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Temas ENEM 2016 Água a molécula da vida Professor Marcos Antonio Maiores informações e descobertas Acesse: www.saberexatas.moodlelivre.com.br www.saberexatas.blogspot.com SABER EXATAS ___________________________________________________________________________ www.saberexatas.moodlelivre.com ___________________________________________________________________________ MELHOR LER ANTES DE USAR Esta apostila faz parte da série temas do ENEM, e compõem o projeto saber exatas, que é uma iniciativa que visa tornar prazeroso e inteligível o estudo das ciências exatas, pois acreditamos que tudo aquilo que não entendemos não é prazeroso e, portanto, deixamos de lado, atualmente além do material que está em suas mãos, você também pode nos encontrar na internet em três endereços virtuais: nossa plataforma virtual de aprendizado www.saberexatas.moodlelivre.com , nosso blog www.saberexatas.blogspot.com e nosso site http://marcosexatas.wixsite.com/saberexatas , e ainda em nossa salinha como foi carinhosamente apelidada pelos nossos alunos, que está instalada em Suzano. Ao criar este material alguns princípios básicos foram levados em conta, o principal deles é sem dúvida o respeito, em cada linha escrita procurei respeitar o ritmo de cada estudante, valorizando os avanços, motivando e incentivando o gosto pelo estudo. Durante os seus estudos você vai perceber algumas palavras ou frases grifadas em verde, foi a forma que encontrei para mostrar que vale a pena aprofundar no tema grifado, e que por isso serão tratados com maiores detalhes em próximas edições. Neste edição estou dando enfoque especial no ENEM, porém não significa que você não possa utilizá-lo para estudar para os principais vestibulares. Nas páginas que seguem você encontrará exercícios resolvidos do ENEM, que estão nas seções AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA, com dicas de como aproveitar as informações fornecidas pelo enunciado, e comentários das respostas. Você vai ver que muitas vezes uma boa leitura e interpretação basta para resolver a questão. Para facilitar seus estudos comecei explicando da base, ou seja o que considero básicas sobre o tema, e fui me aprofundando nas seções ALGO MAIS SOBRE, onde pode-se encontrar assuntos sempre presentes nas provas do ENEM e vestibulares. Não poderiam faltar questões para você testar seus conhecimentos, no final desta edição estão os gabaritos destes exercícios que estão na seção AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA. Algumas Informações sobre o Professor autor da série temas do ENEM: Prof. Marcos Antonio Vasco de Almeida Técnico em Química, pela Cefet- Al; Licenciado em Química, Pela USP; Pedagogo pela UNICID Pós graduando em docência em ensino superior pela UBC. SABER EXATAS ___________________________________________________________________________ www.saberexatas.moodlelivre.com ___________________________________________________________________________ A recente história do ENEM, e outros vestibulares revela que o tema água é sempre presente nos exames, não só em Química, mas em diversas matérias, nesta apostila vamos abordar algumas informações sobre a água, porém focaremos desta vez apenas aspectos Químicos. A FORMAÇÃO DA MOLÉCULA DA ÁGUA A água é uma substância formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio (H2O), como você pode observar a molécula da água é formados por três átomos de dois diferentes elementos Químicos o Hidrogênio (H) Oxigênio (O). Esses elementos unem-se para formar a molécula da água através das chamadas ligações covalentes ou moleculares, que se caracterizam pelo compartilhamento de elétrons presentes na camada de valência para adquirir estabilidade. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA A água possui massa molar 18g/mol, possui molécula polar, muitas vezes é chamada de solvente universal. Anteriormente vimos como é formada a molécula de água, mas para formar á agua que vemos nos mares, rios ou até em um refrescante copo com água, é necessário que as moléculas de água juntem- se, isso ocorre por ligações entre as moléculas chamadas de ligações de hidrogênio essas ligações acontecem em virtude da atração exercida pelos átomos de oxigênio aos átomos de hidrogênio das moléculas vizinhas. PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA A água possui ponto de fusão igual a 0°C, ponto de ebulição 100°C. A água, quando comparada com várias outras substâncias, é que menos varia sua temperatura em função da quantidade de calor fornecida ou retirada, ou seja a que possui o maior calor específico, que corresponde a 1 cal/g.ºC. Há um outro fato muito interessante sobre a água e como sua densidade varia em relação a temperatura, este fato é chamado comportamento anômalo da água, e consiste no seguinte, á agua no estado sólido possui menor densidade que no estado líquido, fato que ocorre de forma contrária na grande maioria das substâncias, a densidade da água tem valor em torno de 1g/cm 3 , mas como já dito este valor varia de acordo com a temperatura, mas nas provas do ENEM, você não deve se preocupar em decorar valores de densidade. A ÁGUA NO CORPO HUMANO Para começo de história a água exerce importante papel como solvente, ou seja facilitando muito as diversas reações químicas que nos mantém vivos. Além dessa importante função ela também atua em: eliminação de substâncias tóxicas; importante componente do plasma sanguíneo, sendo, portanto, participante no transporte de nutrientes, oxigênio e sais minerais para as células; regulação da temperatura do corpo. O CICLO DA ÁGUA O ciclo da água, ou ciclo hidrológico funciona da seguinte forma: A água evapora dos oceanos, lagos e rios (estado líquido), e para isso usa o calor do sol e ação dos ventos. No estado gasoso o vapor de água, que é mais leve que o ar, por isso sobe até a atmosfera, se acumulando nas nuvens. Quando as massas de ar frio atingem essas nuvens, o vapor de água contido nelas se condensa, transformando-se em gotículas de água que voltam à superfície em forma de chuva. Ao chegar novamente no solo onde há vegetação, parte é utilizada pelas plantas, e o restante vai para os rios, os lagos, e a formação dos lençóis de água. E a partir daí, o ciclo recomeça. Agora que já conhecemos melhor essa substância química tão importante na natureza vamos ver como este tema é abordado no ENEM. QUESTÃO COMENTADA SABER EXATAS ___________________________________________________________________________ www.saberexatas.moodlelivre.com ___________________________________________________________________________ A questão que você vai ler a seguir é um bom exemplo do tema água . No enunciado fica evidente duas formas de abordagem, sob o aspecto da poluição, e da utilização deste recurso pelo homem, como se costuma dizer nos meios acadêmicos, pelos elaboradores de questões “ a água como produto industrial”. Fique atento a estes temas! Mas vamos a questão. (ENEM 2015) A indústria têxtil utiliza grande quantidade de corantes no processo de tingimento dos tecidos. O escurecimento das águas dos rios causado pelo despejo desses corantes pode desencadear uma série de problemas no ecossistema aquático. Considerando esse escurecimento das águas, o impacto negativo inicial que ocorre é o(a): a) eutrofização b) proliferação de algas. c) inibição da fotossíntese. d) fotodegradação da matéria orgânica. e) aumento da quantidade de gases dissolvidos Resolução :A presença de corantes na água reduz a penetração de luz trazendo, inicialmente, uma redução na fotossíntese Resposta alternativa C. Colocar a resposta e um comentário é fácil, mas ensinar como usar o enunciado para descobrir a resposta só nos fazemos, veja a seguir enunciado comentado. Preste atenção nos trechos em vermelho. O primeiro trecho em destaque é: “O escurecimento das águas”, luz lembra fotossíntese. O segundo trecho é “o impacto negativo inicial” que nos ajuda a resolver a questão, já que a eutrofização é uma consequência de longo prazo. A propósito, vamos lembrar o que é eutrofização? EUTROFIZAÇÃO È o processo de poluição de corpos d´água, como rios e lagos, os lagos e rios vítimas deste processo acabam adquirindo uma coloração turva e ficam com níveis baixíssimos de oxigênio dissolvido na água. È causado pelo acúmulo de nutrientes dissolvidos na água, na maioria provenientes da ação indiscriminada do homem. O excesso de nutrientes provoca o desenvolvimento exagerado das vegetações aquáticas , especialmente as algas. Isso provoca a morte de diversas espécies animais e a longo prazo vegetais, já que a falta de oxigênio provoca a extinção da vida, e tem um altíssimo impacto para os ecossistemas aquáticos. AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA 1.(ENEM 2010) 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 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. QUESTÃO COMENTADA (ENEM 2015) Pesticidas são substâncias utilizadas para promover o controle de pragas. No entanto, após sua aplicação em ambientes abertos, alguns pesticidas organoclorados são arrastados pela água até lagos e rios e, ao passar pelas guelras dos peixes, podem difundir-se para seus tecidos lipídicos e lá se acumularem. A característica desses compostos, responsável pelo processo descrito no texto, é o(a) a) baixa polaridade. b) baixa massa molecular. c) ocorrência de halogênios. SABER EXATAS ___________________________________________________________________________ www.saberexatas.moodlelivre.com ___________________________________________________________________________ d) tamanho pequeno das moléculas. e) presença de hidroxilas nas cadeias. Resolução Resposta alternativa A Novamente a correta leitura, com atenção aos detalhes é decisivo para acertar a questão. Preste atenção aos trechos destacados na questão: “são arrastados pela água” a água só arrasta o que não consegue dissolver. “se acumularem” só é possível o acúmulo , por que é insolúvel. Por fim basta lembrar que a água é um solvente polar, e da regra de ouro “polar dissolve polar, e apolar dissolve apolar”. Logo, se essa substância foi arrastada e se acumulou como diz o enunciado, concluímos que ela tem baixa polaridade. Agora é uma boa oportunidade para você conhecer algumas substâncias polares e apolares, então vamos lá. Substâncias polares Substâncias apolares Etanol Gasolina Sal de cozinha Óleos e Gorduras Ácido clorídrico Benzeno Tabela 1: Substâncias polares e apolares ALGO MAIS SOBRE... Você seria capaz de dizer como o detergente e o sabão são capazes de se dissolver em água, e também dissolver gorduras e óleos? Nunca deve ter pensado nisso não é mesmo? Mas agora que estamos falando nisso, vamos descobrir? O detergente, que também pode ser chamado de tensoativo, é formado por moléculas cuja estrutura possui uma parte hidrofílica (solúvel em água), e outra parte lipofílica (solúvel em gorduras e óleos e não em água). Outra coisa importante é que quanto mais longa a molécula, mais eficiente é a ação detergente. Figura 1 Molécula de sabão AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA 2.(ENEM 2014) A capacidade de limpeza e a eficiência de um sabão dependem de sua propriedade de formar micelas estáveis, que arrastam com facilidade as moléculas impregnadas no material a ser limpo. Tais micelas têm em sua estrutura partes capazes de interagir com substâncias polares, como a água, e partes que podem interagir com substâncias apolares, como as gorduras e os óleos. A substância capaz de formar as estruturas mencionadas é a) C18H36. b) C17H33COONa. c) CH3CH2COONa. d) CH3CH2CH2COOH. e) CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH2. QUESTÃO COMENTADA (ENEM 2014) Para impedir a contaminação microbiana do suprimento de água, deve-se eliminar as emissões de efluentes e, quando necessário, tratá-lo com desinfetante. O ácido hipocloroso (HClO), produzido pela reação entre cloro e água, é um dos compostos mais empregados como desinfetante. Contudo, ele não atua somente como oxidante, mas também como um ativo agente de cloração. A presença de matéria orgânica dissolvida no suprimento de água clorada pode levar à formação de clorofórmio (CHCl3) e outras espécies orgânicas cloradas tóxicas. Visando eliminar da água o clorofórmio e outras moléculas orgânicas, o tratamento adequado é a: a) filtração, com o uso de filtros de carvão ativo. b) fluoretação, pela adição de fluoreto de sódio. c) coagulação, pela adição de sulfato de alumínio. d) correção do pH, pela adição de carbonato de sódio. e) floculação, em tanques de concreto com a água em movimento. SABER EXATAS ___________________________________________________________________________ www.saberexatas.moodlelivre.com ___________________________________________________________________________ Resposta Alternativa A Esta questão exige o conhecimento prévio sobre o tratamento de água, neste processo a água passa pela filtração com carvão ativado para a remoção das moléculas orgânicas indesejáveis, que podem provocar odores e reações secundárias, como a citada no enunciado. ALGO MAIS SOBRE... O carvão ativado possui poros, parece uma esponja, só que seus “furinhos” são muitas vezes menores e por isso tem a capacidade de coletar seletivamente gases, líquidos e impurezas no interior dos seus poros, sendo por isso utilizado em sistemas de filtragem. Veja algumas aplicações: tratamento de água, tratamento de efluentes, adsorção de gases: o carvão ativado é usado para filtrar gases tóxicos resultantes de processos industriais. Um outro tema muito importante no ENEM é o tratamento de água e afluentes, mas ai é assunto para a nossa próxima apostila, não perca. AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA 3.(ENEM 2009)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 deágua necessário para o abastecimento ou pela falta de distribuição dessa água. 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 QUESTÃO COMENTADA (ENEM 2014) A elevação da temperatura das águas de rios, lagos e mares diminui a solubilidade do oxigênio, pondo em risco as diversas formas de vida aquática que dependem desse gás. Se essa elevação de temperatura acontece por meios artificiais, dizemos que existe poluição térmica. As usinas nucleares, pela própria natureza do processo de geração de energia, podem causar esse tipo de poluição. Que parte do ciclo de geração de energia das usinas nucleares está associada a esse tipo de poluição? a) Fissão do material radioativo. b) Condensação do vapor-d'água no final do processo. c) Conversão de energia das turbinas pelos geradores. d) Aquecimento da água líquida para gerar vapor- d'água. e) Lançamento do vapor-d’água sobre as pás das turbinas. QUESTÃO COMENTADA (ENEM 2014) Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia de que seja uma protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a enzima age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém a) cubo de batata em solução com pH = 9. b) pedaço de carne em solução com pH = 5. c) clara de ovo cozida em solução com pH = 9. d) porção de macarrão em solução com pH = 5. e) bolinha de manteiga em solução com pH = 9. Esta questão exige como a maioria das questões do ENEM muita atenção na leitura. Além de uma boa interpretação, o aluno deve saber que existe uma escala de PH, que varia de 0 á 14, e que valores inferiores a 7 indicam um meio ácido. Veja o trecho do enunciado que resolve a questão. “protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida” Sabemos que uma protease gástrica (enzima digestiva) age na digestão de proteínas em meio ácido (estômago). Então a hipótese do pesquisador será SABER EXATAS ___________________________________________________________________________ www.saberexatas.moodlelivre.com ___________________________________________________________________________ confirmada se a enzima agir no tubo de ensaio que contém um pedaço de carne (rico em proteínas) em solução com pH = 5,0 (meio ácido). ALGO MAIS SOBRE... Acidez e basicidade Para medir o grau de acidez e de basicidade das soluções, podemos usar uma escala chamada de pH, indiretamente através da escala podemos determinar valores de pOH. Na escala de pH os valores que começam em zero (0), e são inferiores a 7 indicam meios ácidos, valores iguais a 7 indicam uma solução neutra, nem ácida, nem básica e valores maiores que 7 até 14 são básicas. Para calcular o pH usamos a seguinte formula matemática: pH = - log [H + ] O termo [H + ] significa concentração de cátions hidrogênio, que dão caráter ácido as soluções. Desta fórmula tiramos uma importante conclusão: “ Quanto maior o valor de pH, menos ácida é a solução”. Podemos relacionar o pH e o pOH, porém é bom antes você conhecer a fórmula para calcular o pOH. pOH = - log [OH-] Para entender melhor veja o cálculo do pH e pOH (potencial hidroxiliônico) para concentrações numericamente iguais de ânions hidroxilas (OH - ) e cátions hidrogênio (H + ) de valor igual a 1,0 . 10 -7 mols/L pH = - log [H+] pOH = - log [OH-] pH = - log 1,0 . 10 -7 pOH = - log 1,0 . 10 -7 pH = 7 pOH = 7 Vamos aproveitar a oportunidade para apresentar uma outra importante relação matemática entre o pH e o pOH, veja: pH + pOH = 14 AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA 4. (ENEM 2007) 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 captada 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 captada 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) 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. 5. (ENEM 1998) O pH informa a acidez ou a basicidade de uma solução. A escala abaixo apresenta a natureza e o pH de algumas soluções e da água pura, a 25°C. Uma solução desconhecida estava sendo testada no laboratório por um grupo de alunos. Esses alunos decidiram que deveriam medir o pH dessa solução como um dos parâmetros escolhidos na identificação da solução. Os resultados obtidos estão na tabela abaixo. Da solução testada pelos alunos, o professor retirou 100ml e adicionou água até completar 200ml de solução diluída. O próximo grupo de alunos a medir o pH deverá encontrar para o mesmo: a) valores inferiores a 1,0. b) os mesmos valores. c) valores entre 5 e 7. d) valores entre 5 e 3. e) sempre o valor 7. GABARITOS AGORA É COM VOCÊ, RESOLVA 1.b 2.b 3.d 4.a 5.c
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