderúrgicas, nas indústrias de alumínio e de papel e celulose na regeneração da soda utilizada, fabricação de tintas, na metalurgia do cobre, indústrias de refratários, cerâmicas, couros, entre outros. Na indústria alimentícia pode ser utilizados no clareamento do açúcar e remoção de fosfatos e orgânicos, e na área de saúde, no tratamento de queimaduras e confecção de materiais dentários utilizados em restaurações e tratamentos de canais.

Dióxido de enxofre

O dióxido de enxofre (SO2), um óxido ácido, tem sua maior aplicação na produção de ácido sulfúrico (H2SO4). O SO2 também tem aplicação como conservante de alimentos (frutos secos), gás de refrigeração na indústria de bebidas e na fabricação de papel sulfite. Na indústria de produção de vinho, está presente na forma de H2SO3 (SO2 dissolvido em água) e é utilizado para inibir ou interromper a ação de leveduras e bactérias.

O SO2 está presente como uma impureza nos combustíveis fósseis, sendo formado majoritariamente (cerca de 80%) pela queima incompleta de diesel nos veículos pesados, carvão e petróleo em usinas de energia ou fundição de cobre. Ele é um dos principais responsáveis pela chuva ácida, pois interage com as moléculas de água presentes na forma de gotículas na atmosfera e forma o ácido sulfuroso (H2SO3):

2 SO2(g) + 2 H2O(l) → H2SO3(aq)

Esse ácido, por sua vez, é oxidado na atmosfera, produzindo o ácido sulfúrico (H2SO4), que faz com a água da chuva tenha um pH ácido. Em função dos problemas de saúde e ambientais provocados pelo SO2 existem limites para o teor de enxofre presente nos combustíveis. Está presente na lista de indicador da qualidade do ar do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA).

Trióxido de enxofre

O trióxido de enxofre (SO3) pertence a classe dos óxidos ácidos e reage com água formando ácido sulfúrico (H2SO4).

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l)

Essa reação explica porque o SO3 é um dos gases que contribuem para o problema da chuva ácida, uma vez que a presença de H2SO4 diminui o pH da água da chuva. Em função dos problemas de saúde e ambientais provocados está presente na lista de indicadores da qualidade do ar do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA).

Dióxido de carbono

O dióxido de carbono (CO2) tem um papel importante na transferência do carbono entre os diferentes compartimentos, atmosfera, oceanos, rochas sedimentares. Essa transferência de carbono se da muitas vezes na forma de CO2, como é caso da fotossíntese.

6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor → C6H12O6(aq) + 6 O2(g)

O CO2 pode ser produzido pela reação combustão completa de compostos orgânicos (carvão, hidrocarbonetos, madeira etc) e a fermentação de compostos orgânicos. E utilizado na indústria de alimentos, em especial na de bebidas onde é aplicado na fabricação de refrigerantes, água gasosa, cervejas e espumantes. Na fase sólida é utilizado na produção de gelo seco e em extintores de incêndio das classes B (em inflamáveis) e C (materiais energizados). Além disso, tem aplicação na medicina na conservação de órgãos que são transportados para transplante.

O CO2 é responsável por manter a temperatura da terra em níveis que permitam a sobrevivência dos seres vivos, pois suas moléculas absorvem parte da radiação do sol, provocando o chamado efeito estufa. Entretanto nos últimos anos sua concentração, tem aumentado de maneira considerável e isso atrelado ao desmatamento tem contribuído para mais calor do que o normal fique retido na terra, o que da origem ao problema do aquecimento global. Além disso, a presença de CO2 contribui para a chuva ácida, em função do aumento da concentração do ácido carbônico.

Monóxido de carbono

O monóxido de carbono (CO) pertence ao grupo dos óxidos ácidos. A molécula de CO forma a molécula de carboxihemoglobina (HbC) ao fazer uma ligação química bastante estável com a hemoglobina, e com isso a impossibilita de transportar oxigênio no processo de respiração. Além disso, a molécula de CO inibe a enzima citocromo C oxidase mitocondrial, e tem efeitos a nível inflamatório, além de aumentar o estresse oxidativo perivascular, dessa forma sua inalação independente do nível de concentração é bastante prejudicial ao organismo. Na presença de luz ou calor reage com o cloro (Cl2), formando fosgênio (COCl2), um gás extremamente tóxico que muitas vezes se forma quando plásticos e outros materiais sintéticos queimam em lugar com baixa concentração de O2.

As maiores concentrações de CO são liberadas pela queima de combustíveis fósseis e as queimadas de florestas. O CO está na lista do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) com um dos parâmetros avaliados para o padrão de qualidade do ar (PQAr), é considerado um gás poluente e dos responsáveis pelo efeito estufa.

Por ser um agente redutor, é responsável por produzir CO2, pois remove oxigênio de diversos compostos em processos na indústria de produção de diversos metais, como por exemplo, ferro e níquel, a partir de seus minérios e hidrogênio a partir da água. Além disso, é aplicado a síntese de ácido acético, metanol e hidrocarbonetos.

Óxido nitroso

O óxido nitroso (N2O), pertencente a classe dos óxidos neutro. Nos dias atuais é utilizado com agente inalatório na área médica e odontológica, sendo administrado junto com oxigênio, possuindo efeito analgésico e sedativo. Além disso, na indústria tem sido utilizado principalmente na fabricação de automóveis e chantilly. Também é utilizado em motores de combustão para aumentar a potencia, sendo conhecido como nitro. É um gás importante para o balanço climático, e faz parte do ciclo do nitrogênio. Pode ser produzido por processos biogênicos de desnitrificação, que são realizados por diversos gêneros de bactérias (principalmente pseudômonas) que utilizam carbono de matéria orgânica como fonte redutora, em meio anaeróbico, e óxidos de nitrogênio com receptores de elétrons, produzindo alem de N2O, NO e N2. São produzidos industrialmente como produtos da reação de produção de HNO3 e ácido adípico (C6H10O4).

O N2O é considerado é um dos gases do efeito estufa, e sua capacidade de reter calor é na atmosfera é cerca de 300 vezes maior que do CO2, além de também ser um dos responsáveis pela destruição da camada de ozônio.

Referencias

Atkins, P. W.; Jones, Loretta . Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Volume único. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

Dos Santos, C. L. D. Influência da relação carbono/nitrogênio e da fonte de carbono no processo de nitrificação/desnitrificação simultânea em reator de leito estruturado. Tese de doutorado. USP, São Carlos, 2014.

Galvão, A. C. Estudo experimental da solubilidade do metano e do dióxido de carbono em glicóis a diferentes temperaturas e pressões e modelagem da solubilidade aplicando o potencial químico. Tese de doutorado. UNICAMP, Campinas, 2011.

Mattos, L. I. ; Shiraishi, K. A.; Delphini, B.; Fernandes, J. F. Peróxido de Hidrogênio: importância e determinação. Química Nova, vol 26, n.3. Maio, 2003.

Souto, Renata C. de; Jr., Nilton Rosenbach; Mota, Claudio J. A. A DFT Study of the Conversion of CO2 in Dimethylcarbonate Catalyzed by Sn(IV) Alkoxides. Journal of the Brazilian Chemical Society.

Tito e Canto. Química na Abordagem do Cotidiano. Volume único parte A – Química Geral e Inorgânica. Editora Saraiva 2005.