Química – Ciscato, Pereira, Chemello e Proti

Página do programa Brasil Sorridente – Política Nacional de Saúde Bucal – que apresenta as ações de promoção, prevenção e recuperação da saúde bucal da população brasileira por meio do Sistema Único de Saúde (SUS).

Acesso em: abr. 2016.

Outros sites

Em Síntese


Ensinando e Aprendendo


Fala Química


International Union of Pure and Applied Chemistry (em inglês)


Pontociência


A Química das Coisas


Sociedade Brasileira de Química

Acessos em: abr. 2016.

Página 263

Siglas de vestibular

Acafe-SC Associação Catarinense das Fundações Educacionais (Santa Catarina)

Enem Exame Nacional do Ensino Médio – Ministério da Educação

FGV-SP Fundação Getulio Vargas (São Paulo)

Fuvest-SP Fundação Universitária para o Vestibular (São Paulo)

Mackenzie-SP Universidade Presbiteriana Mackenzie (São Paulo)

Medicina Einstein-SP Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein (São Paulo)

PUC-RS Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

PUCCamp-SP Pontifícia Universidade Católica de Campinas (São Paulo)

Udesc Universidade do Estado de Santa Catarina

Uerj Universidade Estadual do Rio de Janeiro

Uespi Universidade Estadual do Piauí

UEFS-BA Universidade Estadual de Feira de Santana (Bahia)

UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro

UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte

UFSM-RS Universidade Federal de Santa Maria (Rio Grande do Sul)

Unesp-SP Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (São Paulo)

Unicamp-SP Universidade Estadual de Campinas (São Paulo)

Uniube-MG Universidade de Uberaba (Minas Gerais)

UPE Universidade de Pernambuco

Referências bibliográficas

American Public Health Association. Standard methods for the examination of water. 12. ed. New York: APHA, 1965.

ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001.

BROWN, T; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2005.

BURROWS, A. et al. Química³: introdução à química inorgânica, orgânica e físico-química. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 2.

___________. Chemistry³: introducing inorganic, organic and physical chemistry. 2. ed. Oxford: Oxford University Press, 2013.

CHANG, R. Química geral: conceitos essenciais. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2010.

FURNISS, B. S. et al. Vogel’s textbook of practical organic chemistry. 4. ed. London: Longman, 1987.

GARRITZ, A.; CHAMIZO, J. Química. São Paulo: Prentice Hall, 2003.

GILBERT, T. R. et al. Chemistry: the science in context. 2. ed. New York: W. W. Norton & Company, 2009.

GONICK, L.; CRIDDLE, C. The cartoon guide to chemistry. New York: Harper Collins Publishers, 2005.

HAYNES, W. M. (Ed.). Handbook of chemistry and physics. 78. ed. Boca Raton: CRC Press, 1997.

KOTZ, J. C. et al. Química geral e reações químicas. 5. ed. São Paulo: Pioneira Thomsom Learning, 2005. v. 1.

___________. Química geral e reações químicas. 5. ed. São Paulo: Pioneira Thomsom Learning, 2005. v. 2.

_____________. Chemistry and chemical reactivity. Belmont: Brooks/Cole, 2009.

LIDE, D. R. (Ed.). CRC Handbook Of Chemistry And Physics. 88. ed. Boca Raton: CRC Press, 2008.

LOOMIS, T. A.; HAYES, A. W. Loomis’s essentials of toxicology. 4. ed. San Diego: Academic Press, 1996.

MALONE, L. J.; DOLTER, T. O. Basics concepts of chemistry. 8. ed. New Jersey: John Wiley and Sons, Inc., 2010.

MASTERTON, W. et al. Chemistry: principles and reactions. 7. ed. Belmont: Brooks/Cole, 2012.

MATTHEWS, P. Advanced chemistry. Cambridge: Cambridge University Press, 1992.

McMURRY, J. E.; FAY, R. C. Chemistry. 4. ed. New Jersey: Prentice Hall, 2004.

McMURRY, J.; CASTELLION, M. E. Fundamentals of general, organic and biological chemistry. 3. ed. New Jersey: Prentice Hall, 1999.

MOELLER, T. Chemistry: with inorganic qualitative analysis. New York: Elsevier, 2012.

MOORE, J. et al. Principles of chemistry: the molecular science. Boston: Cengage Learning, 2010.

SABNIS, R. W. Handbook of acid-base indicators. Boca Raton: CRC Press, 2007.

THIS, H. Um cientista na cozinha. 4. ed. São Paulo: Ática, 1998.

VILLARD, R. A dieta do chef. 2. ed. Rio de Janeiro: Senac, 2009.

WARDLAW, G. M.; SMITH, A. M. Nutrição contemporânea. 8. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2013.

WHITTEN, K. et al. Chemistry. 9. ed. Boston: Brooks/Cole, 2010.

WOLKE, R. O que Einstein disse a seu cozinheiro: a ciência na cozinha. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2003.

ZUMDAHL, S. S.; ZUMDAHL, S. A. Chemistry: an atoms first approach. Boston: Cengage learning, 2012.

ZUMDAHL, S. S.; Decoste, D. J. Introductory chemistry: a foundation. 7. ed. Belmont: Brooks/Cole, 2010.

Página 264

Respostas das atividades

Capítulo 1

Água potável: propriedades físicas e químicas e processos de obtenção

Questões relativas ao texto de abertura

1. Pode-se considerar a salinidade da amostra de água. A água salgada tem alta concentração de sais; já a água doce apresenta em média concentração de sais sessenta vezes menor. Uma amostra de água doce nem sempre é própria para o consumo, pois pode apresentar contamina ção por substâncias nocivas à saúde, conter organismos patogênicos ou não dispor de determinados solutos na concentração adequada ao consumo.

2. Um sistema homogêneo que contenha apenas água, sem nenhum tipo de soluto (como íons sódio e cloreto), é denominado água pura, termo que se refere a um sistema formado unicamente por moléculas de água (H₂O). A água potável é uma solução que deve conter componentes essenciais para a manutenção da vida (solutos). Portanto, não é correto dizer que a água apropriada para o consumo humano é a pura.

3. Resposta pessoal.

4. Não. A água deve ser sempre consumida após seu tratamento adequado para eliminar contaminantes ou microrganismos patogênicos. Nunca se deve consumir água possivelmente não tratada, pois algumas doenças, como a amebíase (causada por um protozoário e cujos sintomas incluem diarreia e dores abdominais) e a hepatite A (causada por um vírus e cujos sintomas incluem febre e amarelamento da pele), estão relacionadas à ingestão da água contaminada.

5. Segundo o gráfico, a água doce de rios e lagos corresponde a 0,3% de um total de 2,5%. Assim, tem-se:

0,3 ^{= 0,0075%.}

Tema 1

Como obter água potável a partir de água doce

Quadro: Com alta concentração de flúor, fontes são lacradas em Águas da Prata, SP

1. Não, pois há fontes de água doce que não contêm determinada espécie química na concentração adequada, mesmo não sendo um corpo de água poluído. Para que a água seja considerada potável, deve apresentar os padrões determinados pela legislação vigente.

2. A fonte da Juventude apresentou uma concentração de fluoreto aproximadamente quinze vezes superior ao limite estabelecido pela legislação, enquanto a concentração da fonte do Paiol foi de aproximadamente 22 vezes o valor máximo permitido (1,5 mg/L).

3. Alternativa (b).

Questões para fechamento do tema

1. Na tabela, o limite máximo para o mercúrio foi expresso em mg/L e para o pesticida DDT, em μg/L. Entretanto, isso não quer dizer que o limite para o mercúrio seja maior, pois, ao ser expresso o limite máximo para o mercúrio também na unidade de μg/L, será obtido o mesmo valor para ambos (1 μg/L).

2. Uma possibilidade é colocar todos os valores indicados na forma de tabela para facilitar a comparação com os valores apontados na legislação.

Valor encontrado|Volume analisado|Concentração em mg/L|Concentração máxima permitida|Resultado da análise de potabilidade

0,01 mg de benzeno	10 L	= 0,001 mg/L	0,005 mg/L	Aprovado (0,001 < 0,005)
0,2 mg de chumbo	10 L	= 0,02 mg/L	0,010 mg/L	Reprovado (0,02 > 0,01)
10 mg de fluoreto	10 L	=1 mg/L	1,5 mg/L	Aprovado(1 < 1,5)
0,03 mg de mercúrio	10 L	= 0,003 mg/L	0,001 mg/L	Reprovado (0,003 > 0,001)

A água analisada apresenta concentrações de mercúrio e chumbo superiores ao valor permitido pela legislação; portanto, não se trata de água potável.

3.

Massa de benzeno	Volume de amostra de água
10 g	2.000.000 L
0,05 mg	10.000 mL
0,06 g	12 m^3
0,2 g	40.000.000 cm^3

4. Para apresentar anemia em decorrência da intoxicação por chumbo, a concentração deve ser cerca de 80 μg/100 mL de sangue. Portanto:

80 ⋅ 10⁻⁶ g chumbo _______ 100 mL sangue

x _______ 6.000 mL (ou 6,0 L)

x = 4,8 ⋅ 10⁻³ g ou 4,8 mg de chumbo

5. De acordo com as informações do tema, em estudos com camundongos, o DDT pode levar à morte 50% da população de estudo na dosagem de 135 mg/kg de massa corpórea. O paration pode levar à morte 50% da população de estudo na dosagem de 6 mg/kg de massa corpórea. Portanto, como a dosagem exigida de paration é menor para levar à morte o mesmo número de indivíduos, esse defensivo agrícola apresenta maior toxicidade que o DDT.

6. Equação química:

MgI₂(aq) + Pb(NO₃)₂(aq) ⇌ PbI₂(s) + Mg(NO₃)₂(aq)

ou Pb²⁺(aq) + 2 I⁻(aq) ⇌ PbI₂(s)

7. A adição de solução de hidróxido de sódio irá neutralizar as soluções ácidas formando sais solúveis de sódio; portanto, nada poderá ser visualizado que possa permitir a diferenciação; o uso de ácido nítrico não geraria reação química em ambos os casos.

O adequado é usar nitrato de bário, pois os íons bário reagem com os íons sulfato, advindos da ionização do ácido sulfúrico, permitindo a visualização de um precipitado de sulfato de bário:

H₂SO₄(aq) + Ba(NO₃)₂(aq) ⇌ 2 HNO₃(aq) + BaSO₄(s)

No entanto, os íons bário não reagem com íons cloreto para formar precipitado. Assim, a diferenciação entre as duas soluções ácidas pode ser feita.

Página 265

TEMA 2

As principais formas de expressar as concentrações dos solutos nas soluções

Questões para fechamento do tema

1.

Fórmula do soluto	Massa do soluto (g)	Volume da solução (L)	Concentração comum (g/L)	Massa molar do soluto (g)	Concentração em quantidade de matéria (mol/L)	Porcentagem em massa de soluto na solução (densidade das soluções ≅ 1,0 g/mL)
NaOH	80	5	16	40	0,4	1,6%
C6H12O6	18	0,5	36	180	0,2	3,6%
NaNO3	85	0,5	170	85	2	17%

2. A mais diluída seria a solução A, pois é a que apresenta menor quantidade de soluto para o maior volume; a mais concentrada seria a solução B, aquela que apresenta a maior relação entre a quantidade de partículas de soluto e o volume, ou seja, maior quantidade de soluto para o menor volume.

3. 2.800 g flúor _______ 10⁶ g pasta

x _______ 90 g pasta

x = 0,252 g de flúor

Há 0,252 g de flúor nesse produto.

Expressando a concentração em porcentagem em massa:

2.800 g flúor _______ 10⁶ g pasta

y _______ 100 g pasta

y = 0,28 g de flúor para cada 100 g de pasta

Expresso em porcentagem em massa, 2.800 ppm correspondem a 0,28%.

4. 1,5 mg fluoreto _______ 1,0 L

m _______ 180 ⋅ 10⁶ L (3.600 ⋅ 50.000)

m = 270 ⋅ 10⁶ mg ou 270 kg de fluoreto

CaF₂(s) Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq)

78 g CaF₂ _______ 2 ⋅ 19 g F⁻

m’ _______ 270.000 g F⁻

m’ ≅ 554.210 g ≅ 554 kg de fluoreto de cálcio

5. 20% = 20 g de sal para cada 100 g de solução

Cálculo do volume de 100 g de solução:

Densidade (a 20% em massa, de acordo com o gráfico) = 1,145 g/mL

1,145 g solução _______ 1 mL solução

100 g solução _______ V

V ≅ 87,3 mL de solução

20 g sal _______ 87,3 mL

m _______ 1.000 mL

m ≅ 229 g de sal

Concentração = 229 g de sal/1,0 L de solução

6. 55% do valor máximo de fluoreto permitido pela legislação em águas potáveis (1,5 mg/L) é igual a 0,825 mg/L. Para fluoretar 100.000 L de água, serão necessários 82.500 mg (82,5 g) de fluoreto.

Assim, tem-se:

• Fluoreto de sódio:

NaF(s) Na⁺(aq) + F⁻(aq)

42 g (1 mol NaF) _______ 19 g (1 mol F⁻)

x _______ 82,5 g F⁻

x ≅ 182,37 g de fluoreto de sódio

R$ 46,80 _______ 500 g sal

y _______ 182,37 g sal

y ≅ R$ 17,07

O preço pago pelo fluoreto de sódio seria de R$ 17,07.

• Fluoreto de cálcio

CaF₂(s) Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq)

78 g (1 mol CaF₂) _______ 2 ⋅ 19 g (2 mol F⁻)

x _______ 82,5 g F⁻

x ≅ 169,34 g de fluoreto de cálcio

R$ 145,00 _______ 500 g sal

y _______ 169,34 g sal

y ≅ R$ 49,11

O preço pago pelo fluoreto de cálcio seria de R$ 49,11. Embora a quantidade de fluoreto de cálcio a ser empregada seja menor, o valor a ser pago pela quantidade necessária à fluoretação da água é maior. Assim, o fluoreto de sódio é mais vantajoso economicamente.

7. 500 kg _______ 100%

x _______ 60%

x = 300 kg de H₂O₂

300 kg _______ 5%

y _______ 100%

y = 6.000 kg

Considerando uma densidade de 1 kg/L, tem-se:

1 kg _______ 1 L

6.000 kg _______ z

z = 6.000 L de solução descolorante final

8. a) O raciocínio do candidato não está correto, pois, ao dividir 300 mL de uma solução 0,3 mol/L de ácido sulfúrico em três partes iguais, ele terá obtido três soluções contendo da quantidade de soluto (o ácido) dissolvido em do volume total. Mantida a proporção soluto/solução, a concentração em quantidade de matéria permanecerá inalterada, isto é, ele terá 3 porções de 100 mL de uma solução de ácido sulfúrico de concentração 0,3 mol/L.

Página 266

b) O raciocínio do segundo candidato está correto, pois a adição de 200 mL de água a cada 100 mL de solução triplicará o volume total de cada porção (200 mL + 100 mL = 300 mL). Como em cada porção a quantidade de soluto permanece a mesma, mas o volume da solução foi triplicado, a concentração em quantidade de matéria diminuirá a um terço, isto é,

0,1 mol/L ( = 01, mol/L). Portanto, ao juntarem as três soluções obtidas, os candidatos terão

900 mL de uma solução 0,1 mol/L, que poderá ser utilizada em outras oportunidades.

9. 130 kg de KCl

10. Considerando que o paciente tem massa corporal igual a 80 kg, ele deverá ingerir, por dia, 40 mg do medicamento. Se cada gota contém 2,0 mg do medicamento, o paciente deverá ingerir apenas 5 gotas por vez.

Tema 3

Controle de acidez das águas

Questões para fechamento do tema

1. Pode-se utilizar hidróxido de cálcio. Uma coagulação efetiva – etapa responsável pela remoção da maior parte da sujeira da água – só ocorre em faixas específicas de pH, o qual, por esse motivo, deve ser corrigido.

2. Cálculo da quantidade de ácido que vazou:

10 mol H₂SO₄ _______ 1 L

x _______ 500 L

x = 5.000 mol de H₂SO₄

1 H₂SO₄(aq) + 1 CaCO₃(s) ⇌ 1 CaSO₄(aq) + 1 H₂O(l) + 1 CO₂(g)

Como a proporção estequiométrica é de 1 : 1 entre os reagentes, serão necessários 5.000 mol de CaCO₃. Se 1 mol de carbonato de cálcio tem massa de 100 g, 5.000 mol tem massa de 500 kg, sendo essa a massa mínima que deverá ser empregada.

3. Cálculo da quantidade gasta de NaOH:

0,10 mol NaOH _______ 1.000 mL

x _______ 30 mL

x = 3,0 ⋅ 10⁻³ mol de NaOH

Efetuando o balanceamento da equação, tem-se:

1 C₆H₈O₇(aq) + 3 NaOH(aq) ⇌ 1 Na₃C₆H₅O₇(aq) + 3 H₂O(l)

Como a proporção estequiométrica é de 1 : 3 entre o ácido cítrico e o hidróxido de sódio, tem-se na solução titulada 1,0 ⋅ 10⁻³ mol de ácido cítrico (a terça parte da quantidade de matéria de NaOH), presente em 10 mL.

1,0 ⋅ 10⁻³ mol C₆H₈O₇ _______ 10 mL

y _______ 1.000 mL

y = 0,10 mol de C₆H₈O₇

A concentração de ácido cítrico no suco analisado é de 0,10 mol/L.

4. A quantidade de matéria de permanganato presente nos 50 mL gastos é de:

0,192 mol MnO₄^– _______ 1 L

x _______ 0,05 L

x = 0,0096 mol de MnO₄⁻

A proporção estequiométrica da reação é:

2 mol MnO₄⁻ _______ 5 mol H₂O₂

0,0096 mol MnO₄⁻ _______ y

y = 0,024 mol de H₂O₂

A massa molar da água oxigenada é de 34 g/mol:

34 g H₂O₂ _______ 1 mol H₂O₂

z _______ 0,024 mol H₂O₂

z = 0,816 g ou 816 mg de H₂O₂

Como o volume de leite analisado foi de 1,0 L, podemos considerar que a concentração de H₂O₂ no leite é de 816 mg/L, valor um pouco acima do permitido pela legislação.

5. Cálculo da quantidade de matéria presente no volume gasto de base, de acordo com a ilustração:

0,1 mol NaOH _______ 1.000 mL

x _______ 10 mL

x = 0,001 mol de NaOH

A proporção estequiométrica na reação de neutralização entre os íons H⁺ presentes no suco e os íons OH⁻ oriundos da base é de 1 : 1 (OH⁻(aq) + H⁺(aq) ⇌ H₂O(l)).

Tem-se:

0,001 mol H⁺ _______ 100 mL suco

y _______ 1.000 mL suco

y = 0,01 mol de H⁺

Portanto, o suco tem uma concentração de 0,01 mol de H⁺/L, o que, segundo o gráfico, indica um pH = 2, fora dos padrões esperados; o valor de pH igual a 2 indica uma acidez 100 vezes superior ao valor esperado.

Tema 4

Obtendo água doce a partir de outras fontes

Quadro: Nasa detecta correntes de água salgada nas encostas de Marte/Sais hidratados

1. Se a água líquida evapora rapidamente em um ambiente em que a temperatura máxima é de pouco mais de 5 °C, pode-se inferir que a pressão atmosférica em Marte é muito baixa, permitindo a fácil vaporização da água mesmo em temperaturas tão baixas. Lembrando que a ebulição só ocorre quando a pressão de vapor da substância se iguala à pressão atmosférica.

2. O teor de sal é importante para a existência de vida como resultado do efeito osmótico. Se a água for muito concentrada em sais, como tudo indica ser, sua pressão osmótica será muito alta, impedindo a vida, pois qualquer ser vivo teria suas células desidratadas quando exposto a esse alto teor salino.