UNESP 2004 Química - Questões

Segundo a Portaria do Ministério da Saúde MS nº 1.469, de 29 de dezembro de 2000, o valor máximo permitido (VMP) da concentração do íon sulfato $(\text{SO}^{2-}_4)$, para que a água esteja em conformidade com o padrão para consumo humano, é de $250\ mg\cdot L^{-1}$. A análise da água de uma fonte revelou a existência de íons sulfato numa concentração de $5\cdot {10}^{-3}\ mol\cdot L^{-1}$. Massas molares: $Ca=40,0\ g\cdot mol^{-1}$; $O= 16,0\ g\cdot mol^{-1}$; $S = 32,0\ g\cdot mol^{-1}$.

1. a) Verifique se a água analisada está em conformidade com o padrão para consumo humano, de acordo com o VMP pelo Ministério da Saúde para a concentração do íon sulfato. Apresente seus cálculos.
   

2. b) Um lote de água com excesso de íons sulfato foi tratado pela adição de íons cálcio até que a concentração de íons $SO^{2-}_4$ atingisse o VMP. Considerando que o $K_{ps}$ para o $CaSO_4$ é $2,6\cdot {10}^{-5}$, determine o valor para a concentração final dos íons $Ca^{2+}$ na água tratada. Apresente seus cálculos.
   

O soro glicosado é uma solução aquosa contendo 5% em massa de glicose $(C_6H_{12}O_6)$ e isotônica em relação ao sangue, apresentando densidade aproximadamente igual a $1\ g\cdot mL^{-1}$.

1. a) Sabendo que um paciente precisa receber 80g de glicose por dia, que volume desse soro deve ser ministrado diariamente a este paciente?
   

2. b) O que aconteceria com as células do sangue do paciente caso a solução injetada fosse hipotônica? Justifique sua resposta, utilizando as propriedades coligativas das soluções.
   

O esmalte dos dentes é constituído por um material pouco solúvel em água. Seu principal componente é a hidroxiapatita [$\text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{OH}$] e o controle do pH da saliva - normalmente muito próximo de 7 - é importante para evitar o desgaste desse esmalte, conforme o equilíbrio apresentado a seguir.

$$\text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{OH}_{(s)}+ 4\ \text{H}^+_{(aq)}\ \leftrightarrows \ 5\ \text{Ca}^{2+}_{(aq)} + 3\ \text{HPO}^{2-}_{4(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)}$$

1. a) Sabendo que, cerca de dez minutos após a ingestão de um refrigerante com açúcar, o pH da saliva pode alcançar, aproximadamente, o valor 5, e que $pH = -\log\ [H^+]$, calcule quantas vezes a concentração de $H^+$ na saliva nesta situação é maior do que o normal. Apresente seus cálculos.
   

2. b) Explique, considerando o equilíbrio apresentado e o Princípio de Le Chatelier, o efeito da diminuição do pH sobre o esmalte dos dentes.
   

Uma solução aquosa de iodo apresenta coloração marrom devido à formação de $I^-_3$ na solução $$\text{I}_{2(aq)} + \text{I}_{2(aq)}\ \rightleftarrows \ \text{I}^-_{3(aq)}.$$ Com a adição de excesso de zinco metálico, a coloração dessa solução desaparece devido a uma reação de óxido-redução que leva ao consumo da espécie $I_{2}$, que não mais estará disponível para a formação da espécie colorida.

Considere o equilíbrio e as semirreações de óxido-redução apresentados a seguir.

$$\text{Zn}^0_{(s)} + \text{I}_{2(aq)}\ \leftrightarrows \ \text{Zn}^+_{2(aq)} + 2\ \text{I}^-_{(aq)}$$ Marrom (devido ao $I^-_3)$ incolor $$\begin{array}{cll} \text{ClO}^-_{(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(I)}\ +2e^-\ \ \leftrightarrows\ \ \text{Cl}^-_{(aq)}+\ 2\ \text{OH}^-_{(aq)} & & E_0= +0,84\ V\\ \text{I}_{2(aq)} + 2e^-\ \ \leftrightarrows\ \ 2\text{I}^-_{(aq)} & & E_0= +0,54\ V\\ \end{array}$$

1. a) Considerando que todo o iodo foi consumido e que o zinco restante foi separado da solução, o que acontecerá se a ela adicionarmos solução de hipoclorito $(ClO^-)$? Justifique apresentando seus cálculos.
   

2. b) Com base nas informações fornecidas, o que aconteceria ao $Zn^0$ se ele fosse adicionado a uma solução aquosa de $NaClO$? Justifique sua resposta.
   

O iodo 131 $(^{131}_{53}I)$ ainda é muito utilizado como traçador radioativo para exames da glândula tireoide. Entretanto, nos últimos anos vem sendo substituído pelo iodo 123 $(\ ^{123}_{53}I)$, tão eficiente quanto o iodo 131 para essa finalidade, e que passou a ser produzido no Brasil pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN. A substituição pelo$\ ^{123}_{53}I$ traz vantagens para os pacientes e para o meio ambiente, pois a radiação $\gamma$ produzida é de menor energia, não há emissão de partículas $\beta$ e a meia-vida é menor.

Sabe-se que a partícula $\beta$ corresponde a um elétron $(^0_{-1}e)$, que a radiação $\gamma$ é um tipo de radiação eletromagnética — como o é a luz - e que os processos ocorrem de acordo com as informações apresentadas nos esquemas a seguir. $$\ ^{131}_{53}I\ \to \ ^y_x\text{Xe}+\beta + \gamma \ \text{com}\ E_{\beta}=0,61\ \text{MeV},\ E_{\gamma}=364\ \text{keV e}\ t_{1/2}=8\ \text{dias}$$ $$\ ^{123}_{53}I\ \to\ ^{123}_{53}I+\gamma \ \text{com}\ E_{\gamma}=159\ \text{keV e}\ t_{1/2}=1/2\ \text{dia}$$

1. a) Determine o número de prótons e de nêutrons existentes em cada átomo de iodo 131 e em cada átomo de xenônio produzido.
   

2. b) Sabendo que as técnicas empregadas nesse tipo de exame se baseiam na medida da quantidade de radiação emitida em um determinado intervalo de tempo, explique por que são necessárias menores quantidades de átomos do isótopo radioativo quando se utiliza em$\ ^{123}_{53}I$ substituição ao $\ ^{131}_{53}I$