Questão 9 (2º dia) da 2ª fase da FUVEST 2012
O experimento descrito a seguir foi planejado com o objetivo de demonstrar a influência da luz no processo de fotossíntese. Em dois tubos iguais, colocou-se o mesmo volume de água saturada com gás carbônico e, em cada um, um espécime de uma mesma planta aquática. Os dois tubos foram fechados com rolhas. Um dos tubos foi recoberto com papel alumínio e ambos foram expostos à luz produzida por uma lâmpada fluorescente (que não produz calor).
a) Uma solução aquosa saturada com gás carbônico é ácida. Como deve variar o pH da solução no tubo não recoberto com papel alumínio, à medida que a planta realiza fotossíntese? Justifique sua resposta.
No tubo recoberto com papel alumínio, não se observou variação de pH durante o experimento.
b) Em termos de planejamento experimental, explique por que é necessário utilizar o tubo recoberto com papel alumínio, o qual evita que um dos espécimes receba luz.
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Resolução comentada
a) A água saturada com \ce{CO2} é ácida porque o gás reage com a água formando ácido carbônico, que se ioniza e libera íons \ce{H+}:
No tubo iluminado, a planta faz fotossíntese e consome \ce{CO2} dissolvido. Com menos \ce{CO2}, o equilíbrio se desloca para a esquerda (princípio de Le Chatelier), e a concentração de \ce{H+} diminui. Como \text{pH} = -\log[\ce{H+}], o pH aumenta, e a solução fica menos ácida, caminhando para a neutralidade.
O pH da solução aumenta, porque a fotossíntese consome \ce{CO2}, o que reduz a concentração de \ce{H2CO3} e de \ce{H+}.
b) O tubo recoberto é o controle do experimento. Ele é idêntico ao outro (mesma água saturada de \ce{CO2}, mesma planta, mesmo volume, mesma lâmpada), e só difere na ausência de luz sobre a planta. Assim, a luz é a única variável testada.
Se houver variação de pH só no tubo iluminado, ela pode ser atribuída à luz, e portanto à fotossíntese. Sem o controle, não se poderia excluir que a mudança de pH decorresse de outros fatores, como a respiração da planta, a troca de gases com o ambiente ou o próprio tempo decorrido. No tubo no escuro a planta apenas respira, e o pH não variou, o que confirma que a mudança no outro tubo depende da luz.
O tubo coberto é o controle: isola a luz como única variável, permitindo atribuir a variação de pH no tubo iluminado à fotossíntese.
Assuntos: fotossíntese, equilíbrio ácido-base e pH, planejamento experimental.
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