Em artigo na revista “Nature”, pesquisadores da Universidade de Delaware, noticiam que o enxofre “aprisiona” metais tóxicos, como o cobre (45%) e o zinco (20%), em água na forma de ligações dativas, evitando a entrada destes metais tóxicos na cadeia alimentar dos seres vivos. Analise as afirmativas a seguir e marque a opção correta:
a) a relação 45 \% - Cu e 20% - Zn é uma expressão de concentração volume/volume.
b) esses metais são “aprisionados” porque as ligações dativas são estáveis quimicamente.
c) a presença desses metais, em água, aumenta a basicidade do meio ambiente.
d) a estabilidade da ligação dativa é determinada pelas forças de van der Waals.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
  • O enunciado informa que o enxofre “aprisiona” metais tóxicos na água e cita números: 45\% para cobre e 20\% para zinco.
  • Apresenta quatro afirmativas (a, b, c, d) e pede que eu marque a opção correta entre elas.
Informações úteis do enunciado a considerar:
  • Há percentuais 45\% e 20\% associados a metais ( \mathrm{Cu} e \mathrm{Zn}).
  • Fala-se de “ligações dativas” envolvendo enxofre e metais.
  • Há menções implícitas sobre estabilidade química, efeito sobre a basicidade do meio e forças que determinam estabilidade.
O que é pedido: analisar cada afirmativa e escolher qual está correta.

Passo 2

Analisando a afirmativa (a): “a relação 45\% - Cu e 20\% - Zn é uma expressão de concentração volume/volume.”
Primeiro, o que é porcentagem volume/volume ( \%\\ \text{v/v})?
  • \%\\ \text{v/v} significa “volume de soluto por volume de solução”, por exemplo 1\%\\ \text{v/v} = 1\\ \text{mL} de soluto por 100\\ \text{mL} de solução. É usada quando o soluto e a solução são líquidos miscíveis (ex.: álcool em água).
Por que a porcentagem de um metal dissolvido não costuma ser v/v?
  • Metais na água aparecem como íons ou complexos (quantidades em massa ou em mols), não como um volume bem definido de metal líquido. Portanto se alguém reporta que 45\% do metal foi “aprisionado”, isso normalmente refere-se a fração percentual (massa, mols ou porcentagem de ocorrência relativa), não a uma porcentagem volume/volume.
  • Conclusão: a afirmativa (a) está errada: não faz sentido interpretar automaticamente esses números como \%\\ \text{v/v}.

Passo 3

Afirmativa (b): “esses metais são ‘aprisionados’ porque as ligações dativas são estáveis quimicamente.”
O que é ligação dativa (ligação coordenada)?
  • É um tipo de ligação covalente em que ambos os elétrons compartilhados na ligação vêm do mesmo átomo (o doador). Escrevendo de forma simples: o átomo doador (com par de elétrons não-ligantes) doa esse par para um átomo aceitador (normalmente um cátion metálico) formando uma ligação coordenada.
  • Notação comum: \mathrm{L:\; +\; M^{n+} \rightarrow [M\leftarrow L]^{(n-)} } — aqui L é o ligante (doa par de elétrons) e M^{n+} é o metal.
Por que o enxofre “aprisiona” metais?
  • O enxofre em compostos orgânicos ou em sulfetos tem pares de elétrons livres (lone pairs) que podem doar para cátions metálicos formando complexos coordenados com caráter covalente/eletrostático.
  • Esses complexos reduzem a concentração de íons metálicos livres na água (a forma mais biodisponível e tóxica), pois o metal fica ligado ao enxofre em um complexo relativamente estável. Menos íon livre = menos entrada na cadeia alimentar.
  • Além disso, existe um princípio prático chamado HSAB (Hard and Soft Acids and Bases): o enxofre é uma base “macia” (soft) e tende a formar complexos fortes com ácidos metálicos “macios” (soft) ou “borderline” — cobre e, em parte, zinco têm afinidade por enxofre. Isso aumenta a estabilidade do complexo.
Portanto, afirmar que a aprisionamento ocorre porque as ligações dativas são quimicamente estáveis é uma boa descrição prática e está correta em essência.

Passo 4

Afirmativa (c): “a presença desses metais, em água, aumenta a basicidade do meio ambiente.”
O que acontece na água quando cátions metálicos estão presentes?
  • Muitos cátions metálicos formam complexos aquosos \mathrm{M(H_2O)_n^{z+}}. Esses complexos podem sofrer hidrólise, doando um próton da molécula de água coordenada:
\mathrm{M(H_2O)_n^{z+} \rightleftharpoons M(OH)(H_2O)_{n-1}^{(z-1)+} + H^+}.
  • Essa reação libera \mathrm{H^+} na solução, o que tende a diminuir o pH (ou seja, tornar o meio mais ácido), não mais básico.
Logo, a presença de cátions metálicos solúveis em geral tende a acidificar ligeiramente, e não a aumentar a basicidade. A afirmativa (c) é falsa.

Passo 5

Afirmativa (d): “a estabilidade da ligação dativa é determinada pelas forças de van der Waals.”
O que são forças de van der Waals?
  • Forças de van der Waals são interações fracas (dipolo-induzido, dispersão de London, dipolo-dipolo) entre moléculas ou átomos. São importantes para atrações físicas fracas entre moléculas neutras.
O que determina a estabilidade de uma ligação dativa?
  • A estabilidade de uma ligação coordenada depende principalmente da interação eletrônica entre o ligante e o metal: compartilhamento de par de elétrons, atração eletrostática entre o cátion e o ligante, energia de coordenação, efeitos químicos específicos (como o caráter covalente parcial, teoria do campo de ligantes, e princípios HSAB). Essas são interações químicas relativamente fortes e específicas, muito além das fracas forças de van der Waals.
  • Portanto, afirmar que a estabilidade é determinada pelas forças de van der Waals é incorreto. Van der Waals contribuem pouco para a estabilidade de um complexo coordenado em comparação com a ligação dativa em si.
Conclusão sobre (d): falsa.

Passo 6

Resumo lógico dos quatro itens (sem repetir a resposta final em letra):
  • (a) incorreta — porcentagens não representam \%\\ \text{v/v} no contexto dado.
  • (b) correta — ligação dativa/coordenação com enxofre gera complexos estáveis que reduzem a disponibilidade dos metais.
  • (c) incorreta — metais em solução tendem a acidificar (liberam H^+ via hidrólise), não aumentar a basicidade.
  • (d) incorreta — estabilidade da ligação coordenada não é controlada por van der Waals, e sim por interações químicas (compartilhamento de elétrons, força eletrostática, afinidade ligante-metal, HSAB, etc.).

Resposta

b

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