Os refrigerantes têm-se tornado cada vez mais o alvo de políticas públicas de saúde. Os de cola apresentam ácido fosfórico, substância prejudicial à fixação do cálcio, o mineral que é o principal componente da matriz dos dentes. A cárie é um processo dinâmico de desequilíbrio do processo de desmineralização dentária, perda de minerais em razão da acidez. Sabese que o principal componente do esmalte do dente é um sal denominado hidroxiapatita. O refrigerante, pela presença da sacarose, faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteriana), provocando a desmineralização do esmalte dentário. Os mecanismos de defesa salivar levam de 20 a 30 minutos para normalizar o nível do pH , remineralizando o dente. A equação química seguinte representa esse processo:
\underset{\text { Hidroxiapatita }}{\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3} \mathrm{OH}(\mathrm{~s})} \underset{\text { mineralizaçăo }}{\stackrel{\text { desmineralizaçāo }}{\rightleftharpoons}} 5 \mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+3 \mathrm{PO}_{4}^{3-}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})çāçă
Considerando que uma pessoa consuma refrigerantes diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao aumento da concentração de:
A) \mathrm{OH}^{-}, que reage com os íons \mathrm{Ca} 2+, deslocando o equilíbrio para a direita.
B) \mathrm{H}^{+}, que reage com as hidroxilas OH -, deslocando o equilíbrio para a direita.
C) \mathrm{OH}^{-}que reage com os íons \mathrm{Ca} 2+, deslocando o equilíbrio para a esquerda.
D) \mathrm{H}+, que reage com as hidroxilas \mathrm{OH}-, deslocando o equilíbrio para a esquerda.
E) \mathrm{Ca}^{2+}, que reage com as hidroxilas OH -, deslocando o equilíbrio para a esquerda.

Passo 1

O enunciado apresenta uma reação de equilíbrio entre o mineral do esmalte dentário (hidroxiapatita) e seus íons em solução, e pergunta: considerando o consumo diário de refrigerantes, o aumento de qual espécie química pode levar à desmineralização dentária?
Informações relevantes dadas no enunciado:
\text{Hidroxiapatita: }\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{s})
A reação de equilíbrio fornecida é:
\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{s}) \rightleftharpoons 5\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+3\mathrm{PO}_{4}^{3-}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})
Outras informações do enunciado que vamos usar: o refrigerante (pela sacarose) faz decrescer o pH do biofilme, ou seja, aumenta a concentração de \mathrm{H}^{+}; os mecanismos salivares levam cerca de 20 a 30 minutos para normalizar o pH.

Passo 2

Reescrevo a reação de equilíbrio para ter claro o que são reagentes e produtos:
\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{s}) \rightleftharpoons 5\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq})+3\mathrm{PO}_{4}^{3-}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})
Aqui, o lado esquerdo é o sólido do esmalte (hidroxiapatita) e o lado direito são os íons em solução: \mathrm{Ca}^{2+}, \mathrm{PO}_{4}^{3-} e \mathrm{OH}^{-}. Desmineralização significa que a reação desloca-se para a direita (mais íons solúveis liberados), remineralização significa deslocar para a esquerda (íons recombinam-se formando o sólido).

Passo 3

Vou explicar de forma bem simples o princípio que usamos: Princípio de Le Châtelier (explicação didática).
  • Esse princípio diz, em palavras curtas: se um sistema em equilíbrio é perturbado (por mudança de concentração, temperatura, pressão etc.), o equilíbrio desloca-se no sentido que tende a contrariar essa perturbação.
  • Exemplo simples: se você remove um produto de uma reação em equilíbrio, o equilíbrio se desloca para o lado dos produtos para repor o que foi removido. Se você adiciona um reagente, o equilíbrio tende a consumir esse reagente deslocando-se para o outro lado, e assim por diante.

Passo 4

O que acontece quando eu bebo refrigerante (explicação química do pH)?
  • O refrigerante e a sacarose alimentam bactérias da placa, que produzem ácidos, diminuindo o pH do biofilme; quimicamente isso significa aumento da concentração de \mathrm{H}^{+}.
  • Uma reação importante que ocorre quando há \mathrm{H}^{+} disponível é a neutralização com hidroxila:
\mathrm{H}^{+} + \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Essa reação consome \mathrm{OH}^{-}.

Passo 5

Aplicando Le Châtelier ao nosso equilíbrio: se o aumento de \mathrm{H}^{+} consome \mathrm{OH}^{-} (formando \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}), o efeito imediato sobre o equilíbrio da hidroxiapatita é que a concentração do produto \mathrm{OH}^{-} diminui. Segundo Le Châtelier, ao remover um produto ( \mathrm{OH}^{-}), o equilíbrio desloca-se para a direita para repor esse produto. O deslocamento para a direita significa:
\mathrm{Ca}_{5}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{s}) \longrightarrow 5\mathrm{Ca}^{2+} + 3\mathrm{PO}_{4}^{3-} + \mathrm{OH}^{-}
ou seja, ocorre desmineralização: mais \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{PO}_{4}^{3-} são liberados para a solução.

Passo 6

Interpretação prática: aumento de \mathrm{H}^{+} (pH baixo) → consumo de \mathrm{OH}^{-} → equilíbrio desloca-se para a direita → perda do mineral (liberação de \mathrm{Ca}^{2+}) = cárie/desmineralização. Isso explica por que ataques ácidos repetidos (como beber refrigerante frequentemente) favorecem a perda do esmalte, enquanto o tempo de 20 30 minutos que a saliva precisa ajuda a restaurar o pH e permitir remineralização.

Passo 7

Agora analiso rapidamente as alternativas para justificar por que a correta é a que citamos:
  • A) " \mathrm{OH}^{-}, que reage com os íons \mathrm{Ca}^{2+}, deslocando o equilíbrio para a direita." — se \mathrm{OH}^{-} aumentasse isso tenderia a deslocar para a esquerda (formando o sólido), não para a direita; além disso \mathrm{OH}^{-} não reage com \mathrm{Ca}^{2+} dessa forma para causar desmineralização. Logo A está errada.
  • B) " \mathrm{H}^{+}, que reage com as hidroxilas \mathrm{OH}^{-}, deslocando o equilíbrio para a direita." — isso coincide com nossa análise: \mathrm{H}^{+} consome \mathrm{OH}^{-} (formando \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}), diminuindo \mathrm{OH}^{-} e forçando o equilíbrio para a direita — resulta em desmineralização. Esta é a correta.
  • C) " \mathrm{OH}^{-} que reage com os íons \mathrm{Ca}^{2+}, deslocando o equilíbrio para a esquerda." — mistura conceitos errados; aumento de \mathrm{OH}^{-} deslocaria para a esquerda (remineralização), e não explicaria desmineralização. Errado.
  • D) " \mathrm{H}^{+}, que reage com as hidroxilas \mathrm{OH}^{-}, deslocando o equilíbrio para a esquerda." — a primeira parte é correta ( \mathrm{H}^{+} reage com \mathrm{OH}^{-}), mas o deslocamento é para a direita (não para a esquerda), então a alternativa está incorreta.
  • E) " \mathrm{Ca}^{2+}, que reage com as hidroxilas \mathrm{OH}^{-}, deslocando o equilíbrio para a esquerda." — aumento de \mathrm{Ca}^{2+} tenderia a deslocar para a esquerda (remineralização), então não causa desmineralização; além disso não é o que o refrigerante provoca. Errado.

Passo 8

Resumo final em palavras motivadoras: o refrigerante aumenta \mathrm{H}^{+} no biofilme; esses \mathrm{H}^{+} “comem” as \mathrm{OH}^{-}, o que faz o equilíbrio da hidroxiapatita correr para a direita e liberar \mathrm{Ca}^{2+} — ou seja, perde-se mineral do esmalte (desmineralização). Respira fundo: você entendeu o mecanismo — é só aplicar Le Châtelier + a reação \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-}\to\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.

Resposta

B

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