Química – Ciscato, Pereira, Chemello e Proti

. Acesso em: mar. 2016.

A adição de flúor à água destinada ao consumo humano, em valores de concentração entre 0,6 e 1,5 ppm, pode ter impacto direto na saúde bucal da população.

No entanto, o excesso de flúor também pode ser prejudicial aos dentes, causando uma doença denominada fluorose. Daí a importância do controle da quantidade de flúor na água destinada ao consumo humano – no Brasil, a quantidade é definida de acordo com o clima de cada região – e nos dentifrícios comercializados – nesse caso, a quantidade é estabelecida conforme políticas públicas de cada país.
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Questões relativas ao texto de abertura

Responda em seu caderno

1 No Egito Antigo o vinagre era um dos componentes do creme dental. Considerando o conhecimento atual, que efeito sobre o esmalte dos dentes pode ser atribuído ao vinagre?

2 Há um índice denominado CPO-D, que atua como indicador de saúde oral. Ele foi elaborado em 1937 e até hoje é utilizado para calcular a média do número total de dentes permanentes cariados, perdidos por cárie e obturados (restaurados) em determinado grupo de indivíduos. Que hipótese pode ser levantada para explicar a variação nos índices CPO-D em países como Itália e Japão, que não adicionam compostos com flúor à água, conforme observado no gráfico a seguir?



Fonte consultada: UNIVERSIDADE DE MALMÖ. Country oral health profiles: WHO regions. Disponível em: . Acesso em: mar. 2016.

3 Releia o significado do índice CPO-D mostrado na questão anterior. O que se percebe quando são analisadas as informações do gráfico a seguir em conjunto com as da tabela Total de municípios brasileiros, os que têm rede de distribuição de água e os que realizam fluoretação da água por região, em 2008?



Fonte: BRASIL. Ministério da Saúde. Pesquisa Nacional de Saúde Bucal. Brasília: Ministério da Saúde, 2010. p. 9. Disponível em: . Acesso em: mar. 2016.

4 Observe os gráficos Variação do pH bucal ao longo de um dia, em grupos com hábitos de alimentação diferentes. É comum que os dentistas recomendem bochechos com solução de hidrogenocarbonato de sódio, principalmente para as pessoas que têm hábitos alimentares como os representados no gráfico (A). O que se pode inferir sobre o caráter ácido-básico desse sal? Explique.

5 Considere uma região na qual toda a população tem acesso a cremes dentais fluorados e é consciente da necessidade de higiene bucal adequada. A fluoretação da água para consumo humano pode ser desaconselhável para pessoas que vivem nessa região? Por quê?

ILUSTRAÇÕES: LUIZ RUBIO

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Como explicar, do ponto de vista químico, por que balas e chicletes com açúcar são especialmente prejudiciais à saúde dos dentes?

Você já viu um objeto de decoração chamado “galinho do tempo”? Sabe como ele funciona?

Por que ao pingar limão na água gaseificada ocorre efervescência?

O consumo frequente de bebidas gaseificadas pode ser prejudicial aos dentes? Por quê?

Por que os antiácidos estomacais costumam conter sais como o carbonato e o hidrogenocarbonato de sódio?

Como o flúor favorece a proteção do esmalte dos dentes?

O que são e como se formam as chamadas “ pedras” nos rins?

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TEMA 1
Reações reversíveis e o equilíbrio químico

Como mencionado no texto de abertura do capítulo, a degradação do esmalte dentário é resultado de um processo conhecido como desmineralização, em que a substância hidroxiapatita se dissolve na saliva, gerando fissuras no esmalte do dente. Ao mesmo tempo, ocorre a remineralização, que refaz o esmalte do dente. Assim, o processo de desmineralização é uma reação reversível que, em determinadas condições, pode atingir o equilíbrio químico, os dois focos principais de estudo deste tema.

FOTOS: MARIA INÊS CRUZ CAMPOS

Fotomicrografia de um dente que apresenta severa desmineralização, com grande quantidade de fissuras no esmalte dentário (A) comparada à de um dente cuja camada externa encontra-se mais preservada (B) (microscópio eletrônico de varredura).

Conceito de reações reversíveis e equilíbrio químico

A desmineralização do esmalte dentário é uma reação química que pode ser revertida em determinadas condições. Além dela, há outras reações reversíveis que ocorrem no corpo humano e algumas que são executadas em escala industrial.

Observe a equação química que representa uma possível reação para obter o gás hidrogênio, utilizado como combustível.

CO(g) + H₂O(v) ⇌ CO₂(g) + H₂(g)

A leitura dessa equação química permite identificar CO₂ e H₂ como produtos da reação, mas o uso das duas setas ( ⇌ ) indica que CO e H₂O também podem ser produzidos. A representação de uma reação reversível por meio de uma equação química com as duas setas indica que ela pode ocorrer tanto na representação direta (reagentes → produtos) quanto na representação inversa (reagentes ← produtos). É importante notar que, em uma reação reversível, os conceitos de reagentes e produtos são relativos, pois as substâncias participantes transformam-se umas nas outras, ou seja, os reagentes transformam-se em produtos e vice-versa. Por isso, a utilização desses termos é fundamental para a compreensão do processo considerando a convenção: reagentes ⇌ produtos.

Na página seguinte, observe a representação da reação química entre gás hidrogênio e vapor de iodo formando iodeto de hidrogênio, relacionando-a ao gráfico apresentado em seguida.

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CHARLES D. WINTERS/SCIENCE SOURCE/FOTOARENA

ILUSTRAÇÕES: ADILSON SECCO

Em (A), fotografia de um balão de fundo redondo, empregado em experimentos, dentro do qual há vapor de iodo. Em (B), ilustração do que ocorre dentro do balão durante a reação química entre H₂(g) e I₂(g). Representação sem escala; cores fantasia.

LUIZ RUBIO

* Os números I, II, III, IV e V referem-se às situações indicadas na ilustração acima.

Em um recipiente transparente com gás hidrogênio (que é incolor) e vapor de iodo (de coloração violeta) misturados, nesse caso, em proporção estequiométrica (estágio I), passado algum tempo, há um descoramento parcial da mistura (estágios II e III). Supõe-se que isso ocorra porque, no início da reação, estão presentes apenas moléculas de H₂(g) e I₂(g), que colidem, levando à formação de moléculas de iodeto de hidrogênio (HI, um gás incolor). Assim, há diminuição da concentração de moléculas de H₂ e de I₂ e aumento da concentração de moléculas de HI(g), as quais passam a colidir umas com as outras, produzindo-se moléculas de gás hidrogênio e de vapor de iodo.

Em contrapartida, se for colocada em um frasco certa quantidade de iodeto de hidrogênio gasoso, será observado o gradual aparecimento de uma coloração violeta; assim, pode-se inferir que ocorre colisão entre as moléculas de iodeto de hidrogênio, produzindo vapor de iodo e gás hidrogênio. Todas essas evidências sugerem que a síntese do HI é uma reação reversível que pode ser representada pela equação:

H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g)

Pode-se inferir que, a partir do estágio IV da ilustração, como a coloração permanece inalterada, não ocorre mudança na composição da mistura. Uma possível hipótese para esse fato é a de que as reações de síntese e de decomposição de HI cessaram. Uma segunda hipótese é a de que as taxas de síntese e de decomposição do HI se igualaram, mas as reações continuam ocorrendo. Evidências experimentais comprovam que a segunda hipótese é a que ocorre nessas reações.

No momento em que as reações direta e inversa têm a mesma taxa de desenvolvimento, isto é, a rapidez da reação direta é igual à rapidez da inversa, diz-se que foi atingido o equilíbrio químico. No entanto, esse equilíbrio não é estático, ou seja, as reações não param de ocorrer. Elas apenas ocorrem com a mesma rapidez — chama-se essa condição de equilíbrio dinâmico.
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No exemplo ilustrado, quando as moléculas de HI colidem, formam-se moléculas de H₂ e I₂; à medida que a frequência de colisões efetivas entre as moléculas de H₂ e I₂ diminui (pois suas concentrações são menores do que no início da reação), a frequência de colisões efetivas entre as moléculas de HI aumenta (pois sua concentração aumenta ao longo do tempo). Em determinado momento, a taxa de formação de HI iguala-se à de sua decomposição e a concentração de todos os componentes da reação não varia mais (observe os estágios IV e V na ilustração e no gráfico). Assim, tem-se o equilíbrio dinâmico da reação química.

Observe a tabela a seguir. Ela apresenta alguns valores de concentração em quantidade de matéria (mol/L) para as substâncias presentes na reação de síntese da amônia, produto de muita importância na manufatura de fertilizantes, que pode ser representada pela equação química a seguir.

N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g)

Concentrações das substâncias presentes na reação de síntese da amônia em função do tempo
Tempo	[N2] mol/L	[H2] mol/L	[NH3] mol/L
t0	1,000	1,000	0
t1	0,874	0,622	0,252
t2	0,814	0,442	0,372
t3	0,786	0,358	0,428
t4	0,781	0,343	0,438
t5	0,781	0,343	0,438

Fonte: RUSSEL, J. B. Química geral. 2.ed. São Paulo: Makron Books, 2006. p. 690.

Repare que a reação obedece à proporção estequiométrica: para cada 0,126 mol de N₂ /L (ou seja, 1,000 − 0,874) reage 0,378 mol de H₂/L (1,000 − 0,622), formando 0,252 mol de NH₃/L; para cada 0,186 mol de N₂/L (1,000 − 0,814) reage 0,558 mol de H₂/L (1,000 − 0,442), formando 0,372 mol de NH₃/L. Observe que a proporção estequiométrica é 1 : 3 : 2.

Os dados da tabela mostram que a partir do tempo t₄ não ocorreu variação nas concentrações das substâncias, evidenciando que as reações direta e inversa estão acontecendo com a mesma rapidez e, portanto, atingiu-se o equilíbrio químico.

Desmineralização e remineralização do esmalte dos dentes: um equilíbrio heterogêneo

Reveja as reações químicas representadas anteriormente para obtenção de gás hidrogênio, de iodeto de hidrogênio e de amônia. Analise também as equações químicas de algumas reações reversíveis em equilíbrio mostradas a seguir.

I. H₂(g) + Br₂(g) ⇌ 2 HBr(g)

II. NH₃(g) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

III. CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

IV. C(s) + CO₂(g) ⇌ 2 CO(g)

Observe o estado de agregação dos componentes que participam das reações e quantas fases existem no sistema em equilíbrio. As três equações químicas exemplificadas anteriormente no texto e a do item (I) acima indicam somente uma fase e todas as substâncias estão no estado gasoso (sejam os reagentes ou o(s) produto(s)); as misturas gasosas são homogêneas (ou monofásicas). Essas reações são exemplos de equilíbrios homogêneos, nos quais as substâncias participantes se apresentam em uma única fase.

Os sistemas representados nos itens (II), (III) e (IV) apresentam mais de uma fase: em (II), a amônia está no estado gasoso e os demais componentes encontram-se em solução aquosa; em (III), há duas fases sólidas e uma gasosa; e, em (IV), existe uma fase sólida e uma gasosa. Sistemas em equilíbrio que apresentam mais de uma fase são denominados equilíbrios heterogêneos.
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Observe a representação para o equilíbrio químico de dissolução da hidroxiapatita sólida na saliva pelo processo de desmineralização.

Ca₅(PO₄)₃OH(s) 5 Ca²⁺(aq) + 3 PO₄^3–(aq) + OH⁻(aq)

Esse equilíbrio também é do tipo heterogêneo, em que há duas fases, a sólida e a aquosa.

A desmineralização e a remineralização do esmalte dos dentes são processos que ocorrem simultaneamente, configurando um equilíbrio químico. Trata-se de reações reversíveis, em que reagentes formam produtos, os quais também podem reagir entre si, dando origem aos reagentes. As duas reações ocorrem o tempo todo no interior da boca. Se elas acontecerem com a mesma rapidez – uma característica dos equilíbrios químicos –, o esmalte dos dentes permanecerá preservado. Mas, se, por algum motivo, a desmineralização for favorecida (pela má higienização da boca e pelo consumo excessivo de carboidratos fermentáveis, por exemplo), a camada de esmalte será degradada e, assim, surgirão as cáries.

Conforme abordado no texto de abertura deste capítulo, o processo de desmineralização do esmalte dos dentes é intensificado quando o pH da boca atinge um valor crítico, abaixo de 5,5. A produção de substâncias de caráter ácido (que, por sua vez, leva à redução do pH bucal) pode decorrer do metabolismo das bactérias que utilizam os carboidratos como fonte de alimento.

SELMA CAPARROZ

Manter o esmalte dos dentes em boas condições depende da relação entre a taxa de desmineralização e a de remineralização da hidroxiapatita, que, por sua vez, está relacionada ao pH bucal. Representação sem escala; cores fantasia.

De modo geral, doces como balas, chicletes e bombons contêm grande quantidade de carboidratos fermentáveis pelas bactérias, e seu consumo frequente pode levar a uma situação como a exemplificada no gráfico (A) de Variação do pH bucal ao longo de um dia, em grupos com hábitos de alimentação diferentes, mostrado no início do capítulo. Há alimentos, todavia, que apresentam baixa quantidade de carboidratos fermentáveis e, portanto, não aumentam significativamente a acidez da saliva quando consumidos. As carnes de peixe e os ovos são exemplos de alimentos desse tipo.

O equilíbrio desmineralização-remineralização pode ser alterado em algumas condições, por exemplo:

• o aumento da concentração de íons H⁺(aq), indicado pela diminuição do pH bucal, favorece a desmineralização;

• a presença dos íons fluoreto (F⁻) em águas fluoretadas combate a ação deletéria da acidez.

Nos próximos temas será estudado o modo como esses processos ocorrem.
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Dor de dente na aldeia?

[...]

Quando bate aquela dor de dente, já sabemos do que se trata: cárie! Afinal, todos os povos, de qualquer parte do mundo, podem sofrer desse mal, que aparece por causa de microrganismos que há na boca. Eles se alimentam dos restos de comida deixados nos dentes e, nesse processo, geram ácidos, que os destroem, criando as cáries.

Para não enfrentar esse problema, é preciso cuidar da saúde da boca. A receita é simples – e tenho certeza de que você conhece: ir ao dentista, escovar os dentes, passar fio dental… [...] Mas você já se perguntou se os índios, [...] com hábitos diferentes, têm cáries?

O dentista Rui Arantes levantou essa questão e foi atrás da resposta. Para saber como anda a saúde bucal dos povos indígenas, ele percorre, desde 1997, várias aldeias dos índios Xavante, no estado do Mato Grosso. A partir disso, escreveu um trabalho para a Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca, da Fundação Oswaldo Cruz, no Rio de Janeiro.

Rui examinou os dentes dos índios e fez um levantamento de casos de dentes cariados ou perdidos e doenças da gengiva. Ele constatou que, nas áreas em que os índios tiveram mais contato com a sociedade não índia, transformando seus hábitos de vida, a população apresentava mais cáries. Já os indígenas que, apesar do contato com outra sociedade, preservaram sua tradição tinham menor índice da doença.

“Por tradição, os xavantes praticavam a caça e a coleta de frutos e raízes, cultivavam milho, feijão e abóbora”, conta Rui. “Mas a alimentação mudou em algumas aldeias quando os índios, com a renda da venda de artesanato e outros recursos, começaram a consumir produtos industrializados como açúcar de cana, sucos, biscoitos, refrigerantes e outros alimentos, como o macarrão.”

O dentista, no entanto, revela que, em algumas regiões, onde a alimentação indígena é pastosa – composta por mingaus de mandioca ou de milho [...] –, os índios já apresentavam cáries antes do contato com outra sociedade. Isso porque esses alimentos são à base de amido – uma substância que [...] favorece o surgimento de cáries.

[...].

Se você, porém, quer saber por que os dentes dos índios que mantiveram suas tradições permaneceram saudáveis, mesmo sem produtos de higiene, aqui vai a resposta: o segredo está na mastigação. Algumas frutas e legumes crus precisam ser bem triturados e, com isso, provocam a autolimpeza dos dentes. “A mistura dos movimentos dos dentes, dos alimentos e da nossa saliva, estimulados pela mastigação, ajudam a remover a placa bacteriana: a camada de bactérias que se forma no dente e provoca a cárie”, conta Rui.

Como essa ideia serve para qualquer cultura, anote aí: inclua bastante salada e frutas no seu cardápio e, claro, escove bem os dentes e vá ao dentista regularmente [...]!

Fonte: ABREU, C. Dor de dente na aldeia? Ciência Hoje das Crianças, São Paulo: Instituto Ciência Hoje/SBPC, out. 2005. Disponível em: