Questão 18 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2015
Entre os produtos comerciais engarrafados, aquele cujo consumo mais tem aumentado é a água mineral. Simplificadamente, pode-se dizer que há dois tipos de água mineral: a gaseificada e a não gaseificada. A tabela abaixo traz informações simplificadas sobre a composição de uma água mineral engarrafada.
a) Na coluna relativa à quantidade não está especificada a respectiva unidade. Sabe-se, no entanto, que o total de cargas positivas na água é igual ao total de cargas negativas. Levando em conta essa informação e considerando que apenas os íons da tabela estejam presentes no produto, você escolheria, como unidade de quantidade, miligramas ou milimol? Justifique sua resposta.
| íon | Quantidade |
|---|---|
| hidrogenocarbonato | 1,200 |
| cálcio | 0,310 |
| magnésio | 0,100 |
| sódio | 0,380 |
b) Levando em conta os dados da tabela e sua resposta ao item a, identifique o sal em maior concentração nessa amostra de água mineral, dando seu nome e fórmula. Justifique sua resposta.
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Resolução comentada
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a) Se a água é eletricamente neutra, a carga positiva total tem de ser igual à negativa. A carga depende do número de íons, ou seja, da quantidade de matéria (mol), e não da massa. Por isso a unidade só pode ser milimol (mmol).
Para confirmar, calculo a carga de cada lado, supondo as quantidades em mmol:
- Ânion: \ce{HCO3-} tem 1{,}200 \times 1 = 1{,}200 mmol de carga negativa.
- Cátions: \ce{Ca^{2+}} contribui com 0{,}310 \times 2 = 0{,}620; \ce{Mg^{2+}} com 0{,}100 \times 2 = 0{,}200; \ce{Na+} com 0{,}380 \times 1 = 0{,}380.
A soma dos cátions é 0{,}620 + 0{,}200 + 0{,}380 = 1{,}200 mmol de carga positiva. As cargas se igualam, então o balanço fecha.
Em miligramas isso não ocorreria, porque a massa de cada íon não é proporcional à sua carga. Por exemplo, 0,380 mg de \ce{Na+} e 1,200 mg de \ce{HCO3-} correspondem a números de íons muito diferentes.
Resposta: milimol.
b) Como a unidade é mmol, as quantidades dos íons podem ser comparadas diretamente em número de íons. O único ânion é o hidrogenocarbonato, então todos os sais dissolvidos têm esse ânion e diferem apenas no cátion:
- \ce{NaHCO3}: cada fórmula tem 1 \ce{Na+}, então há 0{,}380 mmol de sal.
- \ce{Ca(HCO3)2}: cada fórmula tem 1 \ce{Ca^{2+}}, então há 0{,}310 mmol de sal.
- \ce{Mg(HCO3)2}: cada fórmula tem 1 \ce{Mg^{2+}}, então há 0{,}100 mmol de sal.
O sal em maior quantidade, e portanto em maior concentração, é o do cátion mais abundante, o sódio, com 0{,}380 mmol.
Resposta: hidrogenocarbonato de sódio (bicarbonato de sódio), \ce{NaHCO3}.
Assuntos: neutralidade elétrica de soluções, quantidade de matéria, sais e íons.
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