(UNIFESP) Um dos possíveis meios de se remover
gasoso da atmosfera, diminuindo assim sua contribuição para o “efeito estufa”, envolve a fixação do gás por organismos microscópicos presentes em rios, lagos e, principalmente, oceanos. Dados publicados em 2003 na revista Química Nova na Escola indicam que o reservatório da hidrelétrica de Promissão, SP, absorve 704 toneladas de
por dia.
a) Calcule a quantidade de
, expressa em mol / dia, absorvida pelo reservatório. (Dado: massa molar de
.)
b) Suponha que parte do
permaneceu dissolvida na água do reservatório, na forma
. Empregando equações químicas, discuta qualitativamente o efeito que o
dissolvido terá sobre as características químicas da água do reservatório.
a) Calcule a quantidade de
b) Suponha que parte do
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e quais dados ele nos dá.
-
Perguntas do enunciado:
- Calcular a quantidade de
absorvida pelo reservatório, expressa em mol por dia. - Discutir qualitativamente, por meio de equações químicas, o efeito que o
dissolvido terá sobre as características químicas da água do reservatório.
- Calcular a quantidade de
-
Dados fornecidos:
- Massa de
absorvida: toneladas por dia. - Massa molar de
: .
- Massa de
Passo 2
Primeiro vou transformar a massa de
em gramas, porque a massa molar está em gramas por mol.
-
Uma tonelada (métrica) equivale a
e cada quilograma tem , portanto uma tonelada = . -
Converter
toneladas para gramas:
Passo 3
Agora uso a relação entre massa, massa molar e número de mols. A fórmula é:
onde
-
é o número de mols, -
é a massa em gramas, -
é a massa molar em .
Aqui
e
.
Passo 4
Faço a divisão para obter os mols por dia:
Para facilitar a conta mental, reparo que
exatamente (pois
, e então com os fatores de
):
Portanto a massa corresponde a
mol por dia.
Passo 5
Agora passo para a parte qualitativa: descrever, por equações, o que acontece quando
se dissolve na água e como isso altera a química da água.
Primeiro passo químico (dissolução física):
Isto mostra que parte do gás entra em solução como
molecular dissolvido.
Passo 6
Em seguida, o
dissolvido reage com água formando ácido carbônico (a reação é rápida em termos químicos, mas o equilíbrio favorece o
livre):
Aqui
é chamado de ácido carbônico (é um ácido fraco). Nem todo
está convertido em
, mas essa espécie representa o “CO2 combinado” que pode doar prótons.
Passo 7
O ácido carbônico pode se ionizar (dissociar) em duas etapas, liberando íons hidrônio/protão (
) e formando bicarbonato e carbonato:
Essas flechas mostram equilíbrios — as reações não vão completamente até o fim porque tanto
quanto
são ácidos fracos.
Passo 8
Interpretação do efeito sobre a água:
- A formação de
(prótons) a partir dessas dissociações faz com que o valor de da água tenda a cair (a água fica mais ácida). Em termos simples: mais dissolvido → mais equilíbrio deslocado para a direita → aumento de → menor. - Ao mesmo tempo, o equilíbrio entre
e é deslocado para formar mais e menos quando o meio fica mais ácido. Ou seja, a concentração de íons carbonato diminui.
Passo 9
Consequências ecológicas e químicas importantes (qualitativas):
- A redução da concentração de
prejudica processos que dependem de carbonato livre, por exemplo a formação de carbonato de cálcio por organismos calcificadores (bivalves, conchas, corais, algumas algas). Menos significa menor tendência de precipitação de e até maior tendência à dissolução de estruturas já formadas. - O sistema carbônico atua como um tampão: pequenas adições de
são parcialmente neutralizadas pela conversão entre , e . Mas se a entrada de for grande, o tampão pode ser insuficiente e o cairá de forma perceptível. - A mudança do
e das formas dominantes de carbono dissolvido pode alterar processos biológicos (taxas de fotossíntese, disponibilidade de nutrientes, toxicidade de alguns íons) e afetar a química da água (ex.: equilíbrio com o cálcio dissolvido e a saturação de carbonato de cálcio).
Passo 10
Resumo prático do raciocínio (passo a passo que você pode reproduzir na prova):
- Converta toneladas → gramas → use
para obter mols. - Para discutir efeitos na água escreva as equações de dissolução e dissociação do
:
- Use o princípio de Le Chatelier: entrada de
desloca equilíbrios para a direita, aumenta , diminui e reduz . Conclua qualitativamente sobre impactos em organismos calcificadores e no tampão carbonato da água.
Resposta
a)
b) O
dissolvido passa a existir como
e
, que se dissociam em
e
(e, em menor grau, em
e
). Essas reações:
levam ao aumento de
(queda de
), à diminuição da concentração de
e, consequentemente, podem dificultar a formação de
por organismos calcificadores e alterar o equilíbrio químico e biológico do reservatório.