PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão Q01 da 2ª fase da FUVEST 2015

3º dia · Química · Química: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização

O metabissulfito de potássio (\ce{K2S2O5}) e o dióxido de enxofre (\ce{SO2}) são amplamente utilizados na conservação de alimentos como sucos de frutas, retardando a deterioração provocada por bactérias, fungos e leveduras. Ao ser dissolvido em soluções aquosas ácidas ou básicas, o metabissulfito pode se transformar nas espécies químicas \ce{SO2}, \ce{HSO3-} ou \ce{SO3^2-}, dependendo do pH da solução, como é mostrado no gráfico.

Gráfico de porcentagem da espécie química em função do pH variando de 0 a 10. A curva contínua de SO₂ começa próxima de 100% em pH 0 e cai a zero próximo de pH 4. A curva pontilhada de HSO₃⁻ sobe de 0% em pH 0 até 100% entre pH 4 e 5, e cai a zero próximo a pH 9. A curva tracejada de SO₃²⁻ sobe a partir de pH 5 até 100% próximo a pH 10. As curvas de SO₂ e HSO₃⁻ se cruzam em pH ~1,8 a 50%, e as de HSO₃⁻ e SO₃²⁻ se cruzam em pH 7 a 50%.

A equação a seguir representa a formação dos íons \ce{HSO3-} em solução aquosa.

\ce{S2O5^{2-}(aq) + H2O(\ell) -> 2HSO3-(aq)}

a) Escreva as equações químicas balanceadas que representam a formação das espécies químicas \ce{SO2(aq)} e \ce{SO3^{2-}(aq)} a partir dos íons \ce{S2O5^{2-}(aq)}.

b) Reações indesejáveis no organismo podem ocorrer quando a ingestão de íons \ce{S2O5^{2-}}, \ce{HSO3-} ou \ce{SO3^2-} ultrapassa um valor conhecido como IDA (ingestão diária aceitável, expressa em quantidade de \ce{SO2}/dia/massa corpórea), que, neste caso, é igual a 1{,}1 \times 10^{-5}\text{ mol} de \ce{SO2} por dia para cada quilograma de massa corpórea. Uma pessoa que pesa 50\text{ kg} tomou, em um dia, 200\text{ mL} de uma água de coco industrializada que continha 64\text{ mg/L} de \ce{SO2}. Essa pessoa ultrapassou o valor da IDA? Explique, mostrando os cálculos.

Dados: massa molar (g/mol) O ....... 16
S ........ 32
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Resolução comentada

a) O íon \ce{S2O5^{2-}} forma \ce{HSO3-} em água. Pelo gráfico, em pH baixo a espécie predominante é o \ce{SO2}, e em pH alto é o \ce{SO3^{2-}}. Cada uma se forma a partir do \ce{HSO3-}, em meio ácido ou básico.

Para o \ce{SO2} (meio ácido), o \ce{HSO3-} recebe \ce{H+} e perde água:

\ce{S2O5^{2-}(aq) + 2H+(aq) -> 2SO2(aq) + H2O(\ell)}

Para o \ce{SO3^{2-}} (meio básico), o \ce{HSO3-} perde \ce{H+}, que reage com \ce{OH-}:

\ce{S2O5^{2-}(aq) + 2OH-(aq) -> 2SO3^{2-}(aq) + H2O(\ell)}

Confira o balanceamento. Na primeira equação há 2 S, 5 O e 2 H em cada lado, e a carga é -2+2=0 nos dois lados. Na segunda há 2 S e 7 O em cada lado, 2 H, e a carga é -4 em ambos.

Equações: \ce{S2O5^{2-} + 2H+ -> 2SO2 + H2O} e \ce{S2O5^{2-} + 2OH- -> 2SO3^{2-} + H2O}.

b) A IDA é dada em mol de \ce{SO2} por dia por kg de massa corpórea. Compare a quantidade ingerida com o limite da pessoa.

  1. Limite diário: 1{,}1\times10^{-5}\ \text{mol/kg} \times 50\ \text{kg} = 5{,}5\times10^{-4}\ \text{mol}.
  2. Massa de \ce{SO2} ingerida: 64\ \text{mg/L}\times0{,}2\ \text{L}=12{,}8\ \text{mg}=1{,}28\times10^{-2}\ \text{g}.
  3. Massa molar do \ce{SO2}: 32+2\cdot16=64\ \text{g/mol}.
  4. Quantidade de matéria ingerida: n=\dfrac{1{,}28\times10^{-2}}{64}=2{,}0\times10^{-4}\ \text{mol}.

Como 2{,}0\times10^{-4}\ \text{mol} < 5{,}5\times10^{-4}\ \text{mol}, a ingestão ficou abaixo do limite.

Não ultrapassou a IDA: ingeriu 2{,}0\times10^{-4}\ \text{mol} de \ce{SO2}, contra um limite de 5{,}5\times10^{-4}\ \text{mol}.

Assuntos: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização, Concentração de soluções.

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