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CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 179 *MÓDULO 1* Matéria – Noções e conceitos Estados físicos Tudo aquilo que ocupa lugar no espaço e tem massa é matéria, e as entidades que a formam estão em movimento constante. O que as mantém unidas, seja em maior ou menor agitação, é chamado de força de atração. Essas partículas podem estar mais próximas umas das outras ou mais distantes, e essa condição determina os estados da matéria: sólido, líquido ou gasoso. A água, por exemplo, em temperatura ambiente se apresenta em estado líquido, e suas partículas exercem uma força de atração moderada entre elas. Não estão completamente compactadas e apresentam vibração e um determinado grau de movimento. O volume da água líquida é constante, mas, como as moléculas estão desorganizadas, elas podem deslizar umas sobre as outras e ter formas variáveis, dependendo do recipiente em que estão. No estado sólido, a água tem suas partículas harmoniosamente compactadas, sem se movimentar, apenas vibrando. Isso ocorre porque a atração entre as moléculas é forte. Nesse estado, a água tem volume e forma constantes. Já no estado gasoso existe uma atração muito fraca entre as partículas que compõem a água, de forma que elas se encontram em liberdade quase total, vibrando com intensidade e movimentando-se muito. Em desorganização, as moléculas da água se apresentam em volume e formas variáveis, e elas tendem a ocupar todo o espaço disponível do recipiente em que estão contidas. Toda matéria assume determinado estado físico, dependendo das condições de pressão e temperatura. E, quando há alguma alteração dessas condições, modificando a agitação das moléculas e sua forma de organização, ocorrem as mudanças de estado. Ao ser aquecida, uma substância que está em estado sólido, com uma força de atração moderada entre suas partículas, sofre uma agitação maior em suas moléculas. Dessa forma, ela passa para o estado líquido, no processo chamado de fusão. Quando um líquido continua exposto a uma fonte de calor, suas moléculas ganham ainda mais movimento, a ponto de elas conseguirem superar a força de atração e escapar do conjunto, no processo de vaporização. Quando a temperatura desse gás ou vapor é reduzida, a substância tende a voltar a seu estado de organização anterior, com as moléculas se reagrupando de maneira mais harmoniosa no estado líquido, no processo de condensação. Ciclo de transformação As mudanças dos estados físicos da água ESTÚDIO PINGADO Matéria é tudo o que ocupa um lugar no espaço e possui massa. Ela é composta de entidades em movimento contínuo, e o que mantém essas partículas mais unidas ou separadas é a força de atração. A proximidade dessas partículas e, consequentemente, o movimento exercido por elas determinam os estados da matéria. No estado sólido, as moléculas estão harmoniosamente compactadas, e a atração existente entre elas é forte. Isso faz com que as partículas não se movimentem, apenas vibrem. No estado sólido, a forma e o volume são constantes em razão da organização das moléculas. Como as moléculas no estado líquido não estão totalmente compactadas, elas têm algum grau de movimento e apresentam vibração. As partículas de um líquido têm uma atração moderada entre si. Por estarem mais desorganizadas do que no sólido, as moléculas deslizam umas sobre as outras, adotando formas variáveis, mas mantendo um volume constante. O estado gasoso se caracteriza pela atração muito fraca entre as moléculas, que ficam em liberdade quase total. Dessa forma, as partículas movimentam- -se e vibram de forma intensa. Por estarem desorganizadas, as partículas têm volume e forma variáveis. Substância pura é aquela formada por partículas (átomos ou moléculas) quimicamente iguais. Essas substâncias se caracterizam pelas temperaturas de fusão e ebulição constantes. Podem ser simples, quando formadas por apenas um elemento químico, ou compostas, quando formadas por mais de um elemento. CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 180 Densidade, temperatura de fusão (TF) e temperatura de ebulição (TE) são algumas das principais propriedades específicas da matéria. As misturas são formadas pela associação de duas ou mais substâncias, que podem ou não estar disseminadas nos demais componentes. Classificam-se em homogêneas e heterogêneas. As misturas homogêneas, também chamadas de soluções, têm aspecto uniforme e as mesmas propriedades em toda a sua extensão. As misturas heterogêneas contêm dois ou mais componentes distinguíveis, chamados de fases. *ATENÇÃO, ESTUDANTE!* Para complementar o estudo deste Módulo, utilize seu LIVRO DIDÁTICO. *********** ATIVIDADES *********** Texto para as questões 1 e 2. O vaivém da água O estoque do planeta mudou pouco durante milhões de anos, mas esse líquido precioso está em contínua transformação Acredita-se que a quantidade de água existente no planeta hoje seja praticamente a mesma de 3 bilhões de anos atrás. Isso por causa de um fenômeno que se sucede infinitamente: o ciclo hidrológico, ou ciclo da água. Ele se inicia quando a água da superfície dos continentes e dos lagos, rios e oceanos é aquecida pelo Sol. Uma parte das moléculas de H2O evapora e sobe para a atmosfera, formando as nuvens (além disso, a transpiração e a expiração dos seres vivos contribuem para aumentar a quantidade de vapor na atmosfera; a maioria das pessoas transpira cerca de dois copos de água por dia e perde pouco mais de um copo na expiração). Cerca de dez dias depois (tempo médio que uma molécula de H2O permanece na atmosfera), esse vapor secondensa e pode cair nos continentes em forma de neve ou em forma líquida, seguindo para rios e lagos até desaguar de novo no mar. Dois terços da chuva caem sobre os oceanos, onde, em virtude das correntes marítimas, as moléculas de água se movimentam entre a superfície e o fundo; o restante vai para os rios e lagos ou infiltra-se na terra. No subterrâneo, o líquido atinge os lençóis aquáticos até reaparecer em alguma nascente de rio. Retornando à superfície, toda a viagem recomeça. Logo, a mesma água é bombeada continuamente, num ciclo interminável. Imagine só que a água que bebemos hoje pode ter sido usada para o banho dos romanos nas suas famosas termas! A presença de água na forma líquida é condição fundamental para a existência de vida no planeta. No entanto, a estrutura da molécula de água, quando congelada, apresenta um comportamento totalmente diferente da grande maioria das substâncias. Quando um líquido qualquer congela, suas moléculas ficam mais próximas umas das outras. Consequentemente, seu volume diminui e a densidade aumenta. Com a água acontece o contrário: quando ela é resfriada a uma temperatura inferior a 4 ºC, sua densidade diminui. Essa característica praticamente exclusiva faz com que o gelo flutue. Se o gelo fosse mais denso que a água, ele afundaria, congelando totalmente um lago, por exemplo, e extinguindo as formas de vida ali existentes. Apesar de o volume de água no planeta praticamente não mudar, sua forma física (líquida, sólida ou gasosa) e distribuição variam com as mudanças climáticas. Além disso, a abundância de água no planeta é relativa. Comparando toda a água disponível a um galão de 20 litros, teríamos 19,45 litros de água salgada e apenas 550 ml de água doce. Desses, 400 ml estariam na forma de gelo, havendo apenas 150 ml disponíveis para consumo humano. Ao contrário do que muitos alardeiam, a água do planeta não está acabando. A quantidade de água limpa e potável é que vem diminuindo por causa da poluição, enquanto a demanda por ela está aumentando gradualmente, com o crescimento da população mundial. ESTÚDIO PINGADO O ciclo hidrológico é contínuo, bombeando sempre a mesma água: o calor do Sol aquece a superfície dos continentes e dos oceanos, fazendo com que uma parte das moléculas de água evapore e suba ao céu Mundo Estranho, fev. 2011 (adaptado). .1. (AED-SP) Qual característica física principal diferencia a água das demais substâncias conhecidas pela ciência? ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 181 .2. (AED-SP) Por que não é correto afirmar que a água do planeta está acabando? ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (ENEM-MEC) Na fabricação de qualquer objeto metálico, seja um parafuso, uma panela, uma joia, um carro ou um foguete, a metalurgia está presente na extração de metais a partir dos minérios correspondentes, na sua transformação e sua moldagem. Muitos dos processos metalúrgicos atuais têm em sua base conhecimentos desenvolvidos há milhares de anos, como mostra o quadro: Milênio antes de Cristo Métodos de extração e operação Quinto milênio a.C. - Conhecimento do ouro e do cobre nativos Quarto milênio a.C. - Conhecimento da prata e das ligas de ouro e prata - Obtenção de cobre e chumbo a partir de seus minérios - Técnicas de fundição Terceiro milênio a.C. - Obtenção do estanho a partir do minério - Uso do bronze Segundo milênio a.C. - Introdução do fole e aumento da temperatura de queima - Início do uso do ferro Primeiro milênio a.C. - Obtenção do mercúrio e dos amálgamas - Cunhagem de moedas J. A. VANIN, Alquimistas e Químicos. Podemos observar que a extração e o uso de diferentes metais ocorreram a partir de diferentes épocas. Uma das razões para que a extração e o uso do ferro tenham ocorrido após a do cobre ou estanho é (A) a inexistência do uso de fogo que permitisse sua moldagem. (B) a necessidade de temperaturas mais elevadas para sua extração e moldagem. (C) o desconhecimento de técnicas para a extração de metais a partir de minérios. (D) a necessidade do uso do cobre na fabricação do ferro. (E) seu emprego na cunhagem de moedas, em substituição ao ouro. .4. (ENEM-MEC) Em visita a uma usina sucroalcooleira, um grupo de alunos pôde observar a série de processos de beneficiamento da cana-de-açúcar, entre os quais se destacam: 1. A cana chega cortada da lavoura por meio de caminhões e é despejada em mesas alimentadoras que a conduzem para as moendas. Antes de ser esmagada para a retirada do caldo açucarado, toda a cana é transportada por esteiras e passada por um eletroímã para a retirada de materiais metálicos. 2. Após se esmagar a cana, o bagaço segue para as caldeiras, que geram vapor e energia para toda a usina. 3. O caldo primário, resultante do esmagamento, é passado por filtros e sofre tratamento para transformar-se em açúcar refinado e etanol. Com base nos destaques da observação dos alunos, quais operações físicas de separação de materiais foram realizadas nas etapas de beneficiamento da cana-de- -açúcar? (A) Separação mecânica, extração, decantação. (B) Separação magnética, combustão, filtração. (C) Separação magnética, extração, filtração. (D) Imantação, combustão, peneiração. (E) Imantação, destilação, filtração. .5. (ENEM-MEC) O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do Sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. Disponívelem: http://www.keroagua.blogspot.com. Acesso em: 30/3/2009 (adaptado). A transformação mencionada no texto é a (A) fusão. (B) liquefação. (C) evaporação. (D) solidificação. (E) condensação. .6. (ENEM-MEC) Na atual estrutura social, o abastecimento de água tratada desempenha um papel fundamental para a prevenção de doenças. Entretanto, a população mais carente é a que mais sofre com a falta de água tratada, em geral, pela falta de estações de tratamento capazes de fornecer o volume de água necessário para o abastecimento ou pela falta de distribuição dessa água. CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 182 Disponível em: http://www.sanasa.com.br. Acesso em: 27/6/2008 (adaptado). No sistema de tratamento de água apresentado na figura, a remoção do odor e a desinfecção da água coletada ocorrem, respectivamente, nas etapas (A) 1 e 3. (B) 1 e 5. (C) 2 e 4. (D) 2 e 5. (E) 3 e 4. .7. (ENEM-MEC) O controle de qualidade é uma exigência da sociedade moderna na qual os bens de consumo são produzidos em escala industrial. Nesse controle de qualidade, são determinados parâmetros que permitem checar a qualidade de cada produto. O álcool combustível é um produto de amplo consumo muito adulterado, pois recebe adição de outros materiais para aumentar a margem de lucro de quem o comercializa. De acordo com a Agência Nacional de Petróleo (ANP), o álcool combustível deve ter densidade entre 0,805 g/cm3 e 0,811 g/cm3. Em algumas bombas de combustível, a densidade do álcool pode ser verificada por meio de um densímetro similar ao desenhado abaixo, que consiste em duas bolas com valores de densidade diferentes e verifica quando o álcool está fora da faixa permitida. Na imagem, são apresentadas situações distintas para três amostras de álcool combustível. A respeito das amostras ou do densímetro, pode-se afirmar que (A) a densidade da bola escura deve ser igual a 0,811 g/cm3. (B) a amostra 1 possui densidade menor do que a permitida. (C) a bola clara tem densidade igual à densidade da bola escura. (D) a amostra que está dentro do padrão estabelecido é a de número 2. (E) o sistema poderia ser feito com uma única bola de densidade entre 0,805 g/cm3 e 0,811 g/cm3. .8. (ENEM-MEC) Belém é cercada por 39 ilhas, e suas populações convivem com ameaças de doenças. O motivo, apontado por especialistas, é a poluição da água do rio, principal fonte de sobrevivência dos ribeirinhos. A diarreia é frequente nas crianças e ocorre como consequência da falta de saneamento básico, já que a população não tem acesso à água de boa qualidade. Como não há água potável, a alternativa é consumir a do rio. O Liberal, 8/7/2008. Disponível em: http://www.oliberal.com.br. Acesso em: 13/4/2011. O procedimento adequado para tratar a água dos rios, a fim de atenuar os problemas de saúde causados por microrganismos a essas populações ribeirinhas é a (A) filtração. (B) cloração. (C) coagulação. (D) fluoretação. (E) decantação. .9. (ENEM-MEC) Com base em projeções realizadas por especialistas, prevê-se, para o fim do século XXI, aumento de temperatura média, no planeta, entre 1,4 ºC e 5,8 ºC. Como consequência desse aquecimento, possivelmente o clima será mais quente e mais úmido bem como ocorrerão mais enchentes em algumas áreas e secas crônicas em outras. O aquecimento também provocará o desaparecimento de algumas geleiras, o que acarretará o aumento do nível dos oceanos e a inundação de certas áreas litorâneas. As mudanças climáticas previstas para o fim do século XXI CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 183 (A) provocarão a redução das taxas de evaporação e de condensação do ciclo da água. (B) poderão interferir nos processos do ciclo da água que envolvem mudanças de estado físico. (C) promoverão o aumento da disponibilidade de alimento das espécies marinhas. (D) induzirão o aumento dos mananciais, o que solucionará os problemas de falta de água no planeta. (E) causarão o aumento do volume de todos os cursos de água, o que minimizará os efeitos da poluição aquática. .10. (FUVEST-SP) Observe o sistema abaixo representado e determine o estado físico do ácido acético e do bromo, respectivamente. Substância Temperatura de fusão (0C) Temperatura de ebulição (0C) Ácido acético 17 118 Bromo 7 59 Ácido acético e bromo, sob pressão de 1 atm, estão em recipientes imersos em banhos, como mostrado: (A) (B) (C) (D) (E) .11. (INEP-MEC) Leia o texto abaixo e responda à atividade a seguir. A história da maioria dos municípios gaúchos coincide com a chegada dos primeiros portugueses, alemães, italianos e de outros povos. No entanto, por meio dos vestígios materiais encontrados nas pesquisas arqueológicas, sabemos que outros povos, anteriores aos citados, protagonizaram a nossa história. Os primeiros habitantes cozinhavam seus alimentos sobre pedras aquecidas, dentro de recipientes de couro cheios de água ou envolvidos em folhas vegetais e cobertas por terra. Classifique em físicos e químicos os fenômenos a seguir. 1. Físico a) Cozer alimentos 2. Químico b) Evaporar água c) Queimar madeira A sequência correta é: (A) 1a – 1b – 1c. (D) 2a – 1b – 2c. (B) 2a – 1b – 1c. (E) 2a – 2b – 1c. (C) 1a – 2b – 2c. .12. (UFES) Considere os seguintes sistemas: I. Nitrogênio e oxigênio II. Etanol hidratado III. Água e mercúrio Assinale a alternativacorreta. (A) Os três sistemas são homogêneos. (B) O sistema I é homogêneo e formado por substâncias simples. (C) O sistema II é homogêneo e formado por substâncias simples e compostas. (D) O sistema III é heterogêneo e formado por substâncias compostas. (E) O sistema III é uma solução formada por água e mercúrio. .13. (INEP-MEC) Os gráficos A e B abaixo correspondem a duas experiências de aquecimento controlado de uma substância pura hipotética. Considerando-se que o aquecimento foi feito sob as mesmas condições em ambas as experiências, é correto afirmar que: (A) as temperaturas correspondentes à fusão da substância são diferentes em A e B. (B) a substância não pode ser fundida. (C) a substância não sofre mudança de fase no intervalo de temperatura de 0 ºC a 115 ºC. (D) a massa da substância utilizada na experiência B é maior que a massa da substância utilizada em A. (E) a ebulição da substância na experiência A ocorre a uma temperatura inferior à da experiência B. Ácido acético Bromo Líquido Líquido Sólido Sólido Gasoso Líquido Líquido Gasoso Gasoso Gasoso CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 184 .14. (UFPE) Associe as atividades diárias contidas na primeira coluna com as operações básicas de laboratório e fenômenos contidos na segunda coluna. (1) preparar um refresco de cajá a partir do suco concentrado (1) sublimação (2) adoçar o leite (2) diluição (3) preparar chá de canela (3) filtração (4) usar naftalina na gaveta (4) extração (5) coar a nata do leite (5) dissolução Os números da segunda coluna, lidos de cima para baixo, são: (A) 3, 2, 5, 4, 1. (D) 3, 2, 4, 5, 1. (B) 1, 3, 4, 5, 2. (E) 4, 1, 5, 3, 2. (C) 4, 3, 2, 1, 5. .15. (INEP-MEC) Arqueologistas usam diferença de densidade para separar as misturas que obtêm por escavação. Indique a opção correta para uma amostra que contém a seguinte composição: Composição Densidade (g/cm3) Carvão 0,3 - 0,6 Ossos 1,7 - 2,0 Areia 2,2 - 2,4 Solo 2,6 - 2,8 Pedras 2,6 - 5,0 (A) Se a mistura acima é adicionada a uma solução que tem densidade de 2,1 g/cm3, o material correspondente a ossos e a carvão deverá flutuar. (B) É possível separar ossos dos demais componentes usando um líquido que tenha densidade no intervalo de 0,6 g/cm3 a 1,7 g/cm3. (C) A utilização da água não é recomendada, pois neste solvente todos os componentes da mistura afundarão. (D) Em soluções de densidade 2,5 g/cm3, a fração da mistura correspondente a pedra e solo flutuará, e os demais componentes afundarão. (E) Líquido de densidade 2,2 g/cm3 separará os componentes pedra e solo dos demais. .16. (INEP-MEC) Uma amostra de gasolina comum apresentou vários intervalos de destilação. Em relação à gasolina, é correto afirmar que se trata de (A) uma substância simples. (B) um elemento químico. (C) uma solução homogênea. (D) uma solução heterogênea. (E) um composto químico. *Anotações* CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 185 *MÓDULO 2* Funções inorgânicas – Ácidos, bases, sais e óxidos Os ácidos e as bases Na natureza existem grupos de substâncias com propriedades químicas semelhantes, também conhecidas como funções. Os ácidos e as bases são algumas dessas funções que estão mais presentes no nosso cotidiano, como o ácido acético, encontrado no vinagre, ou o hidróxido de magnésio, uma base popularmente conhecida como leite de magnésia. Um dos cientistas que se debruçaram sobre os estudos dessas duas substâncias foi o sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que realizou experimentos no fim do século XIX sobre a condutibilidade elétrica de determinadas soluções aquosas. Ele concluiu que, ao adicionar algumas substâncias, como sal de cozinha ou vinagre, em um recipiente com água, a solução adquiria a propriedade de transmitir corrente elétrica. Em contrapartida, outros tipos de substância, como o açúcar, não adquiriam essa propriedade de conduzir eletricidade. As primeiras foram classificadas por Arrhenius como soluções eletrolíticas, e as segundas, como não eletrolíticas. O pesquisador explicou esse comportamento pelo fato de que, nas soluções eletrolíticas, estão presentes íons (partículas carregadas eletricamente), que conduzem a corrente elétrica. Nas soluções não eletrolíticas, existem somente moléculas, que são neutras, e não ocorre a formação de íons. Esse modelo ficou conhecido como Teoria da Dissociação Eletrolítica. As substâncias iônicas já possuem íons em sua composição, mas esses se encontram presos no retículo cristalino. Em contato com a solução aquosa, os íons são desprendidos pelas moléculas de água, podendo conduzir corrente elétrica, em um processo chamado de dissociação iônica. Em outros casos, ocorre o que é conhecido como ionização: as moléculas polares de substâncias moleculares e da água se transformam por meio de colisões, resultando no aparecimento de íons. Eletrólito é o nome que se dá à substância que se ioniza ou se dissocia em solução aquosa. Dessa maneira, Arrhenius definiu ácidos como as substâncias que, quando dissolvidas em água, liberam na forma de cátions exclusivamente os íons H+ (ou H3O+). Já as bases foram definidas como as substâncias que, quando dissolvidas em água, sofrem dissociação iônica e liberam na forma deânions exclusivamente os íons hidróxido (OH–). Existem substâncias corantes que têm a propriedade de mudar de cor em razão da acidez ou basicidade da solução, que são os indicadores ácido-base. Eles são muito úteis para distinguir esses dois tipos de substância. Os indicadores mais comuns são o papel de tornassol e a solução aquosa de fenolftaleína. Reações próprias Visualize como ácidos e bases se comportam quando diluídos Ao ser dissolvido em água, o cloreto de hidrogênio (HCℓ) se ioniza e se transforma em um ácido, o ácido clorídrico Ao ser dissolvido em água, o hidróxido de sódio dissocia-se, libera uma hidroxila OH–, e torna-se uma base ESCALA DE POTENCIAL HIDROGENIÔNICO, OU PH Para medir o grau de acidez de uma substância foi criada a escala de pH, ou potencial hidrogeniônico. Ela indica a concentração de íons H+ de um meio aquoso em níveis que variam de 0 a 14, a 25 ºC. Entre 0 e 7 indica um meio ácido, no 7 indica um meio neutro e entre 7 e 14 indica um meio básico. Funções inorgânicas são grupos de substâncias que possuem propriedades químicas semelhantes. As principais são ácidos, bases, sais e óxidos. Ácidos são substâncias que, quando dissolvidas em água, liberam na forma de cátions exclusivamente os íons H+ (ou H3O+). Bases são substâncias que, quando dissolvidas em água, sofrem dissociação iônica e liberam na forma de ânions exclusivamente os íons hidróxido (OH–). Soluções eletrolíticas são aquosas e têm a capacidade de conduzir corrente elétrica. CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 186 Soluções não eletrolíticas são as que não têm a capacidade de conduzir corrente elétrica. Teoria da Dissociação Eletrolítica: nas soluções eletrolíticas, há a presença de íons que conduzem a corrente elétrica. Como nas soluções não eletrolíticas existem apenas moléculas, que são neutras, não ocorre a formação de íons. Em contato com uma solução aquosa, os íons das substâncias iônicas são desprendidos pelas moléculas de água, podendo conduzir corrente elétrica, em um processo chamado dissociação iônica. Quando moléculas polares de substâncias moleculares e da água se transformam por meio de colisões, sob condições específicas, resultando no aparecimento de íons, ocorre um processo chamado ionização. Indicadores são substâncias corantes que possuem a propriedade de mudar de coloração em razão da acidez ou basicidade da solução, como o papel de tornassol e a solução aquosa de fenolftaleína. A escala de pH mede o grau de acidez de uma substância em uma escala que varia de 0 a 14, a 25 ºC. Sais são compostos resultantes da neutralização de um ácido por uma base com eliminação de água. Sua formação se dá com um ânion de um ácido e um cátion de uma base. Óxidos são substâncias formadas por dois elementos químicos, em que o mais eletronegativo é o oxigênio. Chuva ácida é o fenômeno em que a água da chuva, ao se precipitar, entra em contato com gases poluentes, como óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio, que ao reagir se transformam em ácidos prejudiciais ao equilíbrio do meio ambiente. *ATENÇÃO, ESTUDANTE!* Para complementar o estudo deste Módulo, utilize seu LIVRO DIDÁTICO. ________________________________________________ *Anotações* *********** ATIVIDADES *********** Texto para as questões 1 e 2. Ameaça aos oceanos O aquecimento global coloca em risco ecossistemas marítimos muito importantes MELVINLEE / DREAMSTIME O aumento da acidez dos oceanos compromete a sobrevivência de algas calcárias e de animais como moluscos, corais e crustáceos O mar é um dos ambientes que mais sofrem com o impacto das mudanças climáticas globais. Além do aumento do nível da água, consequência do derretimento das calotas polares causado pelo aquecimento global, a acidificação das águas e a elevação da temperatura dos oceanos são questões preocupantes, que merecem a atenção da comunidade científica. Tanto uma como outra têm origem comum: o aumento da emissão de CO2 na atmosfera. Para compreender melhor como as mudanças climáticas afetam a biodiversidade marinha, é preciso levar em conta dois fatores: o aumento da concentração de gases do efeito estufa na atmosfera (o CO2 é o principal deles) e a elevação da temperatura global do planeta. Sabe-se que cerca de um quarto do dióxido de carbono (CO2) liberado na atmosfera é absorvido pela água do mar. Parte desse gás reage com a água, formando ácido carbônico, que, por sua vez, libera íons H+. Isso resulta em um aumento da acidez da água (o oceano é naturalmente básico, com pH entre 7,5 e 8,5). Desde o início da Revolução Industrial, e o consequente aumento de CO2 emitido pela queima de combustíveis fósseis, o pH dos oceanos já diminuiu em 30%, segundo o relatório “Consequências ambientais da acidificação dos oceanos”, do Pnuma (Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente), publicado em 2010. O fenômeno ameaça os organismos marinhos e compromete a existência dos recifes de corais, que constituem o ambiente físico ao qual uma vastíssima diversidade de organismos marinhos está associada. Logo, se eles diminuem no oceano, também são prejudicados peixes, CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 187 moluscos, lulas, crustáceos e caranguejos, entre outros. “Se continuarmos na mesma taxa, teremos um aumento de 120% na acidez até o fim do século”, diz Carol Turley, coordenadora no Programa de Pesquisas sobre Acidificação dos Oceanos, do Reino Unido. As implicaçõesdessa acidificação para os cerca de 3 bilhões de pessoas que dependem da pesca podem ser devastadoras, pois muitos países pobres contam exclusivamente com essa atividade para alimentar sua população. O aquecimento dos oceanos é outra questão preocupante. Apesar de o aumento da temperatura se disseminar de forma mais lenta no meio líquido do que no gasoso, os organismos marinhos são muito mais sensíveis a essas alterações, que podem causar mudanças significativas tanto na riqueza como na quantidade de espécies. Uma das maiores consequências do aumento da temperatura média dos oceanos é a redução da quantidade de fitoplâncton. Conjunto de espécies vegetais e bacterianas, ele é a base da cadeia alimentar marinha (isto é, milhares de espécies marinhas dependem dele para sobreviver), mas não se reproduz em abundância em águas mais quentes. Com o objetivo de dimensionar a diversidade de formas de vida nos oceanos e ampliar o conhecimento sobre elas, a Royal Society de Londres apresentou, no dia 4 de outubro de 2010, os resultados do “Censo da vida marinha”, o mais abrangente inventário da distribuição das espécies de vida marinha no planeta. Durante 10 anos, 2.700 pesquisadores de 80 países dedicaram-se à descoberta de novas espécies e à unificação dos dados relacionados à biodiversidade no mar. Eles encontraram pelo menos 1.200 espécies antes desconhecidas e agora estimam seu número total em 230 mil, incluindo plantas, invertebrados, peixes e outros vertebrados marinhos em todo o planeta (estima-se, no entanto, que os oceanos contam com 1 milhão de espécies). Os mais ricos em diversidade biológica são a Austrália e o Japão, cada um com 33 mil espécies em sua costa. A variedade é menor no Ártico canadense e na Antártica. No litoral brasileiro, o censo divulgou 9.101 espécies, o equivalente a 4% do total mundial. Unesp Ciência, mar. 2011 (adaptado). .1. (AED-SP) Como o aquecimento global pode interferir na biodiversidade marinha? ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ .2. (AED-SP) De que maneira o dióxido de carbono influencia no aumento da acidez dos oceanos? ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (ENEM-MEC) Diretores de uma grande indústria siderúrgica, para evitar o desmatamento e adequar a empresa às normas de proteção ambiental, resolveram mudar o combustível dos fornos da indústria. O carvão vegetal foi então substituído pelo carvão mineral. Entretanto, foram observadas alterações ecológicas graves em um riacho das imediações, tais como a morte dos peixes e dos vegetais ribeirinhos. Tal fato pode ser justificado em decorrência (A) da diminuição de resíduos orgânicos na água do riacho, reduzindo a demanda de oxigênio na água. (B) do aquecimento da água do riacho devido ao monóxido de carbono liberado na queima do carvão. (C) da formação de ácido clorídrico no riacho a partir de produtos da combustão na água, diminuindo o pH. (D) do acúmulo de elementos no riacho, tais como ferro, derivados do novo combustível utilizado. (E) da formação de ácido sulfúrico no riacho a partir dos óxidos de enxofre liberados na combustão. .4. (ENEM-MEC) O processo de industrialização tem gerado sérios problemas de ordem ambiental, econômica e social, entre os quais se pode citar a chuva ácida. Os ácidos usualmente presentes em maiores proporções na água da chuva são o H2CO3, formado pela reação do CO2 atmosférico com a água, o HNO3, o HNO2, o H2SO4 e o H2SO3. Esses quatro últimos são formados principalmente a partir da reação da água com os óxidos de nitrogênio e de enxofre gerados pela queima de combustíveis fósseis. A formação de chuva mais ou menos ácida depende não só da concentração do ácido formado, como também do tipo de ácido. Essa pode ser uma informação útil na elaboração de estratégias para minimizar esse problema ambiental. Se consideradas concentrações idênticas, quais dos ácidos citados no texto conferem maior acidez às águas das chuvas? (A) HNO3 e HNO2. (B) H2SO4 e H2SO3. (C) H2SO3 e HNO2. (D) H2SO4 e HNO3. (E) H2CO3 e H2SO3. CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 188 .5. (ENEM-MEC) No ano de 2004, diversas mortes de animais por envenenamento no zoológico de São Paulo foram evidenciadas. Estudos técnicos apontam suspeita de intoxicação por monofluoracetato de sódio, conhecido como composto 1080 e ilegalmente comercializado como raticida. O monofluoracetato de sódio é um derivado do ácido monofluoracético e age no organismo dos mamíferos bloqueando o ciclo de Krebs, que pode levar à parada da respiração celular oxidativa e ao acúmulo de amônia na circulação. monofluoracetato de sódio Disponível em: http://www1.folha.uol.com.br. Acesso em: 5/8/2010 (adaptado). O monofluoracetato de sódio pode ser obtido pela (A) desidratação do ácido monofluoracético, com liberação de água. (B) hidrólise do ácido monofluoracético, sem formação de água. (C) perda de íons hidroxila do ácido monofluoracético, com liberação de hidróxido de sódio. (D) neutralização do ácido monofluoracético usando hidróxido de sódio, com liberação de água. (E) substituição dos íons hidrogênio por sódio na estrutura do ácido monofluoracético, sem formação de água. .6. (ENEM-MEC) Decisão de asfaltamento da rodovia MG-010, acompanhada da introdução de espécies exóticas, e a prática de incêndios criminosos, ameaçam o sofisticado ecossistema do campo rupestre da reserva da Serra do Espinhaço. As plantas nativas desta região, altamente adaptadas a uma alta concentração de alumínio, que inibe o crescimento das raízes e dificulta a absorção de nutrientes e água, estão sendo substituídas por espécies invasoras que não teriam naturalmente adaptação para este ambiente, no entanto elas estão dominando as margens da rodovia, equivocadamente chamada de “estrada ecológica”. Possivelmentea entrada de espécies de plantas exóticas neste ambiente foi provocada pelo uso, neste empreendimento, de um tipo de asfalto (cimento-solo), que possui uma mistura rica em cálcio, que causou modificações químicas aos solos adjacentes à rodovia MG-010. Scientific American Brasil, ano 7, n.º 79, 2008 (adaptado). Essa afirmação baseia-se no uso de cimento-solo, mistura rica em cálcio que (A) inibe a toxicidade do alumínio, elevando o pH dessas áreas. (B) inibe a toxicidade do alumínio, reduzindo o pH dessas áreas. (C) aumenta a toxicidade do alumínio, elevando o pH dessas áreas. (D) aumenta a toxicidade do alumínio, reduzindo o pH dessas áreas. (E) neutraliza a toxicidade do alumínio, reduzindo o pH dessas áreas. .7. (ENEM-MEC) A cal (óxido de cálcio, CaO), cuja suspensão em água é muito usada como uma tinta de baixo custo, dá uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa é uma prática muito comum em praças públicas e locais privados, geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benéficos para a árvore. Disponível em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1/4/2010 (adaptado). A destruição do microambiente, no tronco de árvores pintadas com cal, é devida ao processo de (A) difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do microambiente e os intoxica. (B) osmose, pois a cal retira água do microambiente, tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos. (C) oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente. (D) aquecimento, pois a luz do Sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente. (E) vaporização, pois a cal facilita a volatilização da água para a atmosfera, eliminando os seres vivos do microambiente. ________________________________________________ *Anotações* CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 189 .8. (ENEM-MEC) Chuva ácida é o termo utilizado para designar precipitações com valores de pH inferiores a 5,6. As principais substâncias que contribuem para esse processo são os óxidos de nitrogênio e de enxofre provenientes da queima de combustíveis fósseis e, também, de fontes naturais. Os problemas causados pela chuva ácida ultrapassam fronteiras políticas regionais e nacionais. A amplitude geográfica dos efeitos da chuva ácida está relacionada principalmente com (A) a circulação atmosférica e a quantidade de fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre. (B) a quantidade de fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre e a rede hidrográfica. (C) a topografia do local das fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre e o nível dos lençóis freáticos. (D) a quantidade de fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre e o nível dos lençóis freáticos. (E) a rede hidrográfica e a circulação atmosférica. .9. (ENEM-MEC) As características dos vinhos dependem do grau de maturação das uvas nas parreiras porque as concentrações de diversas substâncias da composição das uvas variam à medida que as uvas vão amadurecendo. O gráfico a seguir mostra a variação da concentração de três substâncias presentes em uvas, em função do tempo. O teor alcoólico do vinho deve-se à fermentação dos açúcares do suco da uva. Por sua vez, a acidez do vinho produzido é proporcional à concentração dos ácidos tartárico e málico. Considerando-se as diferentes características desejadas, as uvas podem ser colhidas (A) mais cedo, para a obtenção de vinhos menos ácidos e menos alcoólicos. (B) mais cedo, para a obtenção de vinhos mais ácidos e mais alcoólicos. (C) mais tarde, para a obtenção de vinhos mais alcoólicos e menos ácidos. (D) mais cedo e ser fermentadas por mais tempo, para a obtenção de vinhos mais alcoólicos. (E) mais tarde e ser fermentadas por menos tempo, para a obtenção de vinhos menos alcoólicos. Texto para as questões 10 e 11. As informações abaixo foram extraídas do rótulo da água mineral de determinada fonte. ÁGUA MINERAL NATURAL Composição química provável em mg/L Sulfato de estrôncio 0,04 Sulfato de cálcio 2,29 Sulfato de potássio 2,16 Sulfato de sódio 65,71 Carbonato de sódio 143,68 Bicarbonato de sódio 42,20 Cloreto de sódio 4,07 Fluoreto de sódio 1,24 Vanádio 0,07 Características físico-químicas pH a 25 ºC 10,00 Temperatura da água na fonte 24 ºC Condutividade elétrica 4,40 x 10–4 ohms/cm Resíduo de evaporação a 180 ºC 288,00 mg/L CLASSIFICAÇÃO: “ALCALINO-BICARBONATADA, FLUORETADA, VANÁDICA” Indicadores ácido-base são substâncias que em solução aquosa apresentam cores diferentes conforme o pH da solução. O quadro abaixo fornece as cores que alguns indicadores apresentam à temperatura de 25 ºC. Indicador Cores conforme o pH Azul de bromotimol amarelo em pH 6,0; azul em pH 7,6 Vermelho de metila vermelho em pH 4,8; amarelo em pH 6,0 Fenolftaleína incolor em pH 8,2; vermelho em pH 10,0 Alaranjado de metila vermelho em pH 3,2; amarelo em pH 4,4 .10. (ENEM-MEC) Suponha que uma pessoa inescrupulosa guardou garrafas vazias dessa água mineral, enchendo-as com água de torneira (pH entre 6,5 e 7,5) para serem vendidas como água mineral. Tal fraude pode ser facilmente comprovada pingando-se na “água mineral fraudada”, à temperatura de 25 ºC, gotas de (A) azul de bromotimol ou fenolftaleína. (B) alaranjado de metila ou fenolftaleína. (C) alaranjado de metila ou azul de bromotimol. (D) vermelho de metila ou azul de bromotimol. (E) vermelho de metila ou alaranjado de metila. ________________________________________________ *Anotações* CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 190 .11. (ENEM-MEC) As seguintes explicações foram dadas para a presença do elemento vanádio na água mineral em questão: I. No seu percurso até chegar à fonte, a água passa por rochas contendo minerais de vanádio, dissolvendo-os. II. Na perfuração dos poços que levam aos depósitos subterrâneos da água, utilizaram-se brocas constituídas de ligas cromovanádio. III. Foram adicionados compostos de vanádio à água mineral. Considerando todas as informações do rótulo, pode-se concluir que apenas (A) a explicação I é plausível. (B) a explicação II é plausível. (C) a explicação III é plausível. (D) as explicações I e II são plausíveis. (E) as explicações II e III são plausíveis. .12. (ENEM-MEC) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO4. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu2+ da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são posteriormente processadas, e sua comercialização gera receita que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquímica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impurezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas. Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são (A) Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb. (B) Au, Pt e Ag. (C) Zn, Ni e Pb. (D) Au e Zn. (E) Ag e Pb. .13. (ENEM-MEC) De acordo com a legislação brasileira, são tipos de água engarrafada que podem ser vendidos no comércio para o consumo humano: água mineral: água que, proveniente de fontes naturais ou captadas artificialmente, possui composição química ou propriedades físicas ou físico-químicas específicas, com características que lhe conferem ação medicamentosa; água potável de mesa: água que, proveniente de fontes naturais ou captadas artificialmente, possui características que a tornam adequada ao consumo humano; água purificada adicionada de sais: água produzida artificialmente por meio da adição à água potável de sais de uso permitido, podendo ser gaseificada. Com base nessas informações, conclui-se que (A) os três tipos de água descritos na legislação são potáveis. (B) toda água engarrafada vendida no comércio é água mineral. (C) água purificada adicionada de sais é um produto natural encontrado em algumas fontes específicas. (D) a água potável de mesa é adequada para o consumo humano porque apresenta extensa flora bacteriana. (E) a legislação brasileira reconhece que todos os tipos de água têm ação medicamentosa. .14. (INEP-MEC) O índice de acidez da chuva (pH) pode ser medido por substâncias denominadas indicadores ácido-base, que em contato com a amostra de água da chuva podem mudar a sua coloração, conforme tabela a seguir. Indicador ácido-base Cor e pH Azul de bromotimol Amarelo em pH 6,0 Verde em pH entre 6,0 e 7,6 Azul em pH 7,6 Alaranjado de metila Vermelho em pH 3,1 Alaranjado em pH entre 3,1 e 4,4 Amarelo-laranja em pH 4,4 Fenolftaleína Incolor em pH 8,3 Rosa-claro em pH entre 8,3 e 10,0 Vermelho em pH 10,0 As chuvas que caem atualmente sobre as cidades têm sido ácidas, com pH em torno de 5,5, em consequência da emissão de dióxido de enxofre resultante da queima de combustíveis fósseis. Uma amostra dessa chuva em contato com a solução de (A) fenolftaleína ficará incolor. (B) azul de bromotimol ficará azul. (C) alaranjado de metila ficará vermelha. (D) azul de bromotimol ficará verde. (E) fenolftaleína ficará cor-de-rosa. CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 191 *MÓDULO 3* Soluções – Concentração de soluções Concentração nos líquidos As soluções são formadas pela união de duas ou mais substâncias, sendo sempre necessárias duas estruturas básicas: um solvente e um soluto. O conceito de concentração das soluções dá um parâmetro de medição e de referência que indique a proporção ou a quantidade de soluto presente. A concentração das soluções é indicada pela razão entre a quantidade de uma substância e o volume da solução em que tal soluto foi dissolvido. Temos diversas formas de expressar concentração. Uma delas equivale à razão entre a massa (m1) de um soluto e o volume da solução (V): C = m1/V. Essa forma de concentração pode ser representada pela razão entre a massa do sólido e o volume da solução: g/L. As unidades de representação de grandeza das concentrações podem variar, dependendo da situação, isto é, do interesse em expressar e identificar as substâncias com suas quantidades presentes. Assim, podem ser adotados alguns exemplos, como mg/L, g/m3, kg/m3. Também podemos representar a concentração das substâncias na forma percentual (% m/m) ou (% V/V). Isto é, a porcentagem de uma determinada substância em uma solução demonstra a quantidade proporcional dessa substância em relação ao equivalente a 100 partes da solução (em massa ou em volume). Vale destacar que é preciso utilizar sempre a mesma unidade de medida, tanto para o soluto quanto para o solvente, para obter uma relação percentual entre eles. Isso vale quando utilizamos como referência a massa, o volume ou a concentração em quantidade de matéria (quantidade de mols de uma substância). Por exemplo, em uma solução em que 20 g de sulfato de potássio (K2SO4) estão dissolvidos em 140 g de água (H2O), devemos somar as massas das duas substâncias para obter a massa da solução: 20 g de K2SO4 + 140 g de H2O = 160 g de solução Resolvendo uma regra de três simples, podemos obter a porcentagem de soluto (K2SO4) na solução, ou sua concentração percentual na mistura: 160 g de solução .......... 100% 20 g de soluto .................. x x = 12,5% (m/m) de soluto na solução. Assim, dos 160 g da solução, 12,5% da massa é composta de K2SO4. Também podemos calcular de forma simples a porcentagem de solvente (H2O): basta subtrair os 100% da soluçãodos 12,5% de soluto: o solvente equivale a 87,5% da massa da mistura. Sempre que aumentamos a quantidade das substâncias envolvidas em proporção idêntica, a concentração delas na solução permanece constante. Dessa forma, se dobrarmos a quantidade de K2SO4, para 40 g, e multiplicarmos também por 2 o volume de H2O, para 280 g, a concentração de sulfato de potássio segue sendo a mesma, de 12,5%. Para avaliar a concentração em quantidade de matéria de uma determinada substância em uma solução, usa-se como padrão a quantidade em mols, sempre tendo como referência 1 litro de solução. Para indicar, por exemplo, a presença de 2 mols de cloreto de sódio (NaCℓ) em 1 litro de água (H2O), vale a expressão 2 mol/L de NaCℓ. A expressão para a concentração em quantidade de matéria leva em conta as seguintes variáveis: Cn (concentração em quantidade de matéria); n1, (quantidade de matéria do soluto); e V (volume da solução em litros) — sendo que Cn = n1/V. Finalmente, é importante ressaltar que o volume a ser considerado no cálculo da concentração deve ser o da solução, e não o volume do solvente. Para calcular a concentração de uma substância em uma solução, é necessário fixar o padrão de grandeza das unidades de medida. O exemplo a seguir usa o grama por mililitro (g/mL), para uma mistura aquosa de 200 mL que contém 5 g de NaCℓ. Resolvendo uma regra de três simples: 200 mL — 5 g 1 mL — X X = 5 g/200 mL X = 0,025 g/mL Portanto, a concentração de NaCℓ na solução é de 0,025 g/mL. ESTÚDIO PINGADO Beber água do mar pode matar, pois a concentração de sais chega próximo de 4%, enquanto os sais presentes no sangue equivalem a 0,9%. Em razão da osmose, a solução mais concentrada em sais tende a puxar a água da solução menos concentrada para chegar a um equilíbrio. Então, em vez de absorver água, o organismo perde ainda mais líquido. CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 192 A concentração das substâncias é um parâmetro de medição e de referência para indicar a proporção ou a quantidade de soluto em uma solução. Equação: a concentração das soluções é indicada pela razão entre a massa de uma substância e o volume da solução. Em uma expressão, a concentração comum (C) de uma substância é equivalente à razão entre a massa (m1) de um soluto e o volume da solução (V): C = m1/V. Porcentagem de concentração: é possível representar a concentração das substâncias na forma percentual. Isto é, a porcentagem de determinada substância em uma solução demonstra a quantidade proporcional dessa substância em relação ao equivalente a 100 partes da solução. Exemplos de unidades de medida: grama por litro (g/L), mol por litro (mol/L), quilograma por metro cúbico (kg/m3), grama por mol (g/mol), ppm (partes por milhão) e ppb (partes por bilhão). Diluir uma solução significa reduzir a concentração do soluto em uma mistura a partir do aumento do volume do solvente. Como o volume da solução aumenta, mas a quantidade de soluto permanece a mesma, a concentração desse último é reduzida, pois diminui sua proporção em relação ao volume total da solução. A titulação é o processo pelo qual é possível medir a quantidade desconhecida de uma substância (titulado) em uma solução, por meio da adição à mistura de uma quantidade específica de uma segunda substância (titulante). Isso é possível porque conhecemos os efeitos dessa segunda substância e as proporções de reação em relação ao primeiro elemento da mistura. *ATENÇÃO, ESTUDANTE!* Para complementar o estudo deste Módulo, utilize seu LIVRO DIDÁTICO. *********** ATIVIDADES *********** Texto para as questões de 1 a 3. Água que mata A grande concentração de sais na água do mar faz com que ela seja inviável para o consumo humano Grande parte da água do planeta está nos oceanos e não serve para nosso consumo. O problema é a quantidade exagerada de sais, principalmente o cloreto de sódio. Apenas 0,9% do nosso sangue é composto de sais, enquanto nos oceanos a concentração é de cerca de 4%. Se uma pessoa ingere esse líquido, seu intestino recebe uma quantidade de sal muito maior do que a que existe no sangue que circula pelos vasos da parede do tubo digestivo. A solução mais concentrada em sais tende a puxar a água da solução menos concentrada para tentar chegar a um equilíbrio. Como a membrana que compõe os vasos sanguíneos não permite a passagem de partículas sólidas, o sal fica retido no plasma do sangue. Assim, ocorre a desidratação. Para que a concentração do sangue volte ao normal, é necessário água pura (ou o soro fisiológico). Para complicar ainda mais a situação, alguns sais, principalmente o magnésio, irritam a mucosa do intestino. É diarreia na certa! Esse processo é desencadeado por qualquer quantidade ingerida de água do mar. Mas, claro, quanto maior o volume, maior o efeito. Portanto, se você beber um golinho de água enquanto nada no mar, não se preocupe: você não vai morrer. CONSUMO INDIRETO Três formas de beber água do mar sem passar mal Destilando água do mar: Coloque água salgada até a metade de um recipiente e cubra-o com um pedaço de plástico. Depois de algum tempo, você notará que o plástico estará cheio de gotinhas — essa água não tem sal. Aproveite as gotas e repita o processo, se possível com vários potes. Absorvendo água de peixe: Peixes também podem fornecer um pouco de água. Segundo o instrutor de mergulho Vagner Marretti, especialista em sobrevivência no mar, alguns guias de sobrevivência garantem que ao espremer um peixe com um pano se consegue água não salgada. Você pode ainda mastigar a carne crua. Aproveitando a água da chuva: A água da chuva costuma ser a salvação dos náufragos: no mar, as chuvas são mais abundantes que em terra firme e, longe dos centros urbanos, sua água é quase pura. Para captá-la, faça um reservatório usando uma lona ou qualquer tecido impermeável. Mundo Estranho, nov. 2005 (adaptado). CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 193 .1. (AED-SP) Por que beber água do mar acaba sendo pior para o organismo humano do que ficar sem água? ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ .2. (AED-SP) Explique como a osmose tende a compensar as diferentes concentrações de sais entre a água do mar e o sangue. ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ .3. (AED-SP) Por que é possível consumir, sem problema, a água que evapora de um recipiente com água salgada do mar e se condensa em alguma superfície? ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ .4. (ENEM-MEC) Analise a figura. Disponível em: http://www.alcoologia.net. Acesso em: 15/7/2009 (adaptado). Supondo que seja necessário dar um título para essa figura, a alternativa que melhor traduziria o processo representado seria: (A) Concentração média de álcool no sangue ao longo do dia. (B) Variação da frequência da ingestão de álcool ao longo das horas. (C) Concentração mínima de álcool no sangue a partir de diferentes dosagens. (D) Estimativa de tempo necessário para metabolizar diferentes quantidades de álcool. (E) Representação gráfica da distribuição de frequência de álcool em determinada hora do dia. .5. (ENEM-MEC) O álcool hidratado utilizado como combustível veicular é obtido por meio da destilação fracionada de soluções aquosas geradas a partir da fermentação de biomassa. Durante a destilação, o teor de etanol da mistura é aumentado, até o limite de 96% em massa. Considere que, em uma usina de produção de etanol, 800 kg de uma mistura etanol/água com concentração 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100 kg de álcool hidratado 96% em massa de etanol. A partir desses dados, é correto concluir que a destilação em questão gerou um resíduo com uma concentração de etanol em massa (A) de 0%. (B) de 8,0%. (C) entre 8,4% e 8,6%. (D) entre 9,0% e 9,2%. (E) entre 13% e 14%. .6. (ENEM-MEC) A lavoura arrozeira na planície costeira da Região Sul do Brasil comumente sofre perdas elevadas devido à salinização da água de irrigação, que ocasiona prejuízos diretos, como a redução de produção da lavoura. Solos com processo de salinização avançado não são indicados, por exemplo, para o cultivo de arroz. As plantas retiram a água do solo quando as forças de embebição dos tecidos das raízes são superiores às forças com que a água é retida no solo. WINKEL. H. L.; TSCHIEDEL, M. Cultura do arroz: salinização de solos em cultivos de arroz. Disponível em: http://agropage.tripod.com/saliniza.hml. Acesso em: 25/6/2010 (adaptado). A presença de sais na solução do solo faz com que seja dificultada a absorção de água pelas plantas, o que provoca o fenômeno conhecido por seca fisiológica, caracterizado pelo(a) CNQ Química _________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________ SEE-AC Coordenação de Ensino Médio CNQ Química 194 (A) aumento da salinidade, em que a água do solo atinge uma concentração de sais maior que a das células das raízes das plantas, impedindo, assim, que a água seja absorvida. (B) aumento da salinidade, em que o solo atinge um nível muito baixo de água, e as plantas não têm força de sucção para absorver a água. (C) diminuição da salinidade, que atinge um nível em que as plantas não têm força de sucção, fazendo com que a água não seja absorvida. (D) aumento da salinidade, que atinge um nível em que as plantas têm muita sudação, não tendo força de sucção para superá-la. (E) diminuição da salinidade, que atinge um nível em que as plantas ficam túrgidas e não têm força de sudação para superá-la. .7. (ENEM-MEC) O despejo de dejetos de esgotos domésticos e industriais vem causando sérios problemas aos rios brasileiros. Esses poluentes são ricos em substâncias que contribuem para a eutrofização de ecossistemas, que é um enriquecimento da água por nutrientes, o que provoca um grande crescimento bacteriano e, por fim, pode promover escassez de oxigênio. Uma maneira de evitar a diminuição da concentração de oxigênio no ambiente é (A) aquecer as águas dos rios para aumentar a velocidade de decomposição dos dejetos. (B) retirar do esgoto os materiais ricos em nutrientes para diminuir a sua concentração nos rios. (C) adicionar bactérias anaeróbicas às águas dos rios para que elas sobrevivam mesmo sem o oxigênio. (D) substituir produtos não degradáveis por biodegradáveis para que as bactérias possam utilizar os nutrientes. (E) aumentar a solubilidade dos dejetos no esgoto para que os nutrientes fiquem mais acessíveis às bactérias. .8. (ENEM-MEC) Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vive em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a 20 ºC) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água. BAIRD, C. Química Ambiental. Ed. Bookmam, 2005 (adaptado). Dados: Massas molares em g/mol: C = 12; H = 1; O = 16. Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH2O e massa molar igual a 30 g/mol) sejam dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada?
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