Questão 12 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2011
Em 2008, uma contaminação de leite na China afetou a saúde de mais de 300 mil crianças. O leite, um importante alimento infantil, estava contaminado com uma substância denominada melamina (ver fórmula estrutural abaixo). A legislação, em geral, admite 2,5 ppm como uma concentração segura de melamina em alimentos, mas no leite em pó chinês foi encontrada uma concentração de até 6000 ppm dessa substância. Revelou-se que a contaminação foi proposital. Pequenos e grandes produtores, além de uma grande empresa, foram responsabilizados.
a) Sabendo que o leite é uma emulsão que contém água, açúcares, proteínas, sais minerais e lipídeos, explique por que o nitrogênio é o único elemento químico que permite determinar o teor de proteínas no leite.
b) Suponha que um dos produtores condenados tivesse adicionado 1000 litros de água a 9000 litros de leite puro e sem melamina. Quantos gramas de melamina ele deveria adicionar à mistura resultante para que a análise indicasse o teor de proteína igual ao do leite sem adulteração? Considere que um litro de leite puro contém 0,50 gramas de nitrogênio.
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Resolução comentada
Resolução comentada
a) As proteínas são os únicos componentes do leite que têm nitrogênio em quantidade relevante. Elas são formadas por aminoácidos, que têm o grupo amina (-\text{NH}_2) e as ligações peptídicas (-\text{CO-NH}-). Os outros componentes não têm N: a água (\ce{H2O}), os açúcares (carboidratos, só C, H e O) e os lipídeos (C, H e O, em geral). Os sais minerais também não contribuem de forma significativa, pois o nitrogênio que contêm é desprezível. C, H, O e outros elementos aparecem em todos os componentes, então não servem para distinguir as proteínas. Por isso, medindo o teor de N, estima-se o teor de proteína. É essa a brecha da fraude: a melamina, \ce{C3H6N6}, é rica em nitrogênio, e adicioná-la faz o teste indicar mais proteína do que há de fato.
b) Cálculo:
- Volume final: 9000 + 1000 = 10\,000\ \text{L}.
- Nitrogênio presente após a diluição: só o do leite puro, 9000\ \text{L} \times 0{,}50\ \text{g/L} = 4500\ \text{g}.
- Nitrogênio necessário para a análise indicar o teor original: 10\,000\ \text{L} \times 0{,}50\ \text{g/L} = 5000\ \text{g}.
- Nitrogênio a ser fornecido pela melamina: 5000 - 4500 = 500\ \text{g}.
A melamina é \ce{C3H6N6}. Massa molar: 3(12) + 6(1) + 6(14) = 36 + 6 + 84 = 126\ \text{g/mol}, dos quais 84 g são de N. A fração em massa de N é 84/126 = 2/3.
Resposta: 750 g de melamina.
Assuntos: estequiometria, massa molar e porcentagem em massa, proteínas.
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