Questão 66 da FUVEST 2027

Question

Um dos principais íons monovalentes presentes na estrutura do AP que pode ser trocado pelo césio é o \text{H}^+. A absorção dos íons \text{Cs}^+ pelo AP pode ser influenciada tanto pelo pH do meio como pela competição com outros íons de metais alcalinos (\text{M}^+) presentes no corpo, como mostrado nos equilíbrios a seguir:

\text{AP}(\text{H}^+)(\text{s}) + \text{Cs}^+(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{AP}(\text{Cs}^+)(\text{s}) + \text{H}^+(\text{aq})

\text{AP}(\text{H}^+)(\text{s}) + \text{M}^+(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{AP}(\text{M}^+)(\text{s}) + \text{H}^+(\text{aq})

Sobre esse processo, é correto afirmar:

A
Como o pH intestinal é maior que o gástrico, a absorção de \text{Cs}^+ será mais efetiva no intestino do que no estômago.
B
Íons \text{K}^+ não apresentam competição por não serem radioativos como o ^{137}\text{Cs}^+.
C
Outros metais alcalinos presentes no organismo que poderiam causar competição são \text{Mg}^{2+} e \text{Ca}^{2+}.
D
O ácido clorídrico do suco gástrico acelera a absorção de \text{Cs}^+, pois a velocidade da reação aumenta com a concentração.
E
A administração de AP não retira íons \text{K}^+ do organismo, pois estes são muito maiores que o \text{Cs}^+, não sendo substituídos.

Note e adote:
\text{AP}(\text{H}^+): azul da prússia com íons \text{H}^+ em sua estrutura.
\text{AP}(\text{Cs}^+): azul da prússia com íons \text{Cs}^+ em sua estrutura.
\text{AP}(\text{M}^+): azul da prússia com íons \text{M}^+ em sua estrutura.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 66 da FUVEST 2027

1ª fase · Química: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier)

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.

Um dos principais íons monovalentes presentes na estrutura do AP que pode ser trocado pelo césio é o \text{H}^+. A absorção dos íons \text{Cs}^+ pelo AP pode ser influenciada tanto pelo pH do meio como pela competição com outros íons de metais alcalinos (\text{M}^+) presentes no corpo, como mostrado nos equilíbrios a seguir:

\text{AP}(\text{H}^+)(\text{s}) + \text{Cs}^+(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{AP}(\text{Cs}^+)(\text{s}) + \text{H}^+(\text{aq})

\text{AP}(\text{H}^+)(\text{s}) + \text{M}^+(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{AP}(\text{M}^+)(\text{s}) + \text{H}^+(\text{aq})

Sobre esse processo, é correto afirmar:

A
Como o pH intestinal é maior que o gástrico, a absorção de \text{Cs}^+ será mais efetiva no intestino do que no estômago.
B
Íons \text{K}^+ não apresentam competição por não serem radioativos como o ^{137}\text{Cs}^+.
C
Outros metais alcalinos presentes no organismo que poderiam causar competição são \text{Mg}^{2+} e \text{Ca}^{2+}.
D
O ácido clorídrico do suco gástrico acelera a absorção de \text{Cs}^+, pois a velocidade da reação aumenta com a concentração.
E
A administração de AP não retira íons \text{K}^+ do organismo, pois estes são muito maiores que o \text{Cs}^+, não sendo substituídos.

Note e adote:
\text{AP}(\text{H}^+): azul da prússia com íons \text{H}^+ em sua estrutura.
\text{AP}(\text{Cs}^+): azul da prússia com íons \text{Cs}^+ em sua estrutura.
\text{AP}(\text{M}^+): azul da prússia com íons \text{M}^+ em sua estrutura.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

O processo é uma troca iônica em equilíbrio: o \text{Cs}^+ entra na estrutura do AP e o \text{H}^+ sai. Pelo princípio de Le Chatelier, quanto menor a concentração de \text{H}^+ no meio (pH maior), mais o equilíbrio se desloca para a direita, favorecendo a captura de \text{Cs}^+. Em pH baixo, o excesso de \text{H}^+ desloca o equilíbrio para a esquerda e dificulta a captura.

O pH intestinal é maior que o gástrico (o estômago é muito ácido, por causa do HCl). Logo, no intestino há menos \text{H}^+ e a absorção de \text{Cs}^+ é mais efetiva. Isso confirma a alternativa A.

As demais estão erradas:

O \text{K}^+ é um metal alcalino monovalente e compete pelas cavidades; a radioatividade não influencia a troca iônica, que é eletrostática.
\text{Mg}^{2+} e \text{Ca}^{2+} são alcalino-terrosos e bivalentes, e as cavidades acomodam cátions monovalentes.
O HCl aumenta \text{[H}^+] e desloca o equilíbrio para a esquerda; a questão trata de equilíbrio, não de velocidade.
O \text{K}^+ é menor que o \text{Cs}^+ e pode ser trocado, sendo também removido.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa D engana ao usar a ideia de que a velocidade aumenta com a concentração, mas o ponto da questão é o deslocamento do equilíbrio pelo H⁺.

Por que as outras alternativas estão erradas

BA competição depende da carga monovalente e da troca iônica, não da radioatividade; o K⁺ compete.
CMg²⁺ e Ca²⁺ são alcalino-terrosos e bivalentes, não metais alcalinos nem monovalentes.
DO excesso de H⁺ do HCl desloca o equilíbrio para os reagentes, reduzindo a captura de Cs⁺; o argumento cinético ignora o equilíbrio.
EO K⁺ é menor que o Cs⁺ (não maior) e é trocado, sendo removido pelo AP.

Assuntos: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier), pH, pOH e indicadores.

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