Questão Q01 da 2ª fase da FUVEST 2020

2º dia · Química

As concentrações de alguns íons em amostras de água estão representadas nos gráficos a seguir. A origem de cada amostra (1, 2 e 3) foi omitida, mas pode corresponder a: amostra de água do mar; amostra de água de chuva numa região costeira; amostra de água doce de rio.

Três gráficos de barras intitulados "Amostra 1", "Amostra 2" e "Amostra 3", apresentando no eixo vertical a concentração em mg.L⁻¹ e no eixo horizontal os íons Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ e SO₄²⁻. No gráfico da Amostra 1 (escala de 0 a 4), destacam-se Cl⁻ (aproximadamente 3,8) e Na⁺ (2,0). No gráfico da Amostra 2 (escala de 0 a 60), destacam-se HCO₃⁻ (aproximadamente 58) e Ca²⁺ (aproximadamente 15). No gráfico da Amostra 3 (escala de 0 a 20.000), destacam-se Cl⁻ (aproximadamente 18.000) e Na⁺ (aproximadamente 10.500).

Maria Lúcia A. Moura Campos, Introdução à Biogeoquímica de Ambientes Aquáticos. Editora Átomo: 2010.

a) O bicarbonato na água pode vir de diferentes fontes. Cite uma fonte de bicarbonato comum às três amostras.

b) Preencha a tabela da folha de respostas com a correspondência entre as amostras 1, 2 e 3 e o ambiente em que foram coletadas.

É esperado que a concentração de íons cloreto na água coletada da chuva em um ambiente continental seja igual, maior ou menor à de ambientes costeiros (ambos sem poluição)? Justifique sua resposta.

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Resolução comentada

a) A fonte comum às três amostras é o \ce{CO2} da atmosfera. Ele se dissolve na água (da chuva, do rio e do mar) e reage com ela, formando ácido carbônico, que se ioniza e gera bicarbonato:

\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3-}

O bicarbonato também pode vir da dissolução de rochas carbonáticas (como \ce{CaCO3}) por água acidificada com \ce{CO2}. Essa fonte, porém, é mais importante na água de rio. A fonte presente nas três amostras é o \ce{CO2} atmosférico dissolvido.

Resposta: dissolução do \ce{CO2} atmosférico na água.

b) Os dados dos gráficos permitem identificar cada amostra:

  • Amostra 3: tem as maiores concentrações, na ordem de 10^4\ \text{mg/L}, com predomínio de \ce{Na+} e \ce{Cl-}. É a água do mar, rica em sal dissolvido (NaCl).
  • Amostra 2: tem predomínio de \ce{HCO3-} e \ce{Ca^{2+}}, o que indica dissolução de rochas calcárias pela água. Isso é típico de água doce de rio.
  • Amostra 1: tem concentrações muito baixas (de 0 a 4 mg/L), com predomínio de \ce{Na+} e \ce{Cl-}. Esses íons vêm do spray marinho levado pelo vento. É a água de chuva em região costeira.
Amostra Ambiente
1 chuva em região costeira
2 água doce de rio
3 água do mar

Resposta: 1 = chuva costeira; 2 = rio; 3 = mar.

c) Espera-se uma concentração menor de \ce{Cl-} na chuva continental do que na costeira.

Sem poluição, o cloreto da chuva vem principalmente do mar. As ondas lançam gotículas de água salgada na atmosfera, que formam aerossóis de sais (NaCl) transportados pelo vento. Quanto mais longe do litoral, menos aerossol marinho há no ar. Além disso, parte do sal é removida pelas chuvas que ocorrem no caminho. Assim, a água da chuva no interior do continente tem menos \ce{Cl-} do que a da região costeira.

Resposta: menor, pois o cloreto vem do aerossol marinho, que diminui com a distância do mar.

Assuntos: equilíbrio ácido-base do co2 em água, composição iônica de águas naturais, ciclo de sais e aerossol marinho.

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