UPE 2013
Um dos contaminantes do petróleo e do gás natural brutos é o H2S. O gás sulfídrico é originário de processos geológicos, baseados em diversos mecanismos físicoquímicos ou microbiológicos, os quais necessitam de: uma fonte de enxofre, por exemplo, íons sulfato; um mediador, como as bactérias ou as elevadas temperaturas de subsuperfície, e um agente catalisador cuja presença alterará a velocidade da reação de oxi-redução da matéria-orgânica.
Um dos processos tecnológicos para a remoção do H2S no petróleo se baseia na sua reação com o oxigênio, conforme indicado na equação (I).
\(2h_2S_{(g)}+O_{2(g)}\text{\ }\to\text{\ }2S_{(s)}+2H_2O_{(l)}\text{\qquad}\left(I\right)\)
No entanto, com base na premissa econômica, é comum o lançamento contínuo de baixos teores de H2S diretamente na atmosfera, sem tratamento que acabam reagindo na atmosfera e retornando ao ambiente sob forma de SO2, conforme mostra a equação II, indicada a seguir:
\(h_2S_{(g)}+O_{3(g)}\text{\ }\to\text{\ }SO_{2(s)}+H_2O_{(l)}\text{\qquad}\left(II\right)\)
Mainier, F. B.; Rocha, A.A. H2S: novas rotas de remoção química e recuperação de enxofre. 2o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo & Gás (Adaptado)
A seguir, são apresentadas quatro afirmativas associadas à contaminação do petróleo e do gás natural brutos com o H2S.
I. O tipo de processamento dado ao petróleo e ao gás natural pode contribuir para a formação da chuva ácida.
II. A oxidação do H2S com agentes oxidantes, como oxigênio, no tratamento do petróleo é um dos principais fatores que tem comprometido a existência da camada de ozônio.
III. O sulfato de cálcio (CaSO4) e/ou o sulfato de bário (BaSO4), presente(s) em sedimentos marinhos, serve(m) como fonte natural de SO4
2- para os mecanismos de geração de H2S que se misturam ao petróleo.
IV. Quando 16 kg de enxofre são produzidos, de acordo com a equação I, a variação de entalpia para a reação e a quantidade de calor produzido no tratamento oxidativo do H2S com o oxigênio são, respectivamente, ΔH = –530 kJ e 1,3 x 105 kJ.
Considerando as informações contidas no texto e o conhecimento acerca das temáticas envolvidas, está CORRETO apenas o que se afirma em
I e II.
II e III.
III e IV.
I, III e IV.
II, III e IV.
Resolução
Análise das afirmações
I – O processamento pode liberar H2S ou SO2; estes gases, ao serem oxidados na atmosfera, formam ácidos fortes (H2SO4) que retornam na chuva. Portanto, o processamento inadequado favorece chuva ácida. Verdadeiro.
II – A principal causa do desgaste da camada de ozônio são compostos clorados/bromados (CFCs, HCFCs, Halons). A oxidação de H2S em refinarias praticamente não interfere nesse fenômeno. Falso.
III – Sedimentos marinhos contêm CaSO4 e BaSO4. Bactérias redutoras de sulfato utilizam SO42- desses minerais para gerar H2S, que pode migrar para o petróleo. Verdadeiro.
IV – Verificação termoquímica:
Dados fornecidos:
\[2\,\text{H}_2\text{S}_{(g)}+3\,\text{O}_{2(g)}\to2\,\text{SO}_{2(g)}+2\,\text{H}_2\text{O}_{(l)}\qquad\Delta H_1=-1124\;\text{kJ}\]
\[3\,\text{S}_{(s)}+2\,\text{H}_2\text{O}_{(l)}\to2\,\text{H}_2\text{S}_{(g)}+\text{SO}_{2(g)}\qquad\Delta H_2=+233\;\text{kJ}\]
1. Invertendo a combustão do enxofre (resultado obtido de \(\Delta H_\text{comb}(\text{S})=-297\;\text{kJ}\)) e somando a \(\Delta H_1\), chega-se à reação desejada:
\[2\,\text{H}_2\text{S}_{(g)}+\text{O}_{2(g)}\to2\,\text{S}_{(s)}+2\,\text{H}_2\text{O}_{(l)}\qquad\boxed{\Delta H=-530\;\text{kJ}}\]
2. Energia liberada para 16 kg de S:
Massa obtida por 1 reação → 64 g de S.
Número de reações necessárias: \(\tfrac{16000}{64}=250\).
Calor: \(250\times530=1{,}325\times10^5\;\text{kJ}\approx1{,}3\times10^5\;\text{kJ}\).
Logo, IV é verdadeira.
Conclui-se que estão corretas apenas I, III e IV ⇒ Alternativa D.
Dicas
Erros Comuns
- Química ambiental: liberação de SO2 → formação de ácido sulfúrico → chuva ácida.
- Bactérias redutoras de sulfato: convertem \(\text{SO}_4^{2-}\) em \(\text{H}_2\text{S}\) em meios anóxicos (petróleo).
- Lei de Hess: a variação de entalpia de uma reação é a soma algébrica das entalpias das reações que a compõem, independentemente do caminho.
- Estequiometria-energia: usar a relação massa × ΔH para calcular calor liberado.
