As Substâncias Químicas

Hormônios: Certas substâncias químicas, naturais ou sintéticas, são capazes de afetar diretamente o sistema endócrino. Alimentos, águas e objetos comuns podem conter esses compostos

• Vivemos em um mundo material, pois tudo ao nosso redor é matéria, ou seja, tudo tem massa e ocupa um lugar no espaço. Somos rodeados de matéria sólida, líquida e gasosa. Algumas podemos tocar, como o lápis, o caderno etc.; outras podemos sentir, como o vento; e outras só podemos ver, como as estrelas. Mas, tudo é matéria!!! A matéria é constituída de átomos e moléculas e pode ter origem natural ou não.

A partir dos conhecimentos da Química, o homem teve a capacidade de criar novas matérias. Atualmente, mais de 100.000 substâncias não são naturais do planeta, e sim sintetizadas pelo homem.

Dessa forma, a partir dos pouco mais de 100 elementos químicos presentes na tabela periódica, foram criadas 100.000 novas substâncias químicas! Não é interessante? Várias dessas substâncias são muito importantes para nossa sobrevivência, como os remédios; porém, muitas também são nocivas, embora sejam necessárias, como os inseticidas e os derivados do petróleo. 

• Então, vamos conhecer um pouco a respeito das substâncias que nos rodeiam. Algumas delas são constituídas por moléculas simples, com estruturas pequenas; outras, por estruturas complexas e por muitos átomos diferentes.

O mar é uma larga extensão de água salgada. Mas, por que salgada? Que substâncias estão presentes na água do mar? Por que o mar é importante para o efeito estufa? E o petróleo? De onde vem? O petróleo é a única fonte de energia? Essas perguntas e muitas outras podem ser respondidas usando os conhecimentos de Química.

Classificação:

A substância que é formada por átomos de um único elemento químico (denomina-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons) é denominada substância simples. Exemplos: 

• Ouro: 
• Cobre: 
• Gás Hidrogênio: 
• Argon: 

Uma substância composta por mais de um elemento químico, numa proporção determinada de átomos, é denominada substância composta. Exemplos: 

• Cloreto de Sódio: 
• Água: 
• Metano: 
• Glicose: 

As fórmulas químicas heteronucleares destas substâncias podem apresentar como unidades estruturais compostos moleculares, no qual a unidade estrutural é a molécula, e compostos iônicos, em que a unidade estrutural é um conjunto de íons positivos e negativos mais simples. Duas ou mais substâncias agrupadas constituem uma mistura. O leite e o soro caseiro são exemplos de misturas.

Sistema:

• Sistema é uma porção limitada do universo, considerada como um todo para efeito de estudo.
• Sistema homogêneo, material homogêneo ou matéria homogênea é aquele que apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinado.
• Sistema heterogêneo, material heterogêneo ou matéria heterogênea é aquele que não apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinado.

Fases são as diferentes porções homogêneas, limitadas por superfícies de separação, que constituem um sistema heterogêneo.Os sistemas homogêneos são monofásicos ou unifásicos. Os sistemas heterogêneos são polifásicos, podendo ser bifásicos, trifásicos, etc. Sistemas com N componentes não gasosos, como regra têm N fases. Sistemas com N gases sempre têm uma única fase. Não existe sistema heterogêneo de dois ou mais gases.

• Um sistema heterogêneo ou é uma mistura (heterogênea) ou é uma substância pura em mudança de estado físico.Um sistema homogêneo ou é uma mistura (homogênea) ou é uma substância pura num único estado físico.

Mistura e Substância Pura:

• Mistura é qualquer sistema formado de duas ou mais substâncias puras, denominadas componentes. Pode ser homogênea ou heterogênea, conforme apresente ou não as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinada.

Toda mistura homogênea é uma solução, por definição.

Substância pura é todo material com as seguintes características: 

Unidades estruturais(moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si. 

• Composição fixa, do que decorrem propriedades fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição, etc. 

A temperatura se mantém inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado físico (fusão, ebulição, solidificação, etc.). Pode ser representada por uma fórmula porque tem composição fixa.  Não conserva as propriedades de seus elementos constituintes, no caso de ser substância pura composta.

• As misturas não apresentam nenhuma das características acima. Essas são as diferenças entre as misturas e as combinações químicas (substâncias puras compostas).Essas são as conclusões .As substancias puras apresentam faixa de PE(ponto de ebulição) e PF(ponto de fusão) constantes

Densidade característica:

Mistura eutética e mistura azeotrópica:

• Existem misturas que, como exceção, se comportam como se fossem substâncias puras no processo de fusão, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da fusão. Essas são chamadas misturas eutéticas.

Outras se comportam como se fossem substâncias puras em relação à ebulição, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da ebulição. Essas são chamadas misturas azeotrópicas.

• Não é conhecida nenhuma mistura que seja eutética e azeotrópica simultaneamente.

Substância simples e alotropia:

Substância simples é toda substância pura formada de um único elemento químico.

Alotropia é o fenômeno em que um mesmo elemento químico (átomos de mesmo Z) forma duas ou mais substâncias simples diferentes.

Elemento: Variedades alotrópicas 

• Carbono (C): Diamante Cn Grafite Cn 
• Oxigênio (O): Oxigênio  Ozônio 
• Fósforo (P): Fósforo branco  Fósforo vermelho Pn 
• Enxofre (S): Enxofre rômbico  Enxofre monoclínico 

Grandeza molecular: Substância simples  moléculas monoatômicas: gases nobres 

• Moléculas biatômicas: 
• Moléculas triatômicas: 
• Moléculas tetratômicas: 
• Moléculas octatômicas: 
• Moléculas gigantes (macromoléculas): , 
• Todos os metais 

Substância simples e substância composta:

• A molécula de água é formada por dois elementos químicos: o hidrogênio e o oxigênio. Já o gás nitrogênio é composto por um elemento químico . O mesmo vale para o gás oxigênio. Dizemos então que o gás nitrogênio é uma substância simples, já que é formado por um único elemento químico. A água é uma substância composta, pois é formada pela união de elementos químicos diferentes, e por isso é um composto binário(bi,do latim dois). Algumas substâncias compostas são formadas por íons de elementos químicos diferentes, como é o caso do cloreto de sódio, que tem íons de sódio e de cloro. Portanto, uma substância pura pode ser simples, quando é formada por apenas um elemento químico, ou composta, quando em sua fórmula há mais de um elemento químico.

Por que a água do mar é salgada?

• Na água do mar existem muitas substâncias dissolvidas, cerca de 70, sendo predominantes as substâncias conhecidas como sais. Os sais mais abundantes se encontram dissolvidos no mar, na forma de íons. São eles: sódio (Na+), cloreto (Cl-), potássio (K+), cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+) e sulfato (SO4 2-). O cloreto de sódio (NaCl), conhecido popularmente como sal de cozinha, é o sal mais abundante. Para cada litro de água do mar há um total de 35 gramas de sais dissolvidos. Por causa dessa grande quantidade de sal, a água do mar é salgada

E de onde vem todo esse sal?

• Os sais foram levados ao mar pelas chuvas que caíram durante milhões de anos. As chuvas dissolveram lentamente as rochas ricas nesses sais, como a ilita ((K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)) e a dolomita (CaMg(CO3)2). Então, os rios se encarregaram de transportar e depositar todo o sal no mar.

Alguns sais, como o sódio, foram retirados do fundo dos oceanos durante a sua formação. Já o cloreto é proveniente do interior da terra, tendo sido liberado pelos vulcões.

O sal de cozinha e sua importância;

O sal de cozinha é composto principalmente por cloreto de sódio (NaCl), mas também possui outros componentes em menor quantidade. Quando está em água, o NaCl fica separado nos seus íons:

NaCl(s) Na+ (aq) + Cl- (aq)

Sódio (Na+) – corresponde a 30% dos íons presentes na água do mar; e

Cloro (Cl-) – corresponde a 55% dos íons presentes na água do mar.

Como retiramos o sal do mar?

Por meio da evaporação da água, os íons se unem e formam o cloreto de sódio (NaCl) sólido.

Na+ (aq) + Cl- (aq) NaCl(s)

O processo de retirada do sal do mar é feito em um local chamado de salina. E quando usamos o sal no preparo da comida ele volta a se dissolver.

• Embora existam muitos sais, apenas o cloreto de sódio é usado como sal de cozinha, por ser capaz de dar o sabor adequado ao nosso paladar.
• Antes da invenção da geladeira, o sal era o principal conservante de alimentos, pois combatia as bactérias que estragavam as comidas.
• Durante o Império Romano, o sal foi ainda mais importante, pois era usado como forma de pagamento. Por isso surgiu a palavra salário.

E se estivéssemos em alto mar e as reservas de água do navio acabassem, poderíamos beber a água do mar?

• Como comentamos, a água do mar é uma mistura de água e outras substâncias solúveis. A alta concentração de sais torna a água muito salgada, então, se bebêssemos, ficaríamos com mais sede. Mas, podemos purificar essa água, ou seja, separá-la dos sais e das demais substâncias. Para isso, utilizaríamos processos físicos de separação, como a destilação em multiestágios ou dessalinização térmica, em que a água salgada é evaporada e depois condensada, ou seja, o excesso de sal é retirado.

Lembre-se de que o sal não é evaporado! Esses métodos que separam a água e o sal, dependendo das necessidades, podem ser utilizados em grandes navios. Em países do Oriente Médio, onde a água doce é escassa, é comum o uso desses processos.

• • E por que a água evapora e o sal não?

A separação ocorre quando duas substâncias têm pontos de ebulição diferentes, isto é, a temperatura necessária para evaporar. Nesse caso, a água possui ponto de ebulição de 100 oC, enquanto os sais tem ponto de ebulição mais elevado (> 1000 oC). Então, a água, por possuir menor ponto de ebulição, é evaporada primeiro, sendo separada dos sais.

• • Que exemplo teríamos de dessalinização natural?

Quando a água do mar evapora devido ao calor do sol, os sais permanecem no mar e o vapor de água formará nuvens, cuja água não é salgada.

A água e o alumínio:

• Em nosso país, a água que é consumida cotidianamente vem dos rios e não dos mares. Isso ocorre porque o processo de retirada do sal ainda é muito caro, além de termos água doce em abundância. Mas, nem sempre os rios tem uma água limpa, cristalina e potável como a que chega em nossa casa.

Então, o que é feito para limpar a água dos rios? Desde muito tempo, o processo de clarificação da água é realizado com uma substância conhecida como sulfato de alumínio (Al2SO4) – um agente floculante, composto por sedimentos e bactérias que tornam a água turva e que se depositam no fundo dos tanques de tratamento.

Você sabia que:

• De toda a água doce disponível no planeta, aproximadamente 13,7 % estão no Brasil?
• Embora haja bastante água doce no planeta, existem muitos lugares no mundo em que não há água disponível e por isso cerca de 1,1 bilhão de pessoas não têm acesso à água tratada?
• A água imprópria é a causadora de muitas doenças, sendo responsável pela metade das hospitalizações?
• Desperdiçamos muita água diariamente. Veja só:
• O gotejamento de uma torneira desperdiça 46 litros por dia.
• A escovação dos dentes com a torneira aberta pode gastar até 25 litros de água. 
• Em um banho de 15 minutos, gastamos mais de 150 litros de água. o A lavagem de calçadas e carros com mangueira pode consumir de 500 a 600 litros de água.

Então, temos de cuidar melhor da nossa água, senão ela vai faltar!

E, de onde vem o alumínio?

• Encontrado em rochas combinado com oxigênio (O) e silício (Si), o alumínio é o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre.

O alumínio é extraído, principalmente, de um minério conhecido como bauxita. Esse minério contém 40-60% de óxido de alumínio (Al2O3), além de outros óxidos.

Produção do alumínio:

• O processo de obtenção do alumínio é realizado em três etapas: mineração, refinaria e redução.

Vejamos cada uma delas.

• A primeira etapa para se obter o alumínio é conhecida como mineração. Nesse processo, a bauxita é retirada do solo.

Em seguida, a bauxita vai para a refinaria, onde o óxido de alumínio é purificado com NaOH e aquecimento.

Al2O3+ 2 NaOH + 3 H2O → 2 [Al(OH)4]-
2 Al(OH)3 → Al2O3+ 3 H2O

Depois disso, a alumina (Al2O3) sofre um processo conhecido como redução, que a transforma em alumínio metálico (Al). Esse alumínio é usado na fabricação de vários materiais que manipulamos diariamente.

2Al2O3 + 3C + 6Cl2 → 4AlCl3 + 3CO2
2AlCl3 2Al + 3Cl2

• Que exemplos você teria do uso do alumínio no nosso dia-a-dia?

Petróleo:

Uma matéria prima muito usada todo dia é o petróleo. Isso ocorre porque muitas coisas que utilizamos são derivadas do petróleo. O petróleo e seus derivados são conhecidos como substâncias orgânicas.

• Mas, por que orgânicas?

Porque o petróleo é gerado a partir da decomposição de matéria viva, ou seja, proveniente de restos orgânicos de animais e vegetais. Essa matéria viva, composta por carbono (C) e hidrogênio (H) – principalmente, foi depositada no fundo de lagos e mares e sofreu transformações químicas ao longo

de milhões de anos. O petróleo, na verdade, é uma mistura de substâncias químicas orgânicas. Para usar os derivados do petróleo – como óleos, gasolina, querosene e outros – temos de separá-los em frações. Da mesma forma que separamos a água do sal, também podemos separar o petróleo em gasolina, óleos, querosenes e outros derivados. Para isso, utilizamos a destilação.

• O petróleo é necessário para um mundo que tem o seu desenvolvimento voltado para uma tecnologia dependente de seus derivados. Mas, apesar da sua utilidade, ele também é um vilão, pois seus derivados têm sido utilizados em enormes quantidades, poluindo águas, solo e ar.

Plástico:

• Além dos combustíveis, outro derivado importante do petróleo é o plástico. Como comentado, o petróleo é uma mistura que se separa em frações de um determinado produto. Uma dessas frações é a nafta, que sofre uma série de processos químicos e, dentre outras, dá origem ao etileno, um composto de fórmula C2H4. Vale destacar que, nesse processo, o etileno é denominado monômero. A partir de reações químicas de várias unidades desse composto, do etileno, são originadas moléculas grandes chamadas polímeros. Esse tipo de reação é conhecido como polimerização.

O plástico é o derivado mais comum da família dos polímeros. Existem em grandes variedades, com  propriedades diferentes, obtidas pelo uso de variados monômeros. Alguns são conhecidos como o PVC e o PET. Por serem muito maleáveis, os plásticos podem adquirir muitas formas e, por isso, são utilizados na fabricação de vários objetos de uso diário.

• O plástico é um polímero artificial. Mas existem também polímeros naturais, por exemplo, as proteínas - que fazem parte das células que compõem o nosso organismo. Embora sejam estruturas químicas, outras ciências também estudam essas estruturas, como a Biologia e a Física.

Substâncias Químicas

Produzindo nosso combustível:

• As reservas de petróleo são findáveis, ou seja, um dia se acabarão. Tendo em vista isso, novas fontes alternativas de energia têm sido pesquisadas, como energia do sol, dos ventos, biocombustível etc. Além do fato do petróleo ser esgotável, ele também é muito poluente. Atualmente, há um tipo de biocombustível que tem sido usado diariamente: o álcool. O popular álcool, ou etanol, ou ainda álcool etílico (C2H5OH), é obtido da fermentação de açúcares provenientes da cana de açúcar, do milho ou da beterraba. Ele é uma fonte energética importante e uma alternativa à gasolina derivada do petróleo, além de ser renovável e pouco poluente.

Esse mesmo etanol é usado na indústria de perfumes e farmacêutica e também em bebidas alcoólicas, porém em concentração menor. O Brasil é hoje o maior produtor mundial de etanol.

• O açúcar é obtido a partir de cana-de-açúcar ou de beterraba. A forma mais comum de açúcar é a sacarose, usada para adoçar o gosto de bebidas e alimentos. Além de ser o maior produtor mundial de etanol, o Brasil também é o maior fabricante e exportador de açúcar de cana do mundo.

Você percebeu que a molécula de sacarose é maior do que a de etanol? Mas se o etanol é derivado da

sacarose, o que aconteceu com a molécula? Na verdade, a sacarose passa por um processo chamado de fermentação, feita por micro-organismos. Com isso, a molécula é quebrada, produzindo etanol e gás carbônico (CO2).

Penicilina:

• É interessante observar que muitas substâncias químicas usadas diariamente foram descobertas ao acaso. Um exemplo típico e muito importante foi a descoberta do primeiro antibiótico, conhecido como penicilina, pelo bacteriologista Alexander Fleming, em 1928. Fleming trabalhava em um hospital de Londres e, ao sair de férias, esqueceu algumas placas com culturas de micro-organismos em seu laboratório. Quando voltou, percebeu que uma das suas culturas de Staphylococcus tinha sido contaminada por um bolor e que em volta das colônias não havia mais bactérias. Ele discutiu o assunto com seu colega, Dr. Pryce, e decidiu fazer culturas do fungo. Então, identificou o fungo como pertencendo ao gênero Penicilium. Com isso, Fleming descobriu que o fungo produzia uma substância responsável pelo efeito bactericida e chamou-a de penicilina.

DDT:

• O DDT, primeiro pesticida criado, é uma substância orgânica cuja sigla significa “Dicloro-Difenil- Tricloroetano”. Essa substância, sintetizada em 1874, foi usada como inseticida somente em 1939, principalmente para combater os mosquitos causadores da malária e do tifo, durante a Segunda Guerra.

Embora seja um inseticida barato e altamente eficiente, o DDT é muito tóxico para saúde e o meio ambiente. Por isso, atualmente é proibida a sua fabricação e uso na maioria dos países, inclusive no Brasil. Vem do DDT o termo usado para exterminar insetos nas residências, o popular “dedetizar”, pois quando tal prática foi iniciada, o DDT era o principal inseticida.

Detergentes:

• O primeiro detergente foi fabricado na Alemanha, em 1907. Os detergentes são compostos orgânicos que possuem moléculas grandes com um lado polar (hidrofílico - que possui afinidade com água) e outro lado apolar (hidrofóbico - que possui afinidade por gordura). Eles formam aglomerados de moléculas chamadas de micelas, que têm a capacidade de se misturar com a água e ao mesmo tempo remover sujeiras e gorduras.

Pigmentos:

• Os compostos químicos responsáveis pelas cores das plantas e dos animais são chamados de pigmentos. O nosso corpo possui várias células com pigmentos, por exemplo: pele, olhos e cabelo. As pessoas ou animais que têm uma alteração genética responsável pela ausência parcial ou total de pigmentos são denominados albinos. Os pigmentos são usados para dar coloração em tintas, pinturas, plásticos, tecidos etc. Existem pigmentos naturais, que podem ser orgânicos ou inorgânicos, e pigmentos sintéticos. Um pigmento natural muito conhecido é a clorofila, responsável pela coloração verde das plantas. O beta-caroteno também é um pigmento natural bastante conhecido. É ele quem deixa a cor da cenoura alaranjada.

Esses são apenas alguns exemplos de pigmentos naturais. Existem muitos outros, além dos inventados pelo homem.

Perfumes:

• O perfume teve sua origem no Egito, por volta de 2000 a.C. Os egípcios cuidavam muito de sua higiene pessoal, por isso, os perfumes se tornaram parte do hábito. Nessa época, o perfume era usado de dois modos: na queima de incensos e na aplicação de bálsamos e unguentos no corpo. Os perfumes também foram muito utilizados em rituais religiosos. Seu uso espalhou-se para a Grécia, Roma e o mundo islâmico. Os egípcios consideravam o perfume tão importante, que a primeira greve da história da humanidade foi feita em 1330 a.C. pelos soldados do faraó Seti I, porque esses pararam de fornecer as essências aromáticas.

O perfume é uma mistura de óleos essenciais aromáticos, álcool e água. Os óleos essenciais são os que dão o aroma característico aos perfumes. São obtidos por destilação de flores, plantas e ervas. Os óleos essenciais mais usados são: alfazema, rosas, jasmim, sândalo e frutas cítricas. O limoneno é uma substância orgânica presente nas frutas cítricas, dando-as o cheiro característico de limão e laranja.

• O benzaldeído é um composto orgânico responsável pelo odor de amêndoas.

Atmosfera:

• Além de substâncias líquidas e sólidas, também existem as substâncias gasosas. Elas estão presentes na atmosfera. Alguns gases são substâncias simples, como o nitrogênio (N2) e o oxigênio (O2); ou substâncias compostas, como o gás carbônico (CO2).

Esses gases fazem parte do nosso dia-a-dia. O nitrogênio é o gás mais abundante, corresponde a 70% dos gases da atmosfera. O oxigênio e o gás carbônico são essenciais à vida.

Gás carbônico:

• O dióxido de carbono, ou gás carbônico, foi descoberto em 1754 pelo escocês Joseph Black. Esse gás é essencial à vida no planeta, pois é um dos compostos necessários para a realização da fotossíntese, processo que gera o oxigênio que respiramos. O gás carbônico também é importante para o efeito estufa - responsável por manter a Terra aquecida, favorecendo a vida. Sem esse efeito, o planeta seria muito frio e não haveria vida como atualmente.

Você sabe de onde vem o gás carbônico?

• O gás carbônico é proveniente da respiração e de queimas em geral. Ao respirar, exalamos o CO2 que é gerado em nosso organismo. As indústrias, a queima de combustível fóssil – como gasolina, óleo etc. – e as queimadas produzem grande quantidade de CO2.

As fontes humanas, como desmatamento e poluição, são as que provocam excesso de gás carbônico e de outros gases, gerando o efeito estufa. Devido a esse excesso, o efeito estufa tem aumentado, tornando-se prejudicial ao planeta.

• Os mares e as florestas, por possuírem espécies que absorvem CO2, são os principais ajudantes na redução dos níveis de gás carbônico na atmosfera. Logo, é essencial preservar e plantar árvores, assim como cuidar dos oceanos.

Dióxido de enxofre:

• O dióxido de enxofre (SO2) é outro gás presente na atmosfera. Ele é produzido pela queima de carvão e petróleo, pelos vulcões em erupção e pelas indústrias. Portanto, também está presente no ar que respiramos, principalmente nas cidades grandes. Mas essa substância é tóxica ou benéfica? Os dois!

O SO2 tem efeito nocivo, pois é um dos responsáveis pela chuva ácida que causa danos ao meio ambiente. A queima de carvão em excesso, em 1952, aumentou os níveis de dióxido de enxofre no ar, matando 4.000 pessoas em Londres.

• Por outro lado, o dióxido de enxofre tem efeito benéfico, já que ajuda a preservar alimentos, matando bactérias. Ele também é um bom antioxidante e previne o escurecimento de alimentos. Além disso, tem sido usado desde o Império Romano na preservação de vinhos. Em níveis baixos, o SO2 é considerado seguro para nossa saúde, pois é um produto natural formado em nosso corpo durante o metabolismo de aminoácidos.

Você viu muitos exemplos de substâncias químicas que estão presentes no nosso cotidiano. Algumas substâncias são simples, com fórmulas pequenas, outras possuem fórmulas bem complexas, além de se apresentarem em diferentes estados: sólido, liquido e gasoso. Umas são tóxicas, outras benéficas, ou ambas, dependendo dos níveis e dos cuidados em seu uso. Com base nesses exemplos, espera-se que você tenha conseguido entender o que é uma substância simples, composta ou mistura, e também tenha percebido a importância da Química no dia-a-dia.

Ocorrência natural de substâncias químicas:

• Substâncias químicas estão presentes em toda parte e em todos os compartimentos ambientais, assim como as plantas ou a água. Toda matéria é constituída por substâncias químicas, inclusive nossos alimentos, bebidas, roupas, medicamentos, plantas e nós mesmos. 

Apesar de se acreditar que uma substância que se apresente “naturalmente” no ambiente seja inofensiva, em algumas situações isso não ocorre. De fato, algumas substâncias de ocorrência natural, ou seus derivados, podem ser tão nocivas ao homem e ao ambiente quanto as produzidas pelo homem (sintéticas), como: pesticidas, drogas terapêuticas e solventes usados na indústria. A natureza é capaz de produzir uma vasta lista de substâncias químicas tóxicas. Além disso, o ambiente natural pode apresentar diversos outros fatores de risco aos humanos, como a radiação, bactérias, fungos, vírus, plantas e certos gases. Podem-se citar diversas substâncias químicas que ocorrem naturalmente e têm como resultado efeitos adversos à saúde humana. 

• A seguir, algumas delas estão descritas e incluem: fluoreto, arsênio, contaminantes naturais de alimentos, como micotoxinas e toxinas produzidas por bactérias encontradas em alimentos. Embora esta lista certamente não esteja completa, vários estudos de caso podem ajudar a ilustrar por que algumas vezes substâncias químicas naturais podem ser tão danosas à saúde quanto as sintéticas.

Fontes de substâncias tóxicas:

• Como substâncias químicas são encontradas em toda parte, há várias fontes de substâncias tóxicas, como: ar, água, alimentos, ambiente de trabalho, medicamentos, pesticidas, solventes, hidrocarbonetos naturais e produtos de sua combustão, cosméticos, toxinas que ocorrem naturalmente (micotoxinas, toxinas microbianas, vegetais e animais). As pessoas também podem estar expostas a outros poluentes ambientais, como asbesto (ou amianto), monóxido de carbono, fumaça de cigarro, chumbo, mercúrio, microondas, campos eletromagnéticos, ozônio, chuva ácida e compostos orgânicos voláteis, para citarmos alguns.

Substâncias que ocorrem naturalmente no ambiente:

Fluoreto:

Os fluoretos ocorrem naturalmente em: 

• (I) água, 
• (II) solo, 
• (III) ar e
• (IV) alimentos.

Os fluoretos estão presentes na água de lagos, poços e rios, normalmente em níveis inferiores a 0,5 mg L-1, apesar de já terem sido registradas concentrações da ordem de 95 mg L-1 na Tanzânia. Águas com alta concentração de fluoreto são em geral encontradas aos pés de montanhas e em áreas com deposição geológica de origem marinha. Exemplos típicos são as faixas geográficas desde a Síria, passando pela Jordânia, até o Egito, Líbia, Argélia e Marrocos e do Vale Rift até o Sudão e o Quênia. Outra região com essa característica é a que se estende da Turquia através do Iraque, Irã e Afeganistão até a Índia, o norte da Tailândia e da China. A maior concentração natural de fluoreto já encontrada em água foi registrada no lago Nakuru no vale Rift, no Quênia – 2.800 mg L-1.A água potável é com freqüência a principal fonte natural de exposição a fluoreto e apresenta uma questão interessante. Estudos têm mostrado que a exposição a fluoreto através de água potável em níveis de 0,5 a 1,0 mg L-1 é benéfica à saúde e reduz a incidência de cáries. Entretanto, a exposição excessiva a fluoreto pode causar fluorose dental. A fluorose dental é caracterizada por manchar, escurecer e corroer o esmalte dos dentes, que podem apresentar uma coloração amarela a marrom-escuro. A exposição prolongada a fluoreto em água potável em níveis não usuais (acima de 10 mg L-1) tem resultado em fluorose esquelética na China, Índia e África do Sul. Essa condição é freqüentemente complicada por fatores como deficiência de cálcio ou desnutrição.
Os minerais com maior conteúdo de fluoreto são: fluorita, criolita e apatita. Rochas vulcânicas, assim como depósitos de sal marinho, podem conter grandes quantidades de fluoreto. Rochas de fosfato podem conter acima de 4% de fluoreto, que pode ser liberado na atmosfera.
Os fluoretos podem ser encontrados no ar, provenientes de poeira de solo rico neste íon e de gases emitidos nas áreas de atividade vulcânica. Apesar de não ser uma fonte natural, emissões de fluoreto das indústrias produtoras de fertilizantes fosfatados e de fabricação de tijolos também contribuem para a alta concentração de fluoreto no ar, que pode resultar em aumento da exposição humana a fluoretos.
Certas plantas, como mandioca (Manihot esculenta e Manihot dulcis), inhame (Dioscorea), cará (Colocasia esculenta), que constituem a base da dieta em muitas regiões tropicais, particularmente na América do Sul e no Pacífico, apresentam níveis relativamente altos de fluoretos. Folhas de chá também podem conter altos níveis de fluoreto. Produtos de peixe, em particular os enlatados, como as sardinhas, que possuem ossos que também são comestíveis, chegam a apresentar 40 mg kg-1 de fluoreto.

Arsênio:

• Como várias outras substâncias químicas, a exposição a arsênio ocorre por fontes naturais, industriais e agrícolas. O arsênio é um elemento largamente distribuído na crosta terrestre, e está presente em mais de 150 minerais. É encontrado em rochas usadas na extração de vários metais, como ouro, chumbo, cobre, estanho e zinco. O arsênio é liberado na atmosfera como produto secundário da fundição inicial de minérios não ferrosos, por processos de produção de pesticidas e de fornos para produção de vidros. Como os compostos de arsênio são algumas vezes usados como pesticidas, poeira e gases emitidos por máquinas de beneficiamento de algodão e tabaco podem conter arsênio. 

A exposição ocupacional de maior intensidade a arsênio ocorre na fundição de metais não-ferrosos, em que minérios contendo arsênio são comumente usados. Estima-se que 1,5 milhão de trabalhadores em todo o mundo estejam potencialmente expostos a compostos de arsênio inorgânico produzido dessa forma.

• O arsênio ocorre de forma disseminada em águas naturais. Fontes naturais de arsênio em água doce incluem a erosão de rochas superficiais e vulcânicas. Em águas minerais têm sido encontrados até 14 mg L-1 de arsênio. O arsênio também pode chegar aos corpos d´água por efluentes industriais.

Os organismos marinhos são expostos somente a níveis baixos de arsênio encontrados no mar. Entretanto, apresentam as mais altas concentrações de arsênio de todos os animais (0,01-200 mg kg-1). Os crustáceos, como camarão grande (pitu), mexilhões e vieiras, geralmente têm as mais altas concentrações de arsênio. Os níveis de arsênio em diversas espécies de peixes variam de 0,2 a 70 mg kg-1. Porém, o arsênio presente em organismos aquáticos está na forma de compostos organo-arseniais que, ao contrário das formas inorgânicas, não são tóxicos ao homem. A água potável é uma importante fonte de exposição a arsênio. Concentrações de arsênio são geralmente mais altas em águas subterrâneas.

• A Organização Mundial da Saúde (OMS) recomenda 0,01 mg L-1 como limite provisório de arsênio em água potável.1 Alguns exemplos de concentrações de arsênio, encontradas em águas de poço e superficiais, estão sumarizados a seguir.

a) Água subterrânea

• Taiwan até 1,8 mg L-1
• Hungria > 0,1 mg L-1
• Índia > 0,05 mg L-1
• México > 0,4 mg L-1
• Estados Unidos > 0,1 mg L-1
• b) Água superficial
• Chile 0,8 mg L-1
• Argentina > 0,3 mg L-1

É interessante notar que diversos países têm níveis de arsênio em água potável que excede em duzentas vezes os valores-limite estabelecidos pela OMS. Numerosos estudos indicam que a exposição crônica a arsênio em água potável pode ser prejudicial à saúde, podendo ocasionar hiperpigmentação, queratose (endurecimento da pele) e câncer de pele. Alta incidência de um distúrbio vascular periférico, conhecido como  A OMS determina que a partir de 23/01/2004 o valor-limite permitido em água potável seja de 0,01 mg L–1: na data da publicação desse livro essa informação era tida como provisória, visto ser reconhecida sua toxicidade, mas serem insuficientes as evidências dos danos causados à saúde. 

• No Brasil, a Resolução Conama 357/05 dispõe sobre a classificação dos corpos de água e estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, fixa concentrações máximas para arsênio variando entre 0,14 mg L–1 e 0,069 mg L–1, dependendo do uso das águas superficiais. Para os efluentes, a concentração máxima permitida é de 0,5 mg L–1. Para água potável a concentração máxima de arsênio permitida é de 0,01 mg L–1 (Portaria MS–518/04). (N.T.) doença dos pés pretos", tem sido encontrada na região de Taiwan e no Chile, onde altos níveis de arsênio ocorrem naturalmente em água potável.

Nestas e em outras regiões os altos níveis de arsênio em água potável são associados ao elevado número de casos de câncer de pele. A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) classifica o arsênio como carcinogênico a humanos.

• Em resumo, a principal fonte de exposição a arsênio decorre de sua presença natural em água potável, o que não significa que seja seguro. O efeitos prejudiciais à saúde têm sido bem documentados.

Contaminantes naturais nos alimentos:

Metal Efeitos Fonte de exposição:

Cádmio (Cd) 

• Toxicidade renal 
• Exposição ocupacional por inalação de fumos contendo cádmio e contaminação de alimentos.

Crômio (Cr) 

• Dermatite Exposição ocupacional. 
• Uso de bijuterias contendo crômio.

Chumbo (Pb) 

• Interfere na produção de hemoglobina, pode causar disfunção renal e retardo mental (crianças são particularmente sensíveis a esses efeitos) 
• Exposição ocupacional.
• Contato de crianças com solo e sujeira. Inalação de combustíveis automotivos contendo chumbo. 
• Ingestão de tintas contendo chumbo.

Contaminantes naturais (toxicantes) são encontrados em alimentos de origem vegetal ou animal. Incluem substâncias que ocorrem de forma natural nos alimentos independentemente de sua fonte e podem ser produzidas por plantas, fungos e bactérias. Como as plantas não podem escapar de seus predadores, sua melhor defesa é a produção de compostos de odor ou sabor repulsivo e toxinas. Alguns dos toxicantes encontrados naturalmente em plantas e animais estão relacionados a seguir.

a) Em plantas

• alcalóides
• alergênicos
• cianogênicos
• inibidores de enzimas
• glucosinolatos
• aminoácidos, 
• peptídeos e proteínas, 
• lipídeos e saponinas tóxicas

b) Em alimentos de origem animal 

• Toxinas marinhas (de crustáceos como saxitoxina e tetrodotoxina).

Toxinas bacterianas como contaminantes de alimentos:

• Intoxicação e infecção alimentar são duas das maiores causas de doenças no mundo todo. Intoxicação alimentar ocorre quando toxinas microbianas estão presentes em alimentos que são consumidos, por exemplo, a salmonela. Já a infecção alimentar resulta do consumo de alimentos que contêm bactérias e podem causar doenças caso se multipliquem ou produzam toxinas no trato intestinal, como ocorre no botulismo.

Clostridium botulinum:

• Microrganismos como os C. botulinum são também considerados contaminantes naturais de alimentos e podem causar doenças alimentares.Uma bactéria de forma esporulada que produz uma potente neurotoxina durante seu crescimento é o mais temido dos microrganismos, os esporos são termorresistentes e podem sobreviver em alimentos processados rápida ou incorretamente. O botulismo alimentar é uma espécie grave de envenenamento causado pela ingestão de alimentos que contêm a neurotoxina, mas esta pode ser destruída se aquecida a 80 ºC por dez minutos ou mais.

A incidência de botulismo é baixa, mas é considerado preocupante devido à alta mortandade quando não tratado imediata e corretamente. A maioria dos casos registrados está associada a processamento inadequado e a alimentos de preparo caseiro, mas por vezes alimentos produzidos comercialmente também causam o problema. Embutidos, vegetais enlatados e frutos do mar são freqüentes veículos de transmissão de botulismo a humanos.

• Clostridium botulinum e seus esporos estão largamente disseminados na natureza. Eles estão presentes tanto em solos de florestas como nos cultivados, nos sedimentos de mananciais superficiais (rios, lagos) e de águas costeiras, no trato intestinal de mamíferos e de peixes e em vísceras de caranguejos e outros crustáceos.

Botulismo alimentar em humanos:

• O botulismo alimentar é uma doença causada por uma potente neurotoxina produzida pelo Clostridium botulinum. Os sintomas característicos incluem dor abdominal, vômito, distúrbio motor e dificuldade visual.

Em geral, os sintomas aparecem depois de 18 a 36 horas da ingestão de alimentos ou bebidas contaminados com a toxina, apesar de terem sido registrados casos em que esse tempo variou entre quatro horas e oito dias. Os primeiros sinais de intoxicação consistem em exaustão, tontura e fraqueza, seguidas por visão dupla e dificuldade progressiva em falar e engolir.

• Outros sintomas que também podem ser observados: dificuldade em respirar, fraqueza muscular, câimbras abdominais e constipação. A toxina do botulismo causa paralisia (fraqueza dos músculos) por bloquear os terminais nervosos responsáveis pelo movimento. A paralisia progride no organismo de forma descendente (de cima para baixo) e simetricamente, em geral iniciando-se pelos olhos e rosto, passando para a garganta, em seguida para o tórax e finalmente para as extremidades. Quando os músculos do diafragma e do tórax estão seriamente comprometidos, torna-se impossível respirar, o que resulta em morte por asfixia. O tratamento recomendado para o botulismo alimentar inclui a administração de uma antitoxina botulínica e cuidado intensivo do indivíduo (incluindo respiração artificial).

Micotoxinas como contaminante natural de alimentos:

• As micotoxinas de maior interesse são as encontradas tanto na alimentação de humanos quanto na de animais domésticos. Entre elas estão: os alcalóides de ergot produzidos pelo fungo Claviceps sp.; os tricotecenos produzidos por diversos gêneros de fungos, principalmente o Fusarium sp., e as aflatoxinas e produtos relacionados produzidos pelo Aspergilius sp. Micotoxinas são exemplos de contaminantes alimentares naturais, os quais têm implicações no mundo inteiro, sendo a causa de muitas mortes.

Aflatoxinas

Fontes de aflatoxinas:

• As aflatoxinas são substâncias tóxicas produzidas por certos fungos que se desenvolvem em plantas e sementes. As aflatoxinas são encontradas em grãos, no milho e no amendoim contaminados. Os maiores produtores de aflatoxina são os fungos: Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus. Quatro aflatoxinas (B1, B2, G1 e G2) são encontradas em plantas contaminadas com fungos. A aflatoxina B1 é a mais tóxica, normalmente encontrada em grandes concentrações em alimentos, e a maioria dos dados toxicológicos existentes sobre essa classe de micotoxinas estão relacionados a ela. As espécies de Aspergillus que produzem aflatoxinas, e a conseqüente contaminação da dieta por aflatoxinas, são comuns em regiões de clima quente e úmido, como a África subsaariana e o sudeste da Ásia. 

A quantidade de aflatoxinas produzida depende das condições do crescimento das plantas e é comumente alta sob condições estressantes, como estiagem ou infestações de insetos. As condições de armazenamento, como calor e umidade, influenciam o crescimento de fungos e podem levar à contaminação por aflatoxinas depois de realizada a colheita.

Fontes industriais de substâncias químicas:

• As indústrias são economicamente importantes para os países, empregam milhões de pessoas por todo o mundo e desempenham papel importante em sua vida. Apesar de bem regulamentadas em alguns países, as indústrias têm sido a fonte de contaminação ambiental e humana por muitas substâncias químicas. 

É importante lembrar que as indústrias não são apenas as fábricas, mas incluem a mecanização da agricultura, navios e outras embarcações, as refinarias e plataformas de petróleo instaladas no oceano, os caminhões usados para transportar matéria-prima e as mercadorias produzidas pelas fábricas. Ainda que estejam por toda a parte e desempenhem papel importante em nossa vida, a maioria das atividades das indústrias tem potencial para gerar emissões gasosas, resíduos líquidos e sólidos, que podem conter uma variedade de poluentes químicos.

• Se os procedimentos industriais adequados e todas as precauções são seguidos, a população está protegida da exposição às substâncias químicas provenientes da indústria, mas falhas podem ocorrer. Um exemplo de contaminação ambiental por substância industrial é a descarga acidental de mercúrio inorgânico, levando à subseqüente exposição humana a metilmercúrio. Exposição intensa às substâncias químicas é freqüentemente observada entre os trabalhadores que atuam em indústrias, sendo conhecida como exposição ocupacional. Não é surpresa encontrar, em alguns casos, alta incidência de doenças relacionadas a substâncias químicas provenientes do ambiente de trabalho. 

Na Tabela 3 são apresentados alguns exemplos que esclarecem a relação entre alguns tipos de câncer e a exposição ocupacional a agentes de risco; algumas atividades industriais e seu potencial como fonte de poluição ambiental são relacionados na Tabela 4.

1. Raios X
2. Urânio
3. Radiação ultravioleta
4. Hidrocarbonetos policíclicos
5. (fuligem, petróleo, alcatrão)
6. Cloreto de vinila
7. Arsênio
8. Cádmio
9. Compostos de níquel
10. Asbesto
11. Partículas de madeira e couro

Ocupação:

1. Médicos e profissionais da indústria
2. Médicos e profissionais da indústria química
3. Ocupações ao ar livre
4. Trabalhadores em refinarias de petróleo e na indústria petroquímica
5. Manufatura de plásticos
6. Mineração, fundições e refinarias de petróleo
7. Fabricação de baterias e fundição
8. Fundição e processos de tratamento
9. de superfícies (niquelação)
10. Mineração, tecelagem e demolição
11. Trabalho com couro e madeira

Local do tumor:

1. Medula
2. Medula, pele e pulmões
3. Pele
4. Bexiga, fígado, pele e
5. pulmões
6. Fígado e cérebro
7. Pele, pulmão e fígado
8. Pulmão, rim e próstata
9. Pulmão e septo nasal
10. Pulmão
11. Cavidade nasal

Principais atividades industriais e seu potencial como fontes de poluição:

• Agricultura e pecuária * * *
• Mineração de carvão * * *
• Matadouros e frigoríficos * * *
• Laticínios *
• Produção de refrigerantes *
• Curtumes * *
• Produção de papel e celulose * * *
• Refinarias de petróleo * * *
• Cimenteiras * * *
• Siderúrgicas * * *
• Usinas elétricas * * *
• Restaurantes e hotéis * * *
• Serviços de saúde * * *
• Farmacêuticas

Substâncias Químicas