Radiacao Materia

3. nteracçào radiaçao matéria

3. Interacção radiação-matéria Nos folhetos informativos que acompanham cos que visam a renovação celular é frequente seguinte:

alguns produtos cosmétiler-se informação como a

Os radicais livres são responsáveis pelo surgirnento de rugas, f1acidez e perda de vitalidade da pele. Os alfa-hidroxiácidos, a lecitina vegetal, as ceramidas e as vitaminas A e E são ingredientes activos que possuem acções específicas na prevenção, no controlo e no combate ao envelhecimento da pele. Além da aplicação do produto, proteja a pele da acção dos raios solares UVA e UVB, que causam a formação de radicais livres.

Mas, o que são os radicais livres? Como e onde se formam?

3.1. Radicais Livres Os radicais livres são produzidos quando átomos ou moléculas veis absorvem radiações sí el e ultravioleta.

está-

A energia destas radiações provoca a excitação de um electrão da orbital mais exterior para outra orbital que se encontra vazia: em alguns casos, o electrão que muda de ortrtal mantém o seu spin (estado de singleto) e, noutros casos, inverte-se o spin do electrão que foi promovido de orbital, dando origem ao estado de tripleto. como se ilustra neste esquema: Energia

-

J..

Estado de tripleto

Estado de singleto

Estado fundamental

Fig. 24 Estados de singleto e tripteto.

Ambos os estados são excitados. as o estado de tripleto, energético, é o que corresponde ao estado do radical livre.

o mais

Estas partículas têm uma vida to curta (10 us a 10 ms) e são altamente instáveis e reactivas. o q e az com que o atributo de "livre" perca um pouco do seu sentido.

143

144

UNIDADE 2 - NA ATMOSFERA DA TERRA, RADIAÇÃO, MATÉRIA E ESTRUTURA

A formação de alguns destes radicais livres pode ocorrer, naturalmente, na respiração celular, por exemplo, ao nível das mitocôndrias, podendo desempenhar tanto um bom como um mau papel nos organismos em que se produzem. radiação

e a matéria,

Outros formam-se

tal como é sugerido

por interacção

no resumo

entre a

da informação

inclusa nos cosméticos.

3.2. Mas, o que se passa na atmosfera? Sendo a atmosfera verificam-se,

atravessada

de certeza,

pelas radiações

interacções

de radiações

emanadas

do Sol,

UV e visível com a

matéria de origem natural ou antropogénica aí existente; o resultado dessas interacções vai depender da energia de cada tipo de radiação. Alguns dos exemplos dos resultados dessas interacções são a presença dos radicais livres HO· (radical hidroxilo), cr (radical cloro) e

Br (radical

bromo) , cujas formações

fera, zonas da atmosfera vez menos energética.

ocorrem na estratosfera e na tropos-

em que a radiação proveniente

do Sol é cada

Para melhor se compreender como a radiação ultravioleta (UV) interage com a matéria, vamos recordar uma parte do espectro electromagnético e fazer dela uma visão mais detalhada: Raios X

Radiação óptica

l,98XlO-18 J

Microondas l,98Xl0-24

Ondas de rádio l,98XlO-27

I.

Energia do fotão J

~

-". 0,0-

Ultravioleta l,98Xl0-18

Visível

4,95Xl0-19

UV-B

l,98xlO-18

2,54Xl0-19

l,98X 10-24

I.

J

7,10XlO-19

UV-A

6,32Xl0-19

4,95XlO-19

Fig. 25 Parte do espectro electromagnético.

As sucessivas camadas da atmosfera funcionam como filtros para as radiações UV-C, UV-B e UV-A. A maior parte da radiação UV nunca alcança a Terra, enquanto que a radiação infravermelha (IV) penetra na sua superfície.

145

3.lnteracç.ão radiação-matéria

As radiações UV podem ser classificadas

em três categorias:

UV-A - radiações

UV de menor energia, fonte do bronzeado e não absorvidas pela camada de ozono;

UV-B - radiações

UV de energia intermédia, fonte das queimaduras que são normalmente absorvidas pela camada de ozono;

uvc -

e

radiações UV de maior energia que são filtradas na atmosfera (absorvidas pela camada de ozono) e que nunca alcançam a Terra.

Radiação solar incidente

r'------~~,-------, 500 krn

_1200°C

ro L.

U

L. Q)

As radiações uvc e algumas das UV-B são absorvidas por N2, O2 e 03, embora a altitudes diferentes.

I

Iro -o

E

Q)


iennosfera

I

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...., eu

'eu u· ro

L.

....,

Q)

c

o..

Q)

120 krn. [O] = [Oi]

Q)

c Q)

As radiações UV próximas (UV-A e alguma da UVB) e a radiação visível (Vis) alcançam a Terra.

-92 C

~esosfera

50 km

-2°C O 3

Estratosfera

~0-16km

iroposfera

Fig. 26 Radiações solares incidentes na Terra. QEC10-10

Energia + Radiação UV-B .•

[02]

O2, O', NO'

o

o.. 85km

[O]»

D D N

146

UNIDADE 2 - NA ATMOSFERA DA TERRA, RADIAÇÃO, MATÉRIA E ESTRUTURA

Exemplo 1: A radiação UV de energia aproximadamente igual a 8,22 x 10- 18 J pode causar a ruptura da ligação entre os dois átomos de oxigénio de uma molécula de dioxigénio e provocar nos átomos o estado de tripleto:

O2

o· + O·

--

O sfrnbolo' colocado ao lado de cada átomo de oxigénio (O) simboliza o radical livre, e indica o carácter de intensa reactividade que este radical apresenta. Exemplo 2: Outros dois radicais livres que existem na atmosfera são os radicais cloro (CI") e bramo (Br'). Estes podem formar-se por cisão das moléculas de dicloro e dibromo, respectivamente:

uv Cl··Cl

uv -+

cr + cr

Clz ~ Energia

---+

Br"Br

2 cr

Brz+Energia

a-: + a-: ---+

2 Br'

Exemplo 3: O radical hidroxilo, HO·, é uma das espécies intermediárias mais importantes nos processos químicos atmosféricos. A sua formação exemplo:

pode ocorrer

1 - fotólise da água:

H20 --

por diversos

HO·

mecanismos

reactivas

como, por

+ H"

2 - fotólise do vapor de ácido nitroso: HONO --

HO·

+ NO·

3.2.1. Fotoionização Uma das características da atmosfera superior, devido às condições de rarefacção, é a presença de níveis significativos de electrões e iões positivos, uma vez que estas partículas carregadas electricamente podem existir nessa região por longos períodos antes de se recombinarem para formar espécies neutras. Esta região é também designada, por este motivo, por ionosfera. As espécies iónicas mais importantes

são O+, O; e NO+ e a sua pre-

sença, na ionosfera, provoca desvios nas ondas de rádio. Estes iões resultam da fotoionização das respectivas espécies atómicas ou moleculares, isto é, da perda de electrões causada pela interacção com radiação UV-C (UV de maior energia).

3. Interacção radiação-matéria

Resumidamente, podem esquematizar-se indirectas dos radicais livres.

as interacções

directas

e

RESERVATÓRIOS HOCI

N205 HN03

CION02 HCI

BrON02 HF

Trosposfera

Superfície terrestre

Fig. 27 Diagrama esquemático

da química da atmosfera.

3.3. Efeitos dos radicais livres na saúde São muitos e variados os efeitos mal e harmonioso

tram vários estudos tigadores:

funcionamento

efectuados

nefastos

dos radicais

livres no nor-

como o demonsquímicos e outros inves-

do corpo humano,

por médicos,

• são a causa básica do envelhecimento; • têm implicações no desenvolvimento asma, da depressão e de doenças culares; • têm implicação oxigénio).

do cancro, da diabetes, da reumatológicas e cardiovas-

na lesão cerebral mediada pela idade (radiações de

Mesmo com todos estes potenciais perigos, a produção de radicais livres é aumentada por situações como o uso de drogas e de álcool, com o hábito de fumar, com a hipoglicemia, com o exercício físico intenso sem condição física apropriada para tal, com o stress profissional, escolar e familiar, com uma alimentação inadequada e com a exposição à poluição ambiental e às radiações solares.

147

148

UNIDADE

2 - NA ATMOSFERA

DA TERRA:

RADIAÇÃO,

MATÉRIA

E ESTRUTURA

Como se pode controLar a produção de radicais Livres, dentro dos Limites aceitáveis, de forma a não causarem dano no organismo? A melhor prevenção é ter uma vida saudável: • Ingerir alimentos com ferro, rnanganesro e selénio, vitaminas A, C, E, [3-caroteno e riboflavina, que actuam como antioxidantes; • Procurar não frequentar ambientes poluídos; • Não fumar; • Não beber bebidas alcoólicas em demasia; • Praticar exercício físico moderado e de acordo com a condição física de cada um; • Proteger-se contra as radiações produtos adequados.

UV com

Fig. 28 Grupos de alimentos saudáveis.

SABIA QUE ...

... o kiwi é uma fonte enorme de vitamina C e que também funciona como antioxidante? ... os antioxidantes funcionam como "guerreiros", combatendo e limpando o nosso corpo das toxinas e dos radicais livres? ... os antioxidantes são particularmente importantes para as pessoas que gostam de usar o grelhador e de comer grelhados?

Fig. 29 Kiwi - fonte de vitamina C.

... a comida grelhada, embora não esteja provado, tem maior propensão a sofrer o processo de formação de nitrosamina (radical livre) no organismo? ... o radical livre nitrosamina faz parte do processo que causa doenças crónicas como o cancro e problemas cardíacos? ... investigações levadas a cabo na Universidade de Rutgers, nos EUA, mostraram que o sumo de kiwi inibe a formação de nitrosaminas. dando um excelente acompanhamento para um saboroso grelhado? ... o kiwi, no mundo das frutas, é um dos melhores amigos do Homem porque tem altos teores de fibras (melhoram o trânsito intestinal! e de pectinas (ajudam a redução do colesterol no sangue!. para além de um produto misterioso com excelentes propriedades laxativas?

4. O ozono na estratosfera

4. O ozono na estratosfera 4.1. O princípio ... Quando uma equipa de pesquisa inglesa que monitorizava a atmosfera situada por cima da Antárctida noticiou, nos anos 70, perdas dramáticas de ozono na estratosfera inferior, essas perdas eram de tal modo graves que as atribuíram ao mau funcionamento dos instrumentos. Construíram, por isso, novos equipamentos e voltaram a efectuar medições que confirmaram os valores já obtidos anteriormente. Simultaneamente, o satélite TOMS não apresentava dados tão alarmantes como os da equipa inglesa, o que confundiu ainda mais a comunidade científica!!! Mas rapidamente perceberam que o software do satélite preparado para tratar valores tão baixos ...

não estava

Posteriormente, e já com o software adequado, o satélite apresentou valores que confirmaram os valores obtidos pela equipa inglesa.

4.2. O que é o ozono e como se forma? Tal como já se referiu, foi devido à fotossíntese e à evolução dos organismos produtores de oxigénio que a Terra adquiriu uma camada estratosférica, que se foi construindo ao longo de 450 milhões de anos. A maior parte do ozono (03) ocorre naturalmente na estratosfera, zona onde voam os aviões supersónicos como o Concorde (os aviões de linhas aéreas comerciais vulgares voam na troposfera). Altitude

80 km

Mesosfera 50 km

o c o N o Cll "O

Altitude

Exosfera

Ikrnl r__ __

500

ro "O

ro

E

ro u

10 km

Termosfera

85 50 10

Cone. de ozono Fig. 30 Concentração de 03 versus altitude.

Fig. 31 Camadas de atmosfera.

149

150

UNIDADE 2 - NA ATMOSFERA DA TERRA, RADIAÇÃO. MATÉRIA E ESTRUTURA

o

ozono que se encontra

superfície

(animais

e plantas)

radiação ultravioleta

tem um papel vital na vida à

na estratosfera

e na protecção

que oferece em relação à

(UV) do Sol.

o

uma camada na estratosfera que serve de filtro às radiações UV mais energéticas. Esta camada é mais fina nos trópicos do que nos pólos, apresentando flutuações sazonais; a sua quantidade de ozono é medida em unidades Dobson (OU), apresentando valores típicos de - 360 OU (segundo Atkins & Jones, Chemistry) junto aos trópicos e valores mais elevados noutras zonas.

Unidade Dobson Área coberta pela coluna

Uma espessura de 3 mm corresponde a 300 OU

ozono forma

Fig. 32 Definição de OU.

Nota: Uma unidade Dobson é equivalente a uma camada de ozono puro de espessura 10 um à pressão de 1 atmosfera e a O OCo

o

ozono forma-se, naturalmente, quando a radiação ultravioleta (UV) interage com as moléculas de oxigénio (02) da estratosfera, dando origem ao oxigénio atómico (O). Este oxigénio atómico, por sua vez, combina-se rapidamente com outras moléculas de oxigénio, formando o ozono:

o oxigénio atómico reage com o dioxigénio para formar ozono.

Molécula Fotodissociação diatómica de oxigénio O2 + rad. UV --+ O +

Átomos de oxigénio

O

111

Fig. 33 Formação natural do ozono.

Por ironia, o ozono é, simultaneamente, um perigo para a saúde (quando se encontra ao nível do solo) e indispensável para a sobrevivência de animais e plantas (quando se encontra na estratosfera). Na estratosfera, ele absorve algumas mente perigosas (UV-C e UV-B):

das radiações

Oxigénio diatómico

Oxigénio diatómico +

Oxigénio atómico

OJ + rad. UV --+ O2 Fig. 34 Destruição natural do ozono.

+

O (31

UV, potencial-

4. O 020no na estratosfera

No entanto, o ozono refaz-se rapidamente,

resultando

um balanço sem

perdas de ozono.

As reacções numeradas (1)-(4) são vulgarmente "reacções

conhecidas

como as

de Chapman".

Com o aumento da altitude (fig. 35), a reacção (2) torna-se mais lenta enquanto a reacção (3) se torna mais rápida. A concentração de ozono não é mais do que o resultado do balanço entre estas duas reacções competitivas. Na atmosfera superior domina o oxigénio atómico.

Ao descer na estratosfera, o ar torna-se mais denso, a absorção de radiação UV aumenta e o nível de ozono tem um pico na zona dos 25 km. Ao continuar a aproximação ao solo, os níveis de radiação UV diminuem e, consequentemente, também o nível de ozono.

35

Ozono estratosférico (bom ozono): 30

• Contém cerca de 90% do ozono atmosférico.

I

25

• Actua como o principal escudo às radiações UV.

E .x: QJ

"O

20

::l

~


Ozono troposférico (mau ozono):

11

o

• Produz efeitos seres vivos.

Ozono de smog

5

• Contém cerca de 10% do ozono atmosférico. tóxicos

nos

~ 5

10

15

20

25

Cone. de ozono

Fig.35 Concentração de ozono versus altitude.

SABIA QUE ...

Se a camada

de ozono fosse trazida

as condições

de pressão

camada

para baixo até

e temperatura

para uma espessura

aí existentes

de 2 a 5 mm?

à superfície

da Terra,

comprimiriam

essa

151

152

UNID4DE 2 - N4 4TMDSFERA

DA TERRA: R4DIAÇÃD.

M4TÉRI4

E ESTRUTURA

4.3. As reacções que faltam ... Mas devia haver algum problema com a teoria de Chapman (representadas pelas reacções numeradas de 1 a 4), uma vez que a diminuição da concentração de ozono traduzida pela reacção (4) era tida como muito lenta.

Como seria possível explicar a perda tão acentuada de ozono como aquela que era apresentada pelos resultados das medições efectuadas na atmosfera real? Seria possível existirem outras reacções, mais rápidas, que controlassem os níveis de ozono na estratosfera? Uma das primeiras hipóteses justificava a diminuição ção de ozono na estratosfera devido à presença de vapor óxidos de azoto libertados pelos aviões supersónicos pelos space shuttles. Mas veio a verificar-se que esses desprezáveis.

da concentrade água e de e mais tarde efeitos eram

Era preciso, no entanto, continuar a procurar uma causa ...

4.3.1. O que é o buraco na camada de ozono? Um dia, em 1930, um físico da General Motors, Thomas Midgley Jr., preparou o primeiro clorotluorocarboneto (CFC). Depois dele, outros químicos prepararam compostos semelhantes, formando a famosa (pela negativa) família dos CFC (os mais usados foram o CCI3F (CFC-11) e o CCI2F2 (CFC-12). No primeiro momento da sua descoberta, os CFC foram considerados quase milagrosos aos olhos do seu criador - eram quimicamente estáveis, inodoros, não inflamáveis, não corrosivos e... com custos de produção muito baixos!!! Com todas estas vantagens, rapidamente se tornaram populares, como refrigerantes de frigoríficos e de ar condicionado, dispersores em sprays, gases de limpeza de componentes eléctricos, esterilizadores de instrumentos hospitalares ... Mas era demasiado bom para ser verdade! Em 1974, os químicos Sherwood Rowland e Mário Molina (ver "Sabia que ... ") levantaram a hipótese de os CFC serem capazes de persistir tempo suficiente na atmosfera de forma a difundirem-se até à estratosfera, onde intensas radiações UV seriam capazes de "quebrar" as suas moléculas, libertando radicais de cloro muito activos capazes de destruir o ozono.

4. O ozono na estratosfera

Inicialmente esta teoria foi vista com algum cepticismo pela comunidade científica até que, em 1985, passados mais de 10 anos dos primeiros avisos dos referidos cientistas, se descobriu o buraco da camada de ozono!

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"

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,

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'

\

As moléculas de sonho transformaram-se moléculas de pesadelo para o ozono!

-,

,

em

Fig. 36 Buraco da camada do ozono.

SABIA QUE ...

A Real Academia

das Ciências

Sueca decidiu

atribuir,

em 1995, o Prémio

Nobel da Química ao: - Professor

Paul Crutzen, alemão, do Max-Planck-Institute

for Chemistry,

Mainz, Alemanha; - Professor Planetary

Mário Molina, do Department Sciences

and Department

of Earth,

of Chemistry,

Atmospheric

and

MIT, Cambridge,

MA,

EUA;

e - Professor California,

F. Sherwood Rowland, Department

pelos seus trabalhos que dizia respeito

Professor

of Chemistry,

University

of

Irvine, CA, EUA; sobre

a química

à formação

Paul Crutzen

da atmosfera,

e decomposição

Professor

no

do ozono.

Mário Molina

4.3.2. O que acontece às moléculas

particularmente

Professor

F. Sherwood

Rowland

de CFC?

Será que o cloro proveniente de outras fontes que não os CFC também vai para a estratosfera? A partir deste momento começaram a ser efectuadas pesquisas sobre o possível impacte que o cloro, proveniente de outras fontes como a água das piscinas, das fábricas, da água do mar e dos vulcões, teria sobre a camada de ozono.

153

154

UNIDADE 2 - NA ATMOSFERA DA TERRA, RADIAÇÃO, MATÉRIA E ESTRUTURA

Mas chegaram à conclusão que os compostos destas fontes se combinavam rapidamente com exaustivas que efectuaram provaram que aqueles emitidos, voltavam à troposfera com a chuva, isso, atingir a estratosfera. Contrariamente, da chuva!

os CFC eram estáveis

de cloro provenientes a água; as medições compostos, depois de não conseguindo, por

e não se dissolviam

na água

Até ao momento, não se conhece nenhum processo natural que os consiga remover da troposfera, sendo o vento, posteriormente, o responsável pelo seu transporte até à estratosfera. Aí, sim, as radiações UV são capazes de os destruir ...

~.:tl

~

~ ~

.;j)"

~

t." ~ .;j)"

~"

22 km

".;j)

".;j)

10 km

I~I Fig. 37 Impacte das radiações UVem atmosfera sem e com CFC.

E um átomo de cloro pode destruir cerca de 100 000 moléculas ozono!

o resultado

está à vista: a velocidade de destruição rior à velocidade da sua formação!

de ozono é supe-

E o que acontece ao cloro reactivo até passar a inactivo? •• •• •• •••

Radiação UV (02

ttt •I CFC

•

°3 CI"

•

CH,

Cloro "reactivo"

Fig. 38 Conversão do "cloro reectivo" em cloro "inectlvo".

•

CIO"

NO

2

de

•

•

CION02 HCI

•

Cloro "inactivo"

t.. o ozono na estratosfera

·.. ·. . ttt

Radiação UV

Cloro "inactivo" CION02 HCI

-------~.~

CI2

Cloro "reactivo"

•

O2 ,

03

CI"

--..

CI"

~

CIO" +

~,

O2

/

--..

.•. ~:...

CIO"

"--

CI202

••

UV

~

O2 Fig.39 Conversão do cloro "inactivo" em cloro reectivo.

Quais são os CFC mais conhecidos? Designação

CFC-11

Tempo de permanência

(CCll)

45

--

-

na atmosfera/anos

CFC-12

(CCll2)

100

CFC-113

(Cl3C13)

85

CFC-114

(Cl4C12)

-

300 I

CFC-115 '---

(ClsCl)

--

I

1700

Mas, como já se referiu, não são só os CFC os responsáveis pela destruição da camada de ozono: • compostos de bromo, denominados Halon 1301 (CF3Br, por exemplo)),

hallons (Halon 1211 (CF2CIBr) e o HBFC, usados nos extintores

de incêndios da classe D e o metilbrometo, pesticida usado em larga escala (cada átomo de bromo destrói centenas de vezes mais moléculas de ozono que um átomo de cloro); • tetracloreto

de carbono (solvente barato mas extremamente

tóxico);

• 1,1,1-tricloroetano - usado na limpeza de tecidos e metais e propulsor em mais de 160 produtos de consumo.

4.3.3. Localização do "buraco" da camada de ozono Em cada ano que passa, as notícias sobre a rarefacção da camada de ozono pioram significativamente; em 1985, imagens obtidas por satélite revelaram, sobre a Antárctida, 80-98% de destruição da camada de ozono durante a Primavera e princípio de Verão (Setembro a Dezembro), tendo-se verificado mesmo ruptura da camada de ozono no início da Primavera em 1998. Desde esta data e até 2000, com uma dimensão equivalente

a área danificada

expandiu-se,

a três vezes a área dos EUA!

ficando

155

156

UNIDADE

2 - NA ATMOSFERA

DA TERRA,

RADIACÃO.

MATÉRIA

E ESTRUTURA

500 475 450 425 400 250 325 300 275 250 225

Pólo Norte

200 175 150 125 100

Fig. 40 Rarefacção da camada de ozono.

Como explicar este facto?

- Em cada Inverno (sem sol), os ventos sopram, movendo-se circularmente sobre os pólos, criando vórtices polares (massas circulantes de ar arrefecido que "encurralam" enormes massas de ar durante vários meses). - As gotas de água das nuvens entram nestas grandes correntes circulares de ar frígido e formam cristais de gelo. A superfície destes cristais adsorve CFC e outros químicos destruidores da camada de ozono. - O retorno da IUl na Primavera permite uma "orgia de destruição" cerca de algumas semanas até o vórtice desaparecer.

de

- Largas camadas de ar, desprovido de ozono, espalham-se então sobre a Austrália, Nova Zelândia, lonas extremas da América do Sul e África, onde os níveis de radiações UV subiram cerca de 20%. Em 1988, outro "buraco" de ozono foi detectado sobre o Pólo Norte. A explicação do seu aparecimento é a mesma que a anterior, apenas com a diferença de que, como o ar flui alternadamente sobre a água e a terra, nestes pontos ele é mais fraco, menos estável e ligeiramente mais quente do que no Pólo Sul, contribuindo deste modo, em menor escala, para a formação do "buraco" na camada de ozono. Aqui as áreas afectadas são a Europa, a América do Norte e a Ásia.

ACTIVIDADE PRÁTICA DE SALA DE AULA - APSA 4 Desenvolvimento

o

8

_375

_

6

no Livro de actividades.

4.4. Filtros mecânicos (ópticos) e filtros solares (químicos) Diversos estudos científicos mundiais concluíram que 90% das pessoas que se expõem de forma prolongada às radiações emanadas do

~ ~ o

'~ ~ ~ ~

<3

4. O ozono na estratosfera

Sol e de diversos equipamentos como os computadores, os telemóveis, a televisão ... podem vir a sofrer de diversos problemas como cancro de pele, cegueira, stress ocular, dores de cabeça, stress, fadiga crónica ...

4.4.1. Filtros mecânicos (ópticos) A utilização de filtros ópticos nos computadores e noutros equipamentos e de óculos escuros noutras situações tem vindo a diminuir os potenciais perigos de exposição prolongada a essa radiação. Emissões

Emissões

Fig.41

Como actuam os filtros nos ecràs dos computadores.

Em relação conhecidas.

aos telemóveis

não existem

ainda soluções

eficazes

Óculos escuros - função ou moda? Para muitas pessoas que usam óculos escuros, o principal motivo de o fazerem é "o estar na moda", sem se preocuparem com a sua qualidade. No entanto, a escolha de óculos de fraca qualidade pode vir a causar problemas na visão!!! Os óculos escuros devem ser projectados para reduzir a intensidade luminosa e filtrar as radiações que chegam aos olhos. Por isso, para que uns óculos sejam de boa qualidade, devem bloquear, pelo menos, 95% das radiações UV e IV. O problema da maior parte dos óculos baratos surge porque apenas escurecem a radiação visível e não actuam na presença de radiações UVe IV, permitindo que as pupilas dos olhos continuem a dilatar-se, deixando as pessoas ainda mais expostas às radiações perigosas.

4.4.2. Filtros solares (químicos) Deverá existir qualquer relação misteriosa entre o Sol e a pele para que numas situações de exposição solar o corpo fique "queimado" e noutras produza um "belo bronzeado" ...

157

158

UNIDADE

2 - NA ATMOSFERA

DA TERRA,

RADIAÇÃO.

MATÉRIA

E ESTRUTURA

QuaLserá a diferença entre um bronzeado e uma queimadura do soL? O que é uma peLe bronzeada? Porque será que o uso de um creme solar produz um bronzeado Lindo e o seu não uso produz queimaduras? Como actua um creme soLar? Para se conseguir responder a qualquer uma destas questões, é necessário compreender como é constituída a pele e em que consiste o seu papel protector devido às agressões exteriores.

Como funciona a pele A pele é um dos órgãos mais fascinantes do corpo humano. Sim, é difícil pensar-se na pele como um órgão, que habitualmente idealizamos como sendo uma "coisa" fechada tal como o coração, o fígado, os olhos ... No entanto, a pele é mesmo um órgão uma vez que é uma "estrutura diferenciada constituída por células e tecidos que têm uma função específica num organismo". A pele é constituída por células e tecidos muito específicos e tem como função ser fronteira (interface) entre o "nós" e o resto do mundo!!! Para além disso tem diversos sensores e um design específico de forma a podermos lidar com o atrito e com a luz do Sol. Quando se observa um corte na pele, como a de um braço ou de uma perna, nota-se que é constituída por duas camadas: a epiderme na parte exterior e a derme na parte interior. ~

__

Pêlo

Epiderme Joerme Glândula sebácea

Glândulas sudoríferas

Camada subcutânea

A epiderme é a "fronteira" enquanto a derme contém todo o "equipamento": os terminais dos nervos, as glândulas sudoríferas (do suor), os folículos dos pêlos ... Na camada subcutânea (onde se encontra a gordura) também se visualizam vasos sanguíneos (as duas linhas finas a vermelho e a azul) que fornecem sangue aos órgãos que se encontram na derme.

Fig. 42 Pele.

A epiderme não é fornecida directamente vasos sanguíneos, mas sim pela derme.

de sangue

através

dos

A epiderme funciona como interface com o mundo e tem duas camadas: a exterior, formada por células mortas, continuamente a serem substituídas, e a interior, formada por células vivas. É esta a camada que nos interessa porque é aí que o sol afecta a pele durante o bronzeamento e é na camada imediatamente interior a esta camada (camada basal) que o cancro da pele (não melanoma) começa ...

1..

Nesta última (camada basal) existe las chamadas melanócitos que, para melanina (fonte do bronzeado), são pelo cancro denominado melanoma, danos que a radiação UV provoca nos

o 020no

na estratosfera

um outro tipo de célualém de produzirem a também responsáveis que é causado pelos melanócitos.

Como acontece o bronzeamento?

Fig. 43 Melanoma.

Bom, agora que já se sabe como funciona a pele, pode ser mais fácil perceber porque acontecem as queimaduras da pele ou, em vez disso, o bronzeamento. Quando se começa a ganhar um tom bronzeado, significa que os melanócitos estão a produzir o pigmento melanina em reacção ao estímulo provocado pela radiação ultravioleta da luz solar. Este pigmento tem como função absorver as radiações UV de forma a proteger as células. A melanina, na maioria das pessoas de pele clara, leva algum tempo a ser produzida, razão pela qual não se consegue obter um bronzeado num dia; noutras pessoas de pele mais escura, a produção de melanina é contínua, de forma que a tonalidade da pele é sempre pigmentada em algum grau; assim, são, seguramente, menos propícias a um cancro de pele. Os albinos, por exemplo, não têm melanina nem no cabelo nem na pele nem na íris porque não há produção da enzima Tirosinase. A hormona estimuladora dos melanócitos é produzida pela glândula pituitária que flui através do sangue até aos melanócitos, estimulando a produção de melanina (por exemplo, uma pessoa que se injectasse com esta hormona tornar-se-ia mais escura).

~

Fig. 44 Um dia ao sol.

VAMOS PENSAR

Porque será que o uso de óculos escuros na praia pode ser uma potencial ajuda para apanhar queimaduras na pele?

Como se consegue um corpo bronzeado? Se a pele for clara, a ausência de um tom bronzeado significa que as células da pele não estão protegidas das radiações ultravioletas do Sol. Quem estiver nestas condições será um alvo fácil para apanhar queimaduras solares quando se expõe demasiado tempo ao sol: a pele fica vermelha, dá dores fortes e em casos extremos apresenta mesmo bolhas. Estes sinais não são mais do que a resposta da pele à acção da radiação UV.

159

160

UNIDADE 2 - NA ATMOSFERA DA TERRA, RADIAÇÃO. MATÉRIA E ESTRUTURA

Para se conseguir um tom bronzeado, a exposição solar deve ser controlada em relação ao tempo e à hora do dia.

Porque se consegue a pele vermelha pele bronzeada e indolor?

com dores em vez de uma

A queimadura não é mais que um eritema causado pelas radiações UV-B que fazem aumentar o fluxo de sangue até à pele afectada e que aparece, normalmente, após quatro horas da exposição, tendo um pico máximo nas oito a vinte e quatro horas seguintes. Simplificando, significa dizer que as radiações UV produziram alguns estragos a nível celular e que o corpo responde com o aumento do fluxo sanguíneo até à zona capilar da derme de forma a produzir células para reparar o estrago efectuado; o sangue extra causa a vermelhidão quando se pressiona essa zona (queimadela), ela fica branca voltando depois a ficar vermelha quando os vasos se voltam a encher de sangue.

o que são radiações

UV-B?

Como já se referiu, as radiações UV podem ser classificadas categorias: UV-A - radiações UV de menor energia, fonte do bronzeado absorvidas pela camada de ozono;

em três e não

UV-B - radiações UV de energia intermédia, fonte das queimaduras que são normalmente absorvidas pela camada de ozono;

uv-c -

e

radiações UV de maior energia, que são filtradas na atmosfera (absorvidas pela camada de ozono) e que normalmente não alcançam a Terra.

Sabe-se que 99% das radiações UV que chegam ao nível do mar são radiações UV-A e que são as radiações UV-B as causadoras da maior parte dos problemas relacionados com a exposição ao sol: rugas, pele estragada, cancro ... embora as pesquisas cada vez mais se inclinem para a implicação também das radiações UV-A. Um dos aspectos interessantes relacionados com as radiações UV é poderem ser reflectidas por diversas superfícies, amplificando os efeitos da exposição: a neve, por exemplo, reflecte cerca de 90% destas radiações, razão pela qual se pode ficar cego ou apanhar queimaduras solares quando se pratica sky num dia de sol; a areia pode reflectir até cerca de 20% das radiações UV-B, o que significa que se pode ter uma exposição extra na praia ... No entanto, existem certos materiais que não reflectem aquelas radiações, mas, pelo contrário, as absorvem parcial ou totalmente: o vidro, é um exemplo de uma destas substâncias, assim como os cremes solares que têm, na sua composição, produtos químicos que, como o vidro, absorvem as radiações UV.

4.

O ozono na estratosfera

E como funcionam os cremes solares (filtros solares)? É evidente que os cremes solares para serem protectores bloquear ou absorver as radiações UV. Assim, os cremes solares podem ter na sua composição,

têm que

por exemplo:

- óxido de zinco branco que é um creme opaco às radiações (aquele que se põe no nariz e que parece uma pintura índia) assim como óxido de titânio que é quimicamente estável e não causa fotoalergia ou dermatites de contacto. - ácido p-aminobenzóico e ciclamatos que absorvem as radiações UV-B; - benzofenonas

que absorvem as radiações UV-A;

Como podemos saber que um determinado creme, gelou solar são adequados para uma determinada peLe?

óLeo

Todos os cremes solares são classificados com o índice de protecção solar (IPS) que funciona como um factor multiplicativo: se alguém consegue estar ao sol, por exemplo, durante 15 min sem problemas, quando aplica um protector de índice 10 então não haverá problema durante 150 min (este factor aplica-se apenas para as radiações UV-B). Mas para que o protector funcione, é necessário ter em atenção o tipo de pele, devendo ser aplicado em muita quantidade e repetidas vezes.

Com tantos perigos devido à exposição soLar, porque será que os pediatras acham importante a ida das crianças à praia? A exposição às radiações nosso organismo.

UV activa a produção

da vitamina

D no

Esta vitamina favorece um crescimento normal porque ajuda a metabolizar o cálcio; a falta deste metabolismo leva ao raquitismo que normalmente se traduz por pernas tortas e joelhos

valgos. Durante muitos anos usou-se o óleo de fígado de bacalhau como fonte da vitamina D; hoje, para evitar rejeições ao óleo (não era agradável de ingerir), adicionam-se as vitaminas a diversos alimentos.

Fig. 45 Leite vitaminado e sumo vitsminado.

ACTIVIDADE

PRÁTICA DE SALA DE AULA - APSA 5

Desenvolvimento no Livro de actividades. QEC10-l1

161

162

UNIDADE 2 - NAATMOSFERA

DA TERRA: RADIAÇÃO, MATÉRIA E ESTRUTURA

4.5. Implicações da destruição da camada de ozono As implicações

mais significativas

são:

- 30% de aumento do cancro da pele (não fatal); - danos nos olhos como o aparecimento

de cataratas;

- afectação do sistema imunológico: - desaparecimento das espécies e aparecimento de mutações genéticas (nos seres menos evoluídos, como o plãncton e as plantas); - mudanças no clima.

4.6. Alternativa aos CFC Alternativas aos CFC

Prós

I

- Degradam-se mais rapidamente (2-20 anos).

I-

Contras

Entram na composição dos "gasesde estufa".

- São 90% menos perigosos para a camada - Destroem o ozono, especialmente se usaHCFC (hidroclorofluorocarbonetos)

de ozono. dos em grandes quantidades. - Podem ser usados em sprays (aerossóis), - HCFC-123causa tumores no pâncreas. refrigeração, ar condicionado, espumas e - Podem baixar a eficiência energética das agentes de limpeza (embora com restrições). suas aplicações. -A produção de HCFC-134a produz igual quantidade de metilclorofórmio (destruidor do ozono).

HFC (hidrogenocarbonetos)

Hidrocarbonetos (propano, butano)

Amónia

Água e vapor

Terpenos (cascade citrinos)

Hélio

- Degradam-se mais depressa (2-20 anos). - Não contêm cloro, destruidor do ozono. - Podem ser usados em sprays, refrigeradores, ar condicionado e espumas.

- Entram na composição dos "gasesde estufa". - Desconhecem-se questões como a inflamabilidade e a toxicidade. - Causam diminuição da eficiência energética.

- São baratos e de fácil aplicação.

- Podem ser venenosos.

- Podem ser usados em sprays, espumas, refrigeração e agentes de limpeza.

- São inflamáveis. - Provocam poluição ao nível do solo.

- Alternativa simples para refrigeração, gamente usada antes dos CFC.

lar- - É tóxica por inalação. - Deve ser manuseada cuidadosamente.

- Poluição da água, que tem de ser tratada. - Eficazes em algumas operações de limpeza - Desperdício da água, a menos que seja desde instrumentos médicos. poluída e reutilizada.

- Eficazes na limpeza de peças electrónicas.

- Eficaz na refrigeração em frigoríficos, ar condicionado e em arcas frigoríficas.

- Nenhuns.

em - Este gás pode tornar-se escasso se usado em larga escala.

QUADRO VIII • Alternativas

aos CFC.

4. O ozono na estratosfera

4.7. O que tem sido feito para evitar a continuação da destruição da camada de ozono? A Convenção

de Viena para a Protecção

estabeleceu as linhas Montreal (1987).

gerais

da Camada

para a negociação

de Ozono (1985)

do Protocolo

de

Este Protocolo foi o primeiro acordo global assinado onde se previu a diminuição da utilização dos CFC para cerca de metade até ao ano de 2000. Uma das conclusões do Protocolo de Montreal e dos seus aditamentos estabelece a proibição de produção de CFC a partir de 1995 e a erradicação total até 2030. 7

>" -2.6

Segundo o Procolo de Montreal

a.

ro

119871

L


Vi

E ro ro c o

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5

4

u QJ

-o

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~3 L

c QJ U C

Nível crítico de Cl

o

U

O buraco antárctico deverá desaparecer

O~----~~--~-L--L-~~--~~--~~--~-L-------1960

1975

2000

2040

2080

Fig. 46 Evolução da concentração de cloro na atmosfera.

Os países da União Europeia estabeleceram, no entanto, medidas ainda mais restritivas do que as consignadas pelo Protocolo de Montreal: reconhecendo as suas responsabilidades no Ambiente Global, concordaram em acabar com a produção de CFC desde o início de 1995 e adoptar medidas restritivas para outros compostos também responsáveis pela diminuição da concentração do ozono estratosférico.

ACTIVIDADE PRÁTICA DE SALA DE AULA - APSA 6 Desenvolvimento no Livro de actividades.

163

182

UNIDADE

Geometria da molécula

2 - NA ATMOSFERA

DA TERRA:

Pares de electrões não ligantes

RADIAÇÃO.

MATÉRIA

E ESTRUTURA

Arranjo espacial dos

Exemplos

dupletos ligantes

Ângulo de ligação

Outros exemplos com a mesma geometria

BeClz

180· O

Linear

O=C=O

180·

H-C=C-H BeHz

Linear

O

Triangular

120·

Angular

116,so

Tetraedro

109,so

Triangular plana

O

Piramidal trigonal

106,r

Tetraédrica

2

Angular

ACTIVIDADE PRÁTICA DE SALA DE AULA - APSA 8 Desenvolvimento

no Livro de actividades.

104,so

8C13, CzH.,

coi

,N03