Questão 89 da FUVEST 2021
Em aquários de água marinha, é comum o uso do equipamento chamado “Skimmer”, aparato em que a água recebe uma torrente de bolhas de ar, como representado na figura, levando a matéria orgânica até a superfície, onde pode ser removida. Essa matéria orgânica eliminada é composta por moléculas orgânicas com parte apolar e parte polar, enquanto as bolhas formadas têm caráter apolar. Esse aparelho, no entanto, tem rendimento muito menor em aquários de água doce (retira menos quantidade de material orgânico por período de uso).
Disponível em https://blog.marinedepot.com/. Adaptado.
Considerando que todas as outras condições são mantidas, o menor rendimento desse aparato em água doce do que em água salgada pode ser explicado porque
- Aa polaridade da molécula de água na água doce é maior do que na água salgada, tornando as partes apolares das moléculas orgânicas mais solúveis.
- Ba menor concentração de sais na água doce torna as regiões apolares das moléculas orgânicas mais solúveis do que na água salgada, prejudicando a interação com as bolhas de ar.
- Ca água doce é mais polar do que água salgada por ser mais concentrada em moléculas polares como a do açúcar, levando as partes polares das moléculas orgânicas a interagir mais com a água doce.
- Da reatividade de matéria orgânica em água salgada é maior do que em água doce, fazendo com que exista uma menor quantidade de material dissolvido para interação com as bolhas de ar.
- Ea concentração de sais na água marinha é maior, o que torna as partes apolares das moléculas orgânicas mais propensas a interagir com os sais dissolvidos, promovendo menor interação com as bolhas de ar.
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Resolução comentada
O skimmer funciona assim: a molécula orgânica tem uma parte polar e uma parte apolar. A parte polar fica voltada para a água, e a parte apolar tende a fugir da água e se associar à bolha de ar, que é apolar. A bolha sobe e leva a matéria orgânica até o coletor.
O rendimento depende, portanto, de quanto a parte apolar "quer sair" da água e ir para a bolha. Quanto mais a água dificulta a solubilização das partes apolares, mais moléculas migram para a interface das bolhas.
A água salgada tem muitos íons dissolvidos (\ce{Na+}, \ce{Cl-} etc.). Esses íons se hidratam, prendendo moléculas de água ao redor de si, e tornam o meio mais polar e mais "organizado". Isso diminui a solubilidade das partes apolares (efeito de salting out), empurrando-as para a bolha.
Na água doce, há poucos sais. Com menos íons, as partes apolares ficam relativamente mais solúveis, tendem menos a ir para a interface e interagem menos com as bolhas. O rendimento cai.
Conferindo as alternativas:
- A polaridade da molécula de água é a mesma nos dois casos; o que muda é a presença de íons.
- A explicação correta é que a menor concentração de sais torna as partes apolares mais solúveis, prejudicando a interação com as bolhas.
- A alternativa E diz que os sais atraem as partes apolares, o que é incorreto: íons interagem com a parte polar e com a água, não com cadeias apolares.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AA polaridade da molécula de água é a mesma nas duas águas; o que difere é a concentração de sais.
- CA água doce não é mais concentrada em açúcar nem mais polar; a diferença está nos sais dissolvidos.
- DInventa uma reatividade maior em água salgada, o que não explica a diferença de rendimento.
- EOs íons não interagem com as partes apolares; o sal reduz a solubilidade delas, favorecendo as bolhas.
Assuntos: polaridade e solubilidade, interações intermoleculares, soluções salinas.
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