Questão 16 (2º dia) da 2ª fase da FUVEST 2016
A figura abaixo ilustra as principais etapas do tratamento de água destinada ao consumo humano.
a) Na etapa de floculação, ocorre a formação de flóculos de hidróxido de alumínio, nos quais se aglutinam partículas de sujeira, que depois decantam. Esse processo ocorre pela adição de sulfato de alumínio [\ce{Al2(SO4)3}] e cal virgem (\ce{CaO}) à água impura.
Se apenas sulfato de alumínio fosse adicionado à água, ocorreria a transformação representada pela equação química:
Explique o que ocorre com o pH da água após a adição de cal virgem.
b) A água não tratada está contaminada, entre outras substâncias, por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Esses hidrocarbonetos apresentam caráter lipofílico. Considerando a estrutura da membrana celular plasmática, o caráter lipofílico dos HPA facilita ou dificulta a entrada dos hidrocarbonetos nas células dos indivíduos que ingerem a água contaminada? Explique.
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Resolução comentada
a) A hidrólise do sulfato de alumínio libera \ce{H+} (6 mol para cada mol de \ce{Al2(SO4)3}), o que torna a água ácida, ou seja, diminui o pH.
A cal virgem é um óxido básico e reage com a água formando hidróxido de cálcio:
Os íons \ce{OH-} neutralizam os \ce{H+} produzidos:
Com isso, a concentração de \ce{H+} cai e o pH sobe, voltando para perto da neutralidade. Também é por causa dessa remoção de \ce{H+} que o equilíbrio de hidrólise se desloca para a direita (princípio de Le Chatelier), formando mais \ce{Al(OH)3} e favorecendo a floculação.
A adição de cal virgem consome \ce{H+} (neutralização por \ce{OH-} do \ce{Ca(OH)2}) e faz o pH aumentar, evitando a acidez causada pelo sulfato de alumínio.
b) A membrana plasmática é formada por uma bicamada de fosfolipídios, com as cabeças hidrofílicas voltadas para os meios aquosos e as caudas hidrofóbicas (apolares) no interior da bicamada.
Os HPA são apolares e lipofílicos, isto é, têm afinidade pelas caudas apolares dos fosfolipídios. Assim, dissolvem-se facilmente na região lipídica e atravessam a membrana por difusão simples, sem gasto de energia e sem necessidade de proteínas transportadoras.
O caráter lipofílico facilita a entrada dos HPA nas células, pois eles se dissolvem na bicamada lipídica da membrana e a atravessam por difusão simples.
Assuntos: equilíbrio ácido-base e pH, membrana plasmática.
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