Questão 41 da FUVEST 2024

Question

As moléculas de água podem conter o isótopo estável mais abundante de oxigênio, ^{16}\text{O}, ou o isótopo estável menos abundante, ^{18}\text{O}.

Essa pequena diferença de massa entre as moléculas de água é suficiente para alterar a sua pressão de vapor. Por esse motivo, a análise de isótopos de oxigênio na água da chuva possibilita a identificação de períodos secos e de períodos chuvosos.

A figura ilustra a mudança na constituição isotópica da água da chuva ao longo do tempo como resultado da diferença na pressão de vapor.

$Esquema ilustrando o fracionamento isotópico de oxigênio da água entre o oceano e o continente. No topo, uma legenda mostra: círculo branco representa a molécula de água com oxigênio-16 (maior pressão de vapor); círculo preto representa a molécula com oxigênio-18 (menor pressão de vapor). Do oceano, ocorre evaporação de vapor para uma nuvem contendo ambos os isótopos. A nuvem se desloca em direção ao continente. Na primeira precipitação, caem moléculas com ambos os isótopos (com maior proporção de oxigênio-18 em relação à nuvem anterior), enquanto o vapor restante segue viagem enriquecido em oxigênio-16. Na segunda precipitação, mais ao interior do continente, precipitam apenas moléculas com oxigênio-16.$

Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.

A
Em períodos de alta pluviosidade, as primeiras precipitações da nuvem são isotopicamente mais leves e a nuvem de chuva se enriquece, relativamente, em ^{18}\text{O}.
B
Em períodos de baixa pluviosidade, a constituição isotópica das nuvens pouco se altera ao longo do tempo, e a pouca chuva dessas nuvens é relativamente enriquecida em ^{18}\text{O}.
C
No período atual, em função do aquecimento global, as temperaturas elevadas fazem com que o fracionamento isotópico de ^{16}\text{O} e ^{18}\text{O} resultante da evaporação e da precipitação da água não ocorra.
D
Em períodos glaciais, em função da maior temperatura do planeta, as chuvas são enriquecidas em ^{18}\text{O}, enquanto, nos oceanos, a água é enriquecida em ^{16}\text{O}.
E
Em períodos interglaciais, em função da menor temperatura do planeta, as chuvas são enriquecidas em ^{16}\text{O}, enquanto, nos oceanos, a água é enriquecida em ^{18}\text{O}.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 41 da FUVEST 2024

1ª fase · Química: Estrutura do átomo, íons e isótopos

As moléculas de água podem conter o isótopo estável mais abundante de oxigênio, ^{16}\text{O}, ou o isótopo estável menos abundante, ^{18}\text{O}.

Essa pequena diferença de massa entre as moléculas de água é suficiente para alterar a sua pressão de vapor. Por esse motivo, a análise de isótopos de oxigênio na água da chuva possibilita a identificação de períodos secos e de períodos chuvosos.

A figura ilustra a mudança na constituição isotópica da água da chuva ao longo do tempo como resultado da diferença na pressão de vapor.

$Esquema ilustrando o fracionamento isotópico de oxigênio da água entre o oceano e o continente. No topo, uma legenda mostra: círculo branco representa a molécula de água com oxigênio-16 (maior pressão de vapor); círculo preto representa a molécula com oxigênio-18 (menor pressão de vapor). Do oceano, ocorre evaporação de vapor para uma nuvem contendo ambos os isótopos. A nuvem se desloca em direção ao continente. Na primeira precipitação, caem moléculas com ambos os isótopos (com maior proporção de oxigênio-18 em relação à nuvem anterior), enquanto o vapor restante segue viagem enriquecido em oxigênio-16. Na segunda precipitação, mais ao interior do continente, precipitam apenas moléculas com oxigênio-16.$

Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.

A
Em períodos de alta pluviosidade, as primeiras precipitações da nuvem são isotopicamente mais leves e a nuvem de chuva se enriquece, relativamente, em ^{18}\text{O}.
B
Em períodos de baixa pluviosidade, a constituição isotópica das nuvens pouco se altera ao longo do tempo, e a pouca chuva dessas nuvens é relativamente enriquecida em ^{18}\text{O}.
C
No período atual, em função do aquecimento global, as temperaturas elevadas fazem com que o fracionamento isotópico de ^{16}\text{O} e ^{18}\text{O} resultante da evaporação e da precipitação da água não ocorra.
D
Em períodos glaciais, em função da maior temperatura do planeta, as chuvas são enriquecidas em ^{18}\text{O}, enquanto, nos oceanos, a água é enriquecida em ^{16}\text{O}.
E
Em períodos interglaciais, em função da menor temperatura do planeta, as chuvas são enriquecidas em ^{16}\text{O}, enquanto, nos oceanos, a água é enriquecida em ^{18}\text{O}.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

A água com ^{16}\text{O} é mais leve e tem maior pressão de vapor: evapora com mais facilidade e condensa com mais dificuldade. A água com ^{18}\text{O} é mais pesada, tem menor pressão de vapor, evapora menos e condensa primeiro.

Por isso, conforme a nuvem avança do oceano para o interior do continente e vai chovendo:

As primeiras precipitações levam proporcionalmente mais ^{18}\text{O}, que condensa antes.
O vapor que sobra na nuvem fica cada vez mais rico em ^{16}\text{O} (a nuvem fica isotopicamente mais leve).
As chuvas seguintes, mais ao interior, ficam cada vez mais pobres em ^{18}\text{O}, como mostra a figura, em que a segunda precipitação tem só ^{16}\text{O}.

Avaliando as alternativas:

(A) erra: as primeiras chuvas são mais pesadas (ricas em ^{18}\text{O}), e a nuvem se empobrece em ^{18}\text{O}.
(B) é coerente: com pouca chuva, quase não há remoção de ^{18}\text{O} da nuvem, então a composição isotópica dela pouco muda. A pouca chuva que cai condensa preferencialmente o isótopo pesado, por isso é relativamente enriquecida em ^{18}\text{O}.
(C) erra: o fracionamento depende da diferença de pressão de vapor, que existe em qualquer temperatura.
(D) e (E) erram ao associar a temperatura do planeta de forma invertida e sem base na figura; além disso, nenhuma delas é sustentada pelas informações dadas.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

Ainverte o processo: as primeiras chuvas são enriquecidas em ^{18}\text{O} (mais pesadas) e a nuvem se empobrece nele, não se enriquece.
Co fracionamento decorre da diferença de pressão de vapor, que persiste em qualquer temperatura; ele não deixa de ocorrer.
Dperíodos glaciais são frios, não de maior temperatura, e a afirmação não decorre das informações dadas.
Eperíodos interglaciais são mais quentes, não mais frios, e a distribuição dos isótopos descrita não é sustentada pela figura.

Assunto: Estrutura do átomo, íons e isótopos.

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