Química

As equações que representam o equilíbrio de solubilidade e a expressão do Kps do CaSO4 são:
Questão 11
Segundo a Portaria do Ministério da Saúde
MS n.º 1.469, de 29 de dezembro de 2000, o valor máximo permitido (VMP) da concentração
do íon sulfato (SO24 − ), para que a água esteja
em conformidade com o padrão para consumo
humano, é de 250 mg ⋅ L−1 . A análise da água
de uma fonte revelou a existência de íons sulfato numa concentração de 5 ⋅ 10−3 mol ⋅ L−1 .
Massas molares: Ca = 40,0 g ⋅ mol −1 ;
O = 16,0 g ⋅ mol −1 ;
S = 32,0 g ⋅ mol −1 .
a) Verifique se a água analisada está em conformidade com o padrão para consumo humano, de acordo com o VMP pelo Ministério da
Saúde para a concentração do íon sulfato.
Apresente seus cálculos.
b) Um lote de água com excesso de íons sulfato foi tratado pela adição de íons cálcio até
que a concentração de íons SO24 − atingisse o
VMP. Considerando que o K ps para o CaSO4
é 2,6 ⋅ 10−5 , determine o valor para a concentração final dos íons Ca2 + na água tratada.
Apresente seus cálculos.
Resposta
a) Cálculo de concentração, em mg/l, dos íons
SO42 − na água:
5 ⋅ 10 −3 mol SO42 − 96 g SO42 − 10 3 mg SO42 −
⋅
=
⋅
1 l água da fonte 1 mol SO 2 −
1 g SO42 −
43 144
14
4244
2443
m. molar
conversão
= 480 mg SO42 − /l
Assim sendo, a água não está em conformidade
com o padrão para consumo.
b) Cálculo da concentração molar dos íons SO42 −
no VMP:
[SO42 − ] =
250 ⋅ 10 −3 g SO42 − 1 mol SO42 −
⋅
=
1 l água
96 g SO42 −
144424443 1
4
4244
3
VPM
m. molar
= 2,6 ⋅ 10 −3 mol/ l
CaSO4(s)
2+
2−
Ca(aq)
+ SO4(aq)
K ps = [Ca2 + ] ⋅ [SO42 − ]
Cálculo da concentração molar dos íons Ca2 + na
água tratada:
K ps
2,6 ⋅ 10 −5
[Ca2 + ] =
=
= 0,01 mol Ca2 + / l
2−
[SO4 ] 2,6 ⋅ 10 −3
Questão 12
O soro glicosado é uma solução aquosa contendo 5% em massa de glicose (C6 H12O6 ) e isotônica em relação ao sangue, apresentando densidade aproximadamente igual a 1 g ⋅ mL−1 .
a) Sabendo que um paciente precisa receber
80 g de glicose por dia, que volume desse soro
deve ser ministrado diariamente a este paciente?
b) O que aconteceria com as células do sangue do paciente caso a solução injetada fosse
hipotônica? Justifique sua resposta, utilizando as propriedades coligativas das soluções.
Resposta
a) Cálculo do volume de soro que contém 80 g de
glicose:
100 g soro 1 mL soro
80 g C6 H12O6 ⋅
⋅
=
5 g C6 H12O6 1
14
g2
soro
43
1442443
densidade
% massa
= 1 600 mL de soro
b) Caso a solução injetada fosse hipotônica (pressão osmótica menor que a do sangue), teríamos
uma diminuição da pressão osmótica do plasma
sangüíneo (diluição). Observaríamos migração da
água (osmose) do plasma para dentro das células, deixando-as túrgidas e passíveis de sofrerem
hemólise.
Questão 13
O esmalte dos dentes é constituído por um material pouco solúvel em água. Seu principal
componente é a hidroxiapatita [Ca 5 (PO4 ) 3 OH]
química 2
e o controle do pH da saliva – normalmente
muito próximo de 7 – é importante para evitar o desgaste desse esmalte, conforme o
equilíbrio apresentado a seguir.
Ca 5 (PO4 ) 3 OH (s) + 4H + (aq)
5Ca2 + (aq) + 3HPO24 − (aq) + H2 O (l)
a) Sabendo que, cerca de dez minutos após a
ingestão de um refrigerante com açúcar, o pH
da saliva pode alcançar, aproximadamente, o
valor 5, e que pH = −log[H + ], calcule quantas
vezes a concentração de H + na saliva nesta
situação é maior do que o normal. Apresente
seus cálculos.
b) Explique, considerando o equilíbrio apresentado e o Princípio de Le Chatelier, o efeito
da diminuição do pH sobre o esmalte dos dentes.
Resposta
Considere o equilíbrio e as semi-reações de
óxido-redução apresentados a seguir.
Zn0 ( s ) + I2 ( aq)
Zn2 + ( aq) + 2I − ( aq)
marrom
(devido ao I −3 )
incolor
ClO − ( aq) + H2O( l ) + 2e −
+ 2OH ( aq) E0 = +0,84V
I2 ( aq) + 2e −
a) Considerando que todo o iodo foi consumido e que o zinco restante foi separado da solução, o que acontecerá se a ela adicionarmos
solução de hipoclorito (ClO − )? Justifique
apresentando seus cálculos.
b) Com base nas informações fornecidas, o
que aconteceria ao Zn0 se ele fosse adicionado
a uma solução aquosa de NaClO? Justifique
sua resposta.
Resposta
[H + ]normal = 10 −pH = 10 −7 mol/L
a) Considerando as semi-reações de redução e
seus respectivos potenciais padrão, temos:
−
ClO(aq)
+ H 2O( l) + 2 e −
[H + ] após = 10 −pH = 10 −5 mol/L
−5
−7
Como 10
é 100 vezes maior que 10 , a concentração de H + na saliva na situação indicada é
100 vezes maior que a normal.
b) Diminuindo o pH, a concentração de H + aumentará, o que, segundo o Princípio de Le Chatelier,
desloca o equilíbrio no sentido de consumo do H + ,
ou seja, no sentido direto, favorecendo a dissolução
da hidroxiapatita, desgastando o esmalte dos dentes.
E0 = +0,54V
2I − ( aq)
a) Na situação normal, o pH da saliva é 7, logo
pH = −log [H + ]
Após a ingestão do refrigerante, o pH da saliva é 5,
logo:
pH = −log [H + ]
Cl − ( aq) +
−
red.
−
2 I(aq)
oxi.
red.
−
−
Cl(aq)
+ 2 OH(aq)
I2(aq) + 2 e −
0
Eoxi.
= −0,54 V
−
−
ClO(aq)
+ 2 I(aq)
+ H 2O( l)
equação
global
0
Ered.
= +0,84 V
equação
global
−
I2(aq) + Cl−(aq) + 2 OH(aq)
Cálculo da f.e.m.:
0
0
+ Eoxi.
= +0,30 V
f .e. m. = Ered.
Questão 14
Logo, haverá a formação de I2 e conseqüente
deslocamento do equilíbrio a seguir (formação de
I3− ), tornando a solução novamente marrom:
Uma solução aquosa de iodo apresenta coloração marrom devido à formação de I −3 na so-
b) Analisando as experiências feitas pode-se afir0
0
do hipoclorito é maior que Ered.
do
mar que Ered.
lução {I2 ( aq) + I − ( aq)
−
I2(aq) + I(aq)
I −3 ( aq)}. Com a adi-
ção de excesso de zinco metálico, a coloração
dessa solução desaparece devido a uma reação de óxido-redução que leva ao consumo da
espécie I2 , que não mais estará disponível
para a formação da espécie colorida.
−
I3(aq)
0
iodo e este possui Ered.
maior que o do zinco. Portanto, haverá uma reação de oxidorredução entre
o Zn e o ClO − :
−
+ H 2O( l) + Zn(s) →
ClO(aq)
2+
−
→ Zn(aq)
+ Cl−(aq) + 2 OH(aq)
química 3
em um determinado intervalo de tempo. Portanto
a quantidade de 123
53 I necessária para se realizar o
teste (obter a mesma leitura) será menor.
Questão 15
O iodo 131 (131
53 I) ainda é muito utilizado como
traçador radioativo para exames da glândula
tireóide. Entretanto, nos últimos anos vem
sendo substituído pelo iodo 123 (123
53 I), tão eficiente quanto o iodo 131 para essa finalidade,
e que passou a ser produzido no Brasil pelo
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN. A substituição pelo 123
53 I traz
vantagens para os pacientes e para o meio
ambiente, pois a radiação γ produzida é de
menor energia, não há emissão de partículas
β e a meia-vida é menor. Sabe-se que a partí0
cula β corresponde a um elétron ( −1 e), que a
radiação γ é um tipo de radiação eletromagnética – como o é a luz – e que os processos
ocorrem de acordo com as informações apresentadas nos esquemas a seguir.
131
53 I
→
y
x Xe
+ β + γ com Eβ = 0,61 MeV,
Eγ = 364 keV e t 1
123
53 I
→
123
53I
2
= 8 dias.
+ γ com Eγ = 159 keV e
t1
2
=
1
2
dia.
a) Determine o número de prótons e de nêutrons existentes em cada átomo de iodo 131 e
em cada átomo de xenônio produzido.
b) Sabendo que as técnicas empregadas nesse
tipo de exame se baseiam na medida da
quantidade de radiação emitida em um determinado intervalo de tempo, explique por que
são necessárias menores quantidades de átomos do isótopo radioativo quando se utiliza
123
131
53 I em substituição ao 53 I.
Resposta
a) A equação da reação nuclear em questão é:
131
131
0
0
53 I → 54 Xe + −1 β + 0 γ
131
+
0
53 I: p = 53; n = 78.
131
+
0
54 Xe: p = 54; n = 77.
b) A espécie que possui menor meia-vida emite,
por mol de átomos, maior quantidade de radiação
Questão 16
Três compostos orgânicos, um ácido carboxílico, um álcool e um éter, apresentam massas
molares iguais e com valor de 46,0 g ⋅ mol −1 . A
25 oC e sob 1 atmosfera de pressão, dois deles
são líquidos e o terceiro, isômero do álcool, é um
gás. São dadas as massas molares do carbono
(12,0 g ⋅ mol −1 ), do hidrogênio (1,0 g ⋅ mol −1 ) e
do oxigênio (16,0 g ⋅mol −1 ).
a) Forneça as fórmulas estruturais e os nomes dos compostos citados que são líquidos
nas condições indicadas.
b) Identifique o composto que é um gás a 25 oC
e sob 1 atmosfera de pressão. Explique por
que, diferentemente do álcool, esse composto
não é líquido nessas condições, apesar de
apresentar a mesma massa molar.
Resposta
a) Os compostos citados, de massa molar
46,0 g ⋅ mol −1 e que são líquidos a 25 o C e 1 atm
são:
b) O composto que é um gás a 25 o C e 1 atm e é
isômero do etanol é:
éter:
H 3C — O — CH 3
O éter apresenta atrações intermoleculares mais
fracas que os líquidos (Van der Waals) porque
não apresenta ligações muito polares como a
O — H, presente no álcool e no ácido carboxílico.
Devido à presença dessas ligações, ocorrem entre as moléculas dos líquidos as fortes ligações
(pontes) de hidrogênio.