PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão Q03 da 2ª fase da FUVEST 2013
A vida dos peixes em um aquário depende, entre outros fatores, da quantidade de oxigênio (\ce{O2}) dissolvido, do pH e da temperatura da água. A concentração de oxigênio dissolvido deve ser mantida ao redor de 7 ppm (1 ppm de \ce{O2} = 1 mg de \ce{O2} em 1000 g de água) e o pH deve permanecer entre 6,5 e 8,5.
Um aquário de paredes retangulares possui as seguintes dimensões: 40 x 50 x 60 cm (largura x comprimento x altura) e possui água até a altura de 50 cm. O gráfico abaixo apresenta a solubilidade do \ce{O2} em água, em diferentes temperaturas (a 1 atm).
a) A água do aquário mencionado contém 500 mg de oxigênio dissolvido a 25\text{ }^\circ\text{C}. Nessa condição, a água do aquário está saturada em oxigênio? Justifique.
Dado: densidade da água do aquário = 1{,}0\text{ g/cm}^3.
b) Deseja-se verificar se a água do aquário tem um pH adequado para a vida dos peixes. Com esse objetivo, o pH de uma amostra de água do aquário foi testado, utilizando-se o indicador azul de bromotimol, e se observou que ela ficou azul. Em outro teste, com uma nova amostra de água, qual dos outros dois indicadores da tabela dada deveria ser utilizado para verificar se o pH está adequado? Explique.
| pH | Indicador | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4{,}0 | 4{,}5 | 5{,}0 | 5{,}5 | 6{,}0 | 6{,}5 | 7{,}0 | 7{,}5 | 8{,}0 | 8{,}5 | 9{,}0 | 9{,}5 | 10{,}0 | 10{,}5 | 11{,}0 | |
| vermelho | laranja | amarelo | Vermelho de metila | ||||||||||||
| amarelo | verde | azul | Azul de bromotimol | ||||||||||||
| incolor | rosa claro | rosa intenso | Fenolftaleína | ||||||||||||
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Resolução comentada
a) Primeiro calculamos a massa de água do aquário. O volume é 40 \times 50 \times 50 = 100\,000\ \text{cm}^3. Com densidade de 1{,}0\ \text{g/cm}^3, a massa de água é 100\,000\ \text{g}, ou seja, 100 \times 1000\ \text{g}.
A concentração real de \ce{O2} é:
No gráfico, a 25\,^\circ\text{C} a solubilidade do \ce{O2} fica entre 7 e 9 mg/1000 g, em torno de 7,5 a 8 mg/1000 g. Como 5 < 7{,}5, a água contém menos oxigênio do que o máximo que ela dissolveria nessa temperatura.
Não está saturada: tem 5 ppm de \ce{O2}, abaixo da solubilidade de cerca de 7,5 mg/1000 g a 25 °C (e abaixo também dos 7 ppm recomendados).
b) Com o azul de bromotimol, a cor azul aparece para pH de 7,5 em diante. Logo o pH da água é pelo menos 7,5, acima do limite inferior de 6,5. Falta saber se ele ultrapassa o limite superior, 8,5.
O vermelho de metila já está amarelo a partir de pH 6,0. Ele não distingue nada na região de 7,5 a 8,5, então não serve.
A fenolftaleína é incolor até pH 8,0 e começa a ficar rosa a partir de 8,5. Ela muda de cor exatamente na faixa que interessa.
- Se a nova amostra ficar incolor, o pH é no máximo 8,0, portanto adequado (entre 7,5 e 8,5).
- Se ficar rosa, o pH é de 8,5 para cima, e a água não é adequada.
Deve-se usar a fenolftaleína: incolor indica pH adequado (abaixo de 8,5); rosa indica pH inadequado.
Assunto: Coeficiente e curvas de solubilidade.
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