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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 65 da FUVEST 2027

1ª fase · Química: Ligações iônica e metálica

Texto para as questões 65 e 66 · V1

O Azul da Prússia (AP) é um composto utilizado no tratamento de contaminação por elementos radioativos, como o ^{137}\text{Cs}, tendo sido utilizado no tratamento de pacientes do acidente radioativo de Goiânia, em 1987. Sua estrutura consiste em uma rede tridimensional formada por íons ferro ligados a grupos cianeto (\ce{CN-}), originando cavidades no interior do composto. Essas cavidades podem conter cátions monovalentes, fracamente ligados à rede por interações eletrostáticas e responsáveis por compensar a carga da estrutura. Esses cátions podem ser substituídos por outros cátions presentes no meio, como ^{137}\text{Cs}^+, por meio de um processo de troca iônica. A figura a seguir apresenta um modelo simplificado dessa estrutura.

Representação tridimensional em modelo de bolas e varetas da célula unitária do Azul da Prússia, em formato cúbico, com átomos de ferro nos vértices e arestas ligadas por grupos cianeto (carbono e nitrogênio). Há esferas verdes no interior/faces representando cátions fracamente ligados. Ao lado, legenda de cores: esfera laranja para Ferro, esfera azul-clara para Nitrogênio, esfera cinza para Carbono e esfera verde para Cátions fracamente ligados.

Por ser insolúvel, o composto (AP) atravessa o trato gastrointestinal, capturando cátions monovalentes, que são então eliminados nas fezes, reduzindo seu tempo de permanência no organismo.

Com base nas informações, é correto afirmar que a retenção de cátions, como ^{137}\text{Cs}^+, ocorre

  1. A
    por interações íon-íon entre os cátions e regiões de carga negativa da estrutura.
  2. B
    pela formação de ligações covalentes entre os cátions e os átomos de ferro.
  3. C
    devido às forças de Van der Waals, que atuam em todos os átomos da estrutura.
  4. D
    pela formação de ligações de hidrogênio entre cátions e os grupos cianeto.
  5. E
    por aprisionamento físico nas cavidades, sem interação eletrostática com a rede tridimensional.
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Resolução comentada

O texto diz que a rede de ferro e cianeto tem cavidades com cátions monovalentes "fracamente ligados à rede por interações eletrostáticas", que "compensam a carga da estrutura". Isso significa que a rede, como um todo, é negativa, e os cátions de dentro neutralizam essa carga.

A retenção do ^{137}\text{Cs}^+ acontece por troca iônica:

  1. O ^{137}\text{Cs}^+ presente no meio entra na cavidade.
  2. Ele substitui o cátion monovalente que estava ali, como \ce{K+}.
  3. A nova atração é eletrostática, entre o cátion (carga positiva) e regiões de carga negativa da rede, ou seja, uma interação íon-íon.

Verificando as demais: ligação covalente com o ferro não ocorre, porque os cátions são "fracamente ligados". Van der Waals não é a interação que o texto descreve, e a troca iônica depende de carga. Ligação de hidrogênio exige H ligado a F, O ou N, e o \ce{Cs+} não tem hidrogênio. Aprisionamento "sem interação eletrostática" contradiz o texto.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO texto fala em ligação fraca por interação eletrostática, não em ligação covalente com o ferro.
  • CVan der Waals é fraca e inespecífica; o que sustenta a troca iônica é a atração entre cargas opostas.
  • DO Cs⁺ não tem hidrogênio, então não pode formar ligação de hidrogênio.
  • EContradiz o texto, que diz que os cátions são retidos por interações eletrostáticas.

Assunto: Ligações iônica e metálica.

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