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2018 Semana 282 0 ____ 2 4ago
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Medicina
B
io.
Bio.
Professor: Alexandre Bandeira
Monitor: Rebeca Khouri
B
io.
RESUMO
A contração muscular se dá quando há deslizamento das fibras de actina sobre as fibras de miosina, na
presença de íons cálcio e ATP, causando um encurtamento: O músculo recebe uma mensagem química e o seu retículo sarcoplasmático libera íons de cálcio que
promovem a união entre as fibras de actina e miosina e, com gasto de ATP, a miosina puxa a actina e encurta
a fibra muscular. Quando o impulso nervoso e a mensagem química acabam, os íons cálcio desligam-se das
fibras de actina e miosina e retornam ao retículo sarcoplasmático por transporte ativo.
O principal metabolismo utilizado nos músculos é o aeróbico, com maior rendimento energético mesmo
sendo a partir de reações demoradas, porém também pode realizar a fermentação lática, com menor
rendimento energético, porém gera esta energia mais rápido. A fadiga muscular ocorre com o excesso de
ácido lático nos músculos. Músculos mais escuros possuem maior concentração de mioglobina (fibras de
contração lenta) para realizar com mais eficiência a respiração aeróbica e músculos mais claro possuem
menos mioglobina (fibras de contração rápida).
EXERCÍCIOS
1. Os animais utilizam-se dos músculos para movimentar o corpo ou partes dele. É graças à atividade
muscular que conseguem andar, nadar, correr etc. Sobre este assunto, observe a figura adiante e
analise as proposições a seguir.
Contração muscular - Aprofundamento 20
ago
B
io.
I. As fibras musculares esqueléticas apresentam em seu citoplasma finíssimas fibras contráteis, as
miofibrilas (1).
II. Cada miofibrila é formada por uma seqüência linear de sarcômeros (2).
III. Cada sarcômero é constituído por filamentos protéicos de actina (4) e miosina (3).
IV. A presença de íons cálcio (Ca++) no líquido intracelular é uma condição necessária para que ocorra
a contração dos sarcômeros (6).
V. No relaxamento dos sarcômeros (5), não há gasto de ATP.
Está(ão) correta(s) apenas:
a)1 e 2
b) 3
c) 4
d) 3 e 4
e) 1, 2 e 4
2. O tecido muscular apresenta, como propriedade, a característica fundamental contratilidade, isto é,
suas células se contraem quando submetidas a um estimulo. Com relação ao tecido muscular,
responda:
a) Quais os três tipos de tecido muscular?
b) Considerando os controles nervosos, ou seja, a dependência ou não em relação a vontade do
indivíduo, como se dá a contração em cada tipo de tecido muscular?
3. No homem, a atividade contrátil do músculo resulta primariamente da interação de duas proteínas
denominadas:
a) Queratina e miosina.
b) Actina e miosina.
c) Gastrina e actina.
d) Ptialina e actina.
e) Tripsina e miosina.
4. Observe a figura
Alguns inseticidas contêm organofosforados e carbamatos, que inibem no organismo a ação da
acetilcolinesterase, enzima que degrada a acetilcolina. Aplicado na forma de aerossóis, o produto se
espalha melhor, atingindo um maior número de indivíduos. Levado pelas traqueias ou absorvido pela
superfície corporal dos insetos, o princípio ativo do inseticida chega aos tecidos, onde exerce sua
ação. Que tecido ou sistema fisiológico é alvo da ação do inseticida e por que esse sistema entra em
colapso, provocando a morte do inseto?
B
io.
5. Para que ocorra o processo de contração muscular, há necessidade de íons Ca2+ e de energia
armazenada nas moléculas de ATP. Sobre esse processo e com base nos conhecimentos de química,
assinale o que for correto.
a) Os íons Ca2+ promovem a ligação dos miofilamentos de actina com os de miosina.
b) Durante o repouso, a concentração de íons cálcio no interior do retículo endoplasmático é menor
do que a concentração do sarcoplasma.
c) O íon Ca2+ não tem relação com o gasto de energia da célula muscular.
d) As células musculares nunca utilizam o ATP como energia, apenas a fosfocreatina.
e) Durante um exercício físico intenso, as reservas de O2 ligados à mioglobina se esgotam e a
musculatura passa a realizar fermentação alcoólica
6. A força humana está relacionada diretamente com os músculos, e, para que estes realizem trabalho, é
necessário que ocorra a contração muscular. Sobre os mecanismos envolvidos na contração muscular,
pode-se afirmar que:
a) a miosina é responsável pela conversão da energia da hidrólise do ATP em movimento, devido à
presença dos íons de ferro.
b) a quimiossíntese ocorre nas células musculares, onde o ácido pirúvico é transformado em ácido
lático, o que garante ATP em situações de emergência.
c) o deslizamento durante a contração muscular ocorre quando as cabeças da miosina se prendem
firmemente à actina, dobrando-se sobre o resto da molécula da miosina e permanecendo assim
indefinidamente.
d) o glicogênio armazenado nas células musculares pode ser convertido em ATP por meio de
processos de fermentação alcoólica, o que causa dor e intoxicação das fibras musculares.
e) a energia obtida do ATP confere à miosina uma configuração instável de alta energia potencial e
faz com que ela puxe as fibras de actina, realizando o trabalho.
7. Os atletas olímpicos geralmente possuem grande massa muscular devido aos exercícios físicos
constantes. Sobre a contração dos músculos esqueléticos, é correto afirmar que:
a) Os filamentos de miosina deslizam sobre os de actina, diminuindo o comprimento do miômero.
b) A fonte de energia imediata para contração muscular é proveniente do fosfato de creatina e do
glicogênio.
c) Na ausência de íons Ca2+, a miosina separa-se da actina provocando o relaxamento da fibra
muscular.
d) A fadiga durante o exercício físico é resultado do consumo de oxigênio que ocorre na fermentação
lática.
e) A ausência de estímulo nervoso em pessoas com lesão da coluna espinal não provoca diminuição
do tônus muscular.
8. A ressonância nuclear magnética (RNM) permite medir os níveis de certos compostos fosforilados num
tecido vivo sem interferir na sua integridade. Uma análise feita com RNM produziu os resultados
ilustrados nos gráficos abaixo, que representam os níveis, no músculo, dos seguintes compostos: o
fosfato (P), a fosfocreatina (Ffcr) e o trifosfato de adenosina (ATP), respectivamente, antes e durante
um exercício.
Para que haja contração muscular é essencial que ocorra a reação:
Com base nesses resultados, explique o papel metabólico da fosfocreatina.
B
io.
9. Ciência ajuda natação a evoluir. Com esse título, uma reportagem do jornal O Estado de S. Paulo sobre
técnicos brasileiros cobiçam a estrutura dos
australianos: a comissão médica tem 6 fisioterapeutas, nenhum atleta deixa a piscina sem levar um furo
na orelha para o teste do lactato e a Olimpíada virou um laboratório para estudos biomecânicos
tudo o que é filmado em baixo da água vir
a) O teste utilizado avalia a quantidade de ácido láctico nos atletas após um período de exercícios.
Por que se forma o ácido láctico após exercício intenso?
b) O movimento é a principal função do músculo estriado esquelético. Explique o mecanismo de
contração da fibra muscular estriada.
10. A mioglobina é uma proteína do músculo que recebe e transfere o oxigênio da hemoglobina do sangue
para a respiração celular que ocorre nas mitocôndrias. Para gerar ATP, a célula pode recorrer à glicólise
anaeróbia (10 reações) ou recorrer ao metabolismo aeróbio (cerca de 14 reações que incluem o ciclo
de Krebs e o transporte de elétrons pelos citocromos), além de depender do aporte de oxigênio
molecular. As galinhas têm dois tipos de músculos: (I) o claro, com poucas mitocôndrias e pouca
mioglobina, e (II) o músculo escuro, que contém muitas mitocôndrias e muita mioglobina. Como nós
sabemos, as galinhas vivem ciscando e raramente voam; isso significa que elas usam muito as pernas e
pouco as asas. Se um gato invade o galinheiro e ataca, a galinha reage alvoroçadamente e tenta fugir,
mas só é capaz de dar um vôo rasante.
Explique por que os músculos do peito são do tipo I e por que os músculos da perna são do tipo II.
QUESTÃO CONTEXTO
O romance que o apresentaria ao mundo
(1797-1851) foi publicado pela primeira vez em janeiro de 1818
[...] Mary ficciona a história de um jovem cientista, Victor Frankenstein, que, determinado a entender o
princípio da vida, desenvolve uma experiência com cadáveres para tentar criar uma bela criatura. O resultado,
porém, é um monstro, renegado e abandonado pelo jovem cientista, que então se dedica a perseguir o seu
criador até à morte.
o artigo escrito, em 1828, pelo primeiro médico a realizar uma transfusão sanguínea, no qual refere a
Já
enção do marcapasso eletrónico,
por Earl Bakken, e afirmou que, com o desenvolvimento dos transplantes, será cada vez mais fácil modificar
seres humanos, alertando contudo para o risco de criar algo monstruoso.
Fonte: http://observador.pt/2018/02/03/frankenstein-continua-a-inspirar-arte-e-ciencia-200-anos-depois-da-sua-primeira-edicao/
Acesso em 07/02/2018
A história de Frankenstein é conhecida no mundo inteiro, com diversas adaptações dos personagens (o
doutor e a criatura) para o cinema, séries, teatro, entre outros. Uma das representações para o momento em
que o Dr. Frankenstein dá vida à criatura é fazer com que ele receba uma carga elétrica altíssima, esta vindo
de trovões durante um bravo temporal.
Diga qual a importância da eletricidade para a contração muscular e que compostos são necessários para
que ela ocorra.
B
io.
GABARITO
Exercícios
1. e
III está incorreto pois a miosina está representada por 4 e a actina por 3; V está incorreto pois no
relaxamento muscular também há gasto de ATP.
2. a) Tecido Muscular Estriado Esquelético, Tecido muscular Liso e Tecido muscular Cardíaco
b) Tecido estriado esquelético: Contração voluntária. Tecido Cardíaco e Liso: Contração involuntária:
3. b
As fibras de actina e miosina são as responsáveis pela contração muscular.
4. O tecido alvo é o tecido muscular, já que o inseticida vai interferir na placa motora, interrompendo as
sinapses neuromusculares, ao inibir a enzima acetilcolinesterase.
5. a
O cálcio é liberado do retículo sarcoplasmático e promove a contração muscular, fazendo com que a
actina se ligue à miosina.
6. e
Para que a contração muscular ocorra, há gasto de energia, com a liberação de cálcio, e as fibras de
actina deslizam sobre as fibras de miosina.
7. c
A presença de cálcio no citoplasma faz com que a miosina se ligue à auxina, puxando-a e realizando a
contração.
8. Pelo gráfico, nota-se que a quantidade de fosfocreatina diminui, enquanto o nível de ATP se mantém
praticamente constante. Assim, fica claro que a função desta é regenerar o ATP, mantendo seus níveis
estáveis.
9. a) Durante a atividade física, o consumo excessivo de oxigênio faz com que ele acabe, e as células
musculares passam a realizar fermentação lática, que tem como produto final o ácido lático.
b) O sarcômero é a unidade de contração muscular, formado por fibras de actina e miosina. Para a
contração, são liberados íons de cálcio e há gasto de ATP, então as fibras de actina deslizam sobre as de
miosina, encurtando o sarcômero.
10. Os músculos do peito realizam uma atividade intensa e de curta duração, com metabolismo típico
anaeróbico, sendo necessários uma menor quantidade de mitocôndrias e mioglobina. Já na perna, tem-
se uma atividade de longa duração, com respiração aeróbia, exigindo grande presença de mitocôndria
para respiração celular e mioglobina para armazenar oxigênio.
Questão Contexto
A eletricidade corresponde ao impulso elétrico, feito pelo sistema nervoso. Essa eletricidade chega às
terminações nervosas, alterando o potencial de ação muscular. Os compostos presentes na contração
muscular são: a acetilcolina, que abre os canais iónicos, permitindo a saída de sódio; cálcio que é liberado
do retículo sarcoplasmático para o sarcoplasma, e interagem com as fibras de miosina para a contração o
muscular; ATP que está presente tanto na contração quanto no relaxamento, e dá energia para que as
proteínas musculares se liguem e se separem.
B
io.
Bio.
Professor: Nelson Paes
Monitor: Rebeca Khouri
B
io.
RESUMO
Para a transmissão do impulso sem que haja perda do impulso elétrico, estas células são revestidas por bainha
de mielina. A Bainha de mielina permite que o impulso seja saltatório, aumentando a velocidade da
transmissão do impulso.
Para que ocorra a transmissão do impulso no neurônio, devemos observar as seguintes etapas:
• A membrana de um neurônio em repouso está polarizada, ou seja, possui carga elétrica positiva do
lado externo (voltado para fora da célula) e negativa do lado interno (em contato com o citoplasma
da célula). Essa diferença de cargas elétricas é mantida pela bomba de sódio e potássio.
• Quando existe um estímulo químico, mecânico ou elétrico, ocorre alteração da permeabilidade da
membrana, permitindo grande entrada de sódio na célula e pequena saída de potássio dela,
invertendo as cargas ao redor das membranas (despolarização) gerando um potencial de ação. Essa
despolarização propaga-se pelo neurônio caracterizando o impulso nervoso.
• Imediatamente após a passagem do impulso, a membrana se repolariza, recuperando seu estado de
repouso e encerrando a transmissão do impulso.
Impulso nervoso - Aprofundamento 21
ago
B
io.
Apesar do impulso que percorre todo o neurônio ser elétrico, a transmissão do impulso se dá quimicamente
através de neurotransmissores. Esta transmissão do impulso entre neurônios ocorre nas fendas sinápticas.
As células da glia ajudam os neurônios a fazerem mais conexões e são divididas em: • Astrócitos - possuem função de nutrir os neurônios
• Oligodendrócitos - são importantes por formar a bainha de mielina no Sistema Nervoso Central
(SNC)
• Micróglia - células fagocitárias responsáveis pela defesa do neurônio
O sistema nervoso também pode ser dividido em sistema nervoso somático e sistema nervoso autônomo. O sistema nervoso somático está relacionado aos movimentos controlados voluntariamente ou mesmo de
reação à estímulos externos de maneira involuntária. Um exemplo de resposta involuntária deste sistema é o
arco reflexo. A partir de um estímulo, o nervo sensorial (também chamado de nervo sensitivo ou aferente)
leva o estímulo até a medula óssea e retorna ao músculo pelo nervo motor (também chamado de nervo
eferente), realizando o movimento.
O sistema nervoso autônomo é responsável pela manutenção das funções vitais, feitas inconscientemente,
para manter respiração, digestão e circulação por exemplo. Ele pode ser dividido em:
• Parassimpático: Responsável por controlar o metabolismo em situações de repouso e calma.
• Simpático: Responsável por controlar o metabolismo em situações de estresse e atenção.
B
io.
EXERCÍCIOS
1. O esquema representa dois neurônios contíguos (I e II), no corpo de um animal, e sua
posição em relação a duas estruturas corporais identificadas por X e Y.
a) Tomando-se as estruturas X e Y como referência, em que sentido se propagam os impulsos
nervosos através dos neurônios I e II?
b) Considerando-se que, na sinapse mostrada, não há contato físico entre os dois neurônios, o que
permite a transmissão do impulso nervoso entre eles?
c) Explique o mecanismo que garante a transmissão unidirecional do impulso nervoso na sinapse.
2. Algumas drogas utilizadas no tratamento de alguns tipos de depressão agem impedindo a recaptação
do neurotransmissor serotonina, no sistema nervoso central. Assinale a alternativa correta.
a) Neurotransmissores são substâncias que agem no citoplasma do corpo celular dos neurônios,
provocando o surgimento de um impulso nervoso.
b) Numa sinapse, os neurotransmissores são liberados a partir de vesículas existentes nos dendritos.
c) Após sua liberação, o neurotransmissor provoca um potencial de ação na membrana pós-sináptica
e é recaptado pelo neurônio pré-sináptico.
d) Somente as sinapses entre dois neurônios utilizam neurotransmissores como mediadores.
e) Neurotransmissores diferentes são capazes de provocar potenciais de ação de intensidades
diferentes.
B
io.
3.
que a saltadora Maurren Maggi ganhou a segunda medalha de ouro para o Brasil nos últimos Jogos
Olímpicos. No salto de 7,04m de distância, Maurren utilizou a força originada da contração do tecido
muscular estriado esquelético. Para que pudesse chegar a essa marca, foi preciso contração muscular
e coordenação dos movimentos por meio de impulsos nervosos.
a) Explique como o neurônio transmite o impulso nervoso ao músculo.
b) Para saltar, é necessária a integração das estruturas ósseas (esqueleto) com os tendões e os
músculos. Explique como ocorre a integração dessas três estruturas para propiciar à atleta a
execução do salto.
4. Nas células nervosas, essa diferença é denominada potencial de repouso, pois um estímulo é capaz de
desencadear uma fase de despolarização seguida de outra de repolarização; após isso, a situação de
repouso se restabelece. A alteração de polaridade na membrana dessas células é chamada de potencial
de ação que, repetindo-se ao longo dos axônios, forma o mecanismo responsável pela propagação do
impulso nervoso.
O gráfico a seguir mostra a formação do potencial de ação.
Descreva as alterações iônicas ocorridas no local do estímulo responsáveis pelos processos de
despolarização e repolarização da membrana dos neurônios.
5. Examine a seguinte lista de eventos que ocorrem durante a propagação de um impulso nervoso: I. Neurotransmissores atingem os dendritos. II. Neurotransmissores são liberados pelas extremidades do axônio. III. O impulso se propaga pelo axônio. IV. O impulso se propaga pelos dendritos. V. O impulso chega ao corpo celular.
Que alternativa apresenta a sequência temporal correta desses eventos? a) V - III - I - IV - II. b) I - IV - V - III - II. c) I - IV - III - II - V. d) II - I - IV - III - V. e) II - III - I - IV - V.
6. Há diversas drogas e doenças que afetam o funcionamento dos neurônios. Considerando o
funcionamento dessas células, responda as questões a seguir.
a) A maioria dos anestésicos locais age bloqueando os canais de sódio dos neurônios. Qual é a
relação entre o bloqueio desses canais e o efeito anestésico?
b) O diabetes mellitus reduz a mielinização dos neurônios. Quais as conseqüências disso sobre o
processo de transmissão do impulso nervoso?
c) Alguns tipos de inseticidas orgânicos, como os fosforados e os carbamatos, impedem a
degradação da acetilcolina na sinapse neuromuscular, o que provoca a contração contínua dos
músculos afetados. Explique por que ocorre essa contração muscular contínua.
B
io.
7. O mecanismo de recepção e transmissão de estímulo nervoso se dá através de fibras nervosas
mielínicas ou amielínicas, onde a rapidez de propagação difere entre elas. O fato de as fibras mielínicas
propagarem o impulso nervoso mais rapidamente que as amielínicas, pode ser explicado pelas
seguintes ocorrências:
I. despolarização da fibra nervosa no nódulo de Ranvier;
II. propagação saltatória dos impulsos na fibra nervosa;
III. propagação contínua dos impulsos ao longo da fibra nervosa;
IV. inversão de cargas iônicas na fibra nervosa, quando em repouso.
As afirmativas corretas são apenas:
a) I e II
b) I e IV
c) II e III
d) II e IV
e) III e IV
8. Botox é um produto comercial que consiste da toxina botulínica que age bloqueando a função nervosa.
É utilizado no tratamento de pessoas que sofrem de contrações anormais dos músculos, como também
no tratamento cosmetológico dos sinais de envelhecimento facial. Esta neurotoxina atua como
relaxante muscular e, assim, age:
I. bloqueando a liberação de acetil colina nas terminações nervosas dos músculos.
II. impedindo que o músculo receba a mensagem do cérebro para se contrair.
III. inibindo a enzima acetilcolinesterase, que destrói a acetilcolina.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente I é verdadeira.
b) Somente II é verdadeira.
c) Somente I e II são verdadeiras.
d) Somente III é verdadeira.
e) I, II e III são verdadeiras.
9. O locutor, ao narrar uma partida de futebol, faz com que o torcedor se alegre ou se desaponte com as
informações que recebe sobre os gols feitos ou perdidos na partida. As reações que o torcedor
apresenta ao ouvir as jogadas são geradas pela integração dos sistemas nervoso e endócrino.
a) A vibração do torcedor ao ouvir um gol é resultado da chegada dessa informação no cérebro
através da interação entre os neurônios. Como se transmite a informação através de dois
neurônios?
b) A raiva do torcedor, quando o time adversário marca um gol, muitas vezes é acompanhada por
uma alteração do sistema cardiovascular resultante de respostas endócrinas e nervosas. Qual é a
alteração cardiovascular mais comum nesse caso? Que fator endócrino é o responsável por essa
alteração?
B
io.
10. No coração humano existe uma região especializada denominada nódulo sino-atrial, sobre o qual age
a estimulação nervosa do sistema autônomo. A relação entre essa região cardíaca e o sistema nervoso
está representada no esquema.
a) A que ramo do sistema nervoso autônomo correspondem, respectivamente, I e II e qual a
substância, neurotransmissora liberada nas terminações dos neurônios pós-ganglionares de cada
ramo? b) O que acontecerá com o ritmo de batimentos cardíacos, quando ocorrer o aumento da freqüência
de impulsos transmitidos, respectivamente, por I e II?
QUESTÃO CONTEXTO
Os futuros doutores abusam dos remédios
Há uma crença de que remédios como Stavigile, Venvanse, Provigil, Eranz, Concerta ou Ritalina receitados
para pessoas com déficit de atenção, hiperatividade, narcolepsia, entre outros diagnósticos aumentem a
produtividade e a atenção de quem precisa estudar ou trabalhar por horas a fio. Eles atuam no sistema
nervoso central acelerando a liberação de hormônios como dopamina, noradrenalina. [...] Em todos os
relatos ouvidos pela Trip, o caminho até o uso de psicoestimulantes legais é traçado pelo mesmo motivo: a
pressão e a carga de estudos. Muitos desses estudantes são recém-chegados à vida adulta que entram na
faculdade apegados ao nobre desejo de salvar vidas, mas tudo o que encontram são aulas pesadas e a
necessidade de absorver um denso conteúdo em pouco tempo. [...]
B
io.
Hoje, sabe-se que o abuso de metilfenidato pode aumentar riscos cardiovasculares e psiquiátricos. E o risco
de dependência é constante, segundo o psiquiatra Arthur Guerra, supervisor do Grupo Interdisciplinar de
Estudos de Álcool e Drogas do Hospital das C
nervoso por uma razão que não existe, e o cérebro se acostuma com aquilo. Cria uma dependência
am ao
Fonte: https://outraspalavras.net/outrasmidias/destaque-outras-midias/os-futuros-doutores-abusam-dos-remedios/ ; Acesso em
07/02/2018
Infelizmente, a prática de utilizar psicoestimulantes para questões que não um tratamento, é comum em
diversos níveis, desde escolas, passando pela faculdade e no ambiente de trabalho. Na primeira parte do
texto, vemos alguns dos neurotransmissores que são afetados pela utilização destes medicamentos, alguns
outros, como o Modafinil, nem se sabe o mecanismo de atuação. Indique qual a função dos
neurotransmissores citados, e nomeie outros neurotransmissores com funções semelhantes.
B
io.
GABARITO
Exercícios
1. a) O sentido de propagação é de Y para X, ou seja, dos axônios para os dendritos.
b) A transmissão na região de sinapse é feita por neurotransmissores.
c) Os neurotransmissores são secretados apenas pelas vesículas presentes nas terminações do axônio
pré-sináptico, havendo apenas um sentido para elas seguirem.
2. c
O neurotransmissor é responsável pela transmissão do impulso químico entre neurônio, passando a
mensagem do axônio de um neurônio pré-sináptico para o dendrito do neurônio pós-sinaptico.
3. a) O neurônio comunica-se com o músculo através de uma sinapse, denominada placa motora. A
chegada do impulso nervoso à placa motora, desencadeia a liberação do mediador químico acetilcolina
na fenda sináptica. Esse mediador é que excitará a membrana muscular.
b) Os músculos estão unidos aos ossos pelos tendões. Para execução do salto, ocorre a contração do
músculo, que promove, por meio dos tendões, a movimentação dos ossos.
4. Os canais de sódio abrem-se imediatamente após o estímulo, permitindo a entrada de cargas positivas
(Na+) na célula e a despolarização da membrana, e fecham-se em seguida. Os canais de potássio abrem-
se mais lentamente do que os canais de sódio, permitindo a saída de cargas positivas (K+) do citosol da
célula e a repolarização da membrana, e fecham-se em seguida.
1. b
O impulso nervoso se inicia com a chegada dos neurotransmissores no neurônio. Após isso, o impulso
se propaga a partir de uma transmissão elétrica pelos dendritos, corpo celular e axônio, por fim são
liberados novos neurotransmissores pela extremidade do axônio.
2. a) Com o bloqueio dos canais de sódio não há despolarização da membrana do neurônio; logo, não há
formação de um potencial de ação não há condução de impulso nervoso.
b) A velocidade de condução do impulso nervoso torna-se mais lenta, uma vez que o estrato mielínico
atua como isolante elétrico, o que faz com que a velocidade de condução do impulso nervoso torne-se
mais rápida.
c) Sem a degradação da acetilcolina, ela permanecerá por mais tempo na fenda sináptica se associando
aos seus receptores. Em consequência disto, a membrana plasmática da célula muscular será
despolarizada com maior frequência, o que acarretará mais abertura de canais de cálcio do retículo
sarcoplasmático, mantendo os níveis de cálcio citoplasmáticos altos e, consequentemente, o processo
de contração.
3. a
III está incorreto pois o impulso contínuo (não mielinizado) é mais lento que o saltatório (mielinizado); IV
está incorreto pois quando em repouso, o neurônio fica polarizado.
4. c
III está incorreto pois a acetilcolinesterase, caso fosse inibida, causaria uma contração da musculatura, e
não relaxamento, já que a acetilcolina inibe a contração muscular.
5. a) A informação é transmitida entre os neurônios por neurotransmissores, secretados pelo axônio, na
região de sinapse.
b) A alteração mais comum é a taquicardia, causado pela liberação da adrenalina.
B
io.
6. a) I = ramo Simpático; libera noradrenalina. II = ramo Parassimpático; libera acetilcolina.
b) Sob a ação do Simpático, o ritmo dos batimentos cardíacos é acelerado. Já o Parassimpático retarda
os batimentos cardíacos
Questão Contexto
A dopamina é um neurotransmissor que é precursor natural da adrenalina e noradrenalina, e tem função
estimulante do sistema nervoso central, e no sistema de recompensa. Já a noradrenalina, também chamada
de norepinefrina, influencia no humor, ansiedade, sono e alimentação, e atua principalmente para aumentar
a circulação sanguínea e a tensão arterial (vasoconstrictor) e estimula o sistema nervoso simpático.
Outro neurotransmissor com funções semelhantes é a adrenalina (aumenta atenção e prepara o corpo para
ações rápidas).
B
io.
Bio.
Professor: Rubens Oda
Monitor: Sarah Schollmeier
B
io.
EXERCÍCIOS
1. Um argumento correto que pode ser usado para apoiar a ideia de que os vírus são seres vivos é o de
que eles:
a) Não dependem do hospedeiro para a reprodução.
b) Possuem número de genes semelhante ao dos organismos multicelulares.
c) Utilizam o mesmo código genético das outras formas de vida.
d) Sintetizam carboidratos e lipídios, independentemente do hospedeiro.
e) Sintetizam suas proteínas independentemente do hospedeiro.
2. Componente que faz parte da estrutura dos vírus, formado por proteínas que, além de proteger o ácido
nucleico viral, tem a capacidade de se combinar quimicamente com substâncias presentes na
superfície das células hospedeiras, permitindo ao vírus reconhecer e atacar o tipo de célula adequado
a hospedá-lo:
a) Núcleo viral.
b) Envoltório lipídico.
c) Capsídeo.
d) DNA.
e) RNA.
3. Penso que a vida resulta da combinação de quatro processos - metabolismo, compartimentação,
memória e manipulação - e de uma lei de correspondência entre memória e manipulação. Se
tomarmos isso como definição, os vírus não podem ser considerados seres vivos, pois não têm nem
metabolismo nem lei de correspondência. (Antoine Danchin apud CIÊNCIA HOJE, p. 25)
A confrontação do conceito de vida expresso anteriormente com características exibidas pelos vírus
permite afirmar:
(01) Os vírus e os seres vivos compartilham uma mesma linguagem na construção de seus genomas.
(02) Os vírus obtêm energia usando os mesmos processos bioenergéticos celulares.
(04) A organização molecular dos vírus expressa a exigência de proteção para o material genético e de
reconhecimento pela célula hospedeira.
(08) A universalidade do DNA como material genético, entre os vírus, os aproxima da condição
biológica.
(16) A condição vital está inevitavelmente associada à estrutura celular.
(32) A capacidade de evoluir é uma propriedade comum aos vírus e aos seres vivos.
SOMA ( )
4. Apesar dos esforços de numerosas equipes de cientistas em todo o mundo, uma vacina contra a gripe,
que imunize as pessoas a longo prazo, ainda não foi conseguida. A explicação para isso é que o vírus
da influenza, causador da gripe, sofre constantes mutações. Por que essas mutações diminuem a
eficácia das vacinas?
5. Vírus são organismos acelulares, ou seja, não apresentam estrutura celular. Com relação aos vírus é
correto afirmar:
a) Apresentam duas moléculas de ácido nucleico, DNA e RNA, em sua constituição básica, as quais
são protegidas por uma cápsula proteica.
b) São capazes de se reproduzirem de forma independente, ou seja, não necessitam estar infectando
outra célula viva.
c) Precisam, necessariamente, estar dentro de uma célula viva para se reproduzirem.
d) Doenças como catapora, sarampo e tuberculose são causadas por vírus.
e) Durante uma infecção viral, a cápsula proteica do vírus também penetra na célula hospedeira
juntamente com o material genético.
Exercícios: Vírus 24
ago
B
io.
6. Apesar de não saber que a raiva era causada por um vírus, Pasteur realizou vários experimentos para
desenvolver uma vacina contra essa doença. No experimento inicial, que não deu certo, ele recolheu
saliva de cães infectados e a inoculou em um recipiente de vidro (balão) contendo meio de cultura
(água e nutrientes). Esse experimento não deu certo porque o vírus:
a) É um microrganismo envelopado.
b) Intensificou sua virulência.
c) Atenuou sua patogenicidade.
d) É metabolicamente dependente.
7. Como resultado das mudanças climáticas, bem como da fragilidade do sistema imunológico
decorrente da má alimentação e do uso indiscriminado de medicamentos, observa-se o aumento do
número de casos de diversas doenças, dentre elas as viroses. Infecções dessa natureza são causadas
por centenas de tipos virais oportunistas. Sobre esses parasitas, marque a opção falsa.
a) O DNA e o RNA sempre ocorrem, simultaneamente, em um mesmo vírus, protegidos dentro do
capsídeo.
b) Os vírus são considerados parasitas intracelulares, pois precisam de células vivas para realizar suas
atividades metabólicas.
c) Os vírus são parasitas altamente específicos compostos, basicamente, por proteínas e ácidos
nucleicos.
d) Ao injetar o material genético no interior das bactérias os fagos bloqueiam a atividade da maioria
dos genes destas células.
8. Inglaterra anunciou que meninas entre 12 e 13 anos poderão receber vacina contra o HPV
(papilomavírus humano), que causa grande parte dos tipos de câncer do colo do útero, além do
condiloma acuminado. Com base nessa informação, responda ao que se pede.
a) Cite dois métodos que podem impedir a contaminação por essa doença e ao mesmo tempo evitar
uma gravidez não planejada.
b) Considerando a diversidade de opção sexual, vacinar apenas indivíduos do sexo feminino será uma
medida eficaz para acabar com a transmissão da doença condiloma acuminado na população?
Justifique.
c) A descoberta e a utilização de uma vacina para uma determinada doença é um grande avanço para
a saúde pública. Porém, além das vacinas existe também o soro como forma de imunizar a
população. Qual a diferença entre vacina e soro e qual é o mais indicado para uma situação na qual
o antígeno já está no organismo?
d) O HPV é um vírus, e os vírus não são considerados como seres vivos por muitos cientistas. Qual a
principal justificativa para não se considerar vírus como um ser vivo?
9. O vírus da gripe que ataca os seres humanos tem uma proteína HA que se liga á molécula da glicoforina
uma proteína abundante das hemácias. No entanto o vírus da gripe não consegue replicar-se nas
hemácias. Explique porque o vírus da gripe não consegue replicar-se nas hemácias.
10. compreensível, se considerarmos as inúmeras doenças que eles podem provocar em nosso organismo
e os grandes danos que causam à agricultura e à pecuária, parasitando plantas cultivadas e animais de
criação. Apresentam, no entanto, uma elevada especificidade de hospedeiros, que vem sendo
pesquisada e utilizada a favor dos interesses humanos. Assim, várias espécies de vírus são atualmente
utilizados:
a) Na agricultura devido à ação decompositora, fertilizando o solo.
b) No emprego laboratorial fabricação de antibióticos.
c) No manejo biológico controlando as populações de agentes patogênicos na agricultura.
d) No manejo biológico combatendo parasitoses humanas.
e) No emprego industrial fabricação de vinagre e derivados do leite.
B
io.
QUESTÃO CONTEXTO
Pesquisador descobre um vírus "mestiço"
O HIV, vírus da Aids, é um vírus de RNA, já que é desse
tipo de ácido nucléico que seu genoma é feito. Já o
papiloma, vírus associado ao câncer de colo de útero,
é um vírus de DNA, porque seu material genético é
constituído desse outro ácido nucléico.
Os pesquisadores da Universidade de Princeton
perceberam que havia alguma coisa de diferente com
o HCMV quando, ao isolar partículas do vírus de
células humanas, isolaram também moléculas de RNA.
Até então, o HCMV era classificado com sendo de
DNA, ou seja, somente esse material estava presente
nas partículas do vírus.
Depois de alguns experimentos que descartaram a hipótese de que esse RNA fosse um contaminante celular,
os cientistas descobriram que, dentro da partícula viral, além do genoma de DNA, havia quatro tipos de RNA.
Qual princípio da virologia esse trabalho questiona? Cite outro princípio da virologia que se mantém de forma
independente desse achado.
B
io.
GABARITO
Exercícios
1. c
Os vírus não são considerados seres vivos por não possuírem metabolismo próprio.
2. c
A estrutura formada por proteínas que protege o material genético e permite a invasão viral nas células é
o capsídeo.
3. 01 + 04 + 16 + 32 = 53
02 errada os vírus não conseguem obter energia por conta própria, precisam de uma célula
hospedeira.
08 errada O RNA também pode ser usado como único material genético nos vírus.
4. Em função das mutações, as proteínas do capsídeo viral são diferentes e, assim, apesar de as pessoas
vacinadas possuirem anticorpos contra uma determinada linhagem do vírus, não possuem anticorpos
capazes de reconhecer os vírus com as proteínas alteradas resultantes das mutações.
5. c
Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios. Assim, precisam de uma célula hospedeira para a
reprodução
6. d
Nesse experimento de Pasteur, os vírus não poderiam ser cultivados porque os vírus são metabolicamente
dependentes de células hospedeiras.
7. a
Incorreta. O vírus possui OU RNA OU DNA.
8.
a) preservativo masculino / preservativo feminino / abstinência sexual;
b) Não, pois casais homossexuais masculinos que se relacionam sem preservativo podem transmitir
e/ou contrair o HPV;
c) c1- A vacina contém o antígeno em forma atenuada, enfraquecido, ou com microorganismos mortos.
Já o soro contém os anticorpos.
c2- Soro;
d) A ausência de célula.
9. O vírus da gripe não consegue replicar-se nas hemácias porque estas são células desprovidas de núcleo
e de DNA.
10. c
Os vírus podem ser usados no controle de agentes patogênicos na agricultura, mas não nos seres
humanos. As demais funções são atribuídas aos fungos ou bactérias. Por exemplo:
Decomposição fungos e bactérias
Produção de antibióticos (ex: penicilina) - fungo
Questão Contexto O princípio questionado é a presença de apenas um tipo de ácido nucleico no vírus. Ou DNA ou RNA.
Entretanto, o vírus permanece com a característica de parasita intracelular obrigatório.
B
io.
Bio.
Professor: Rubens Oda
Monitor: Sarah Schollmeier
B
io.
RESUMO
Os vírus são seres acelulares, isto é, sem células, que se encontram no limiar entre a vida e a matéria bruta.
São seres microscópicos, compostos basicamente por uma cápsula proteica (capsídeo viral) envolvendo um
material genético, que pode ser DNA ou RNA, mas não ambos (salvo a exceção, os citomegalovírus). A
partícula viral encontrada fora da célula hospedeira é conhecida como vírion.
É fundamental salientar que vírus são seres obrigatoriamente parasitas intracelulares, não apresentando
metabolismo ou reprodução fora de uma célula hospedeira.
Alguns vírus podem apresentar um envelope externo ao capsídeo, composto por duas camadas lipídicas
derivadas da membrana plasmática da célula hospedeira e proteínas virais imersas nestas camadas.
As proteínas virais determinam o tipo de célula que o vírus irá parasitar, sendo eles normalmente altamente
específicos quanto aos seus hospedeiros. Bacteriófagos, por exemplo, infectam apenas bactérias.
O mecanismo de reprodução viral no interior da célula depende principalmente do material genético do vírus
em questão.
Podemos dividir de acordo com o material genético:
Vírus de DNA
Um exemplo de vírus de DNA são os bacteriófagos, vírus que infectam bactérias. A partir do momento em
que o vírus reconhece a membrana da célula hospedeira, seu capsídeo adere-se à célula em questão. Ele
introduz seu DNA no interior da célula e abandona o capsídeo proteico no meio extracelular.
O DNA viral invade a célula e impede que ela prossiga com seu metabolismo normal. A partir deste ponto,
os mecanismos de transcrição e duplicação estarão direcionadas para a produção de novos vírus, duplicando
DNA viral e transcrevendo e traduzindo as proteínas do capsídeo, usando os ribossomos do hospedeiro.
Conforme ocorre a replicação e a montagem, eventualmente a célula se rompe, liberando novos vírions no
meio. Este é o chamado ciclo lítico.
Tipos de vírus 22
ago
B
io.
Outra possibilidade é que o vírus adote o ciclo lisogênico, ligando seu DNA ao cromossomo daquela célula.
Ele permanece inativo, e permite que a célula continue sua vida normalmente. A célula sofrerá mitoses,
multiplicando assim também o DNA viral, contido em seu cromossomo. Todas as células geradas a partir
deste momento então estarão infectadas. Sob determinado estímulo ou condição, esse vírus pode abandonar
o ciclo lisogênico e entrar no ciclo lítico, formando novos vírions.
Vírus de RNA
Os vírus de RNA podem ser de cadeia positiva ou negativa.
No caso dos vírus de RNA com fita positiva, o sentido da fita é o mesmo sentido do RNAm, que pode ser
traduzido mediante a infecção do hospedeiro, formando novos RNAs virais.
O sentido do RNA dos vírus de fita RNA negativa, no entanto, é o contrário, então é necessário copiar um
RNAm complementar no sentido positivo. Isso se dá pelo uso de uma enzima viral chamada RNA-polimerase
dependente de RNA, empacotada no vírion junto ao RNA.
Retrovírus
B
io.
Os retrovírus são um grupo de vírus de RNA que inclui o HIV, causador da AIDS.
A principal característica dos retrovírus é a presença de uma enzima viral chamada transcriptase reversa. A
transcriptase reversa é capaz de sintetizar DNA a partir de uma fita de RNA. Após essa transcrição reversa, o
novo DNA viral se une ao DNA da célula hospedeira e começa a comandar a produção de novos RNAs virais
e do capsídeo proteico, montando novos vírions que serão liberados.
De acordo com o modo de transmissão:
Arbovírus Não são classificados de acordo com o material genético, mas pelo modo de transmissão dependente de um
vetor artrópode.
ARthropod BOrne VIRUSES
Exemplo: Vírus da dengue e da febre amarela cujo vetor é o Aedes aegypti.
De acordo com o hospedeiro
Bacteriófagos
São vírus que atacam seres procariontes.
Taxonomia A classificação dos vírus não segue a clássica regra binomial de Lineu. As regras foram estabelecidas pelo
International Committee on Taxonomy of Viroses ICTV.
São classificados por:
• Ordem
• Família
• Subfamília
• Gênero
• Espécie.
Atenção! Os vírus não possuem um Reino.
B
io.
As ordens são:
• Caudovirales (bacteriófagos)
• Mononegavirales (infectam plantas e animais)
• Nidovirales (infectam vertebrados)
EXERCÍCIOS
1. Observe o vírus da AIDS representada a seguir:
"O vírus da AIDS é classificado como RETROVÍRUS e pode ser disseminado no organismo na forma de
um PROVÍRUS".
Os dois termos destacados referem-se às características do vírus da AIDS. Descreva, de modo
resumido, o significado destas duas características.
a) Retrovírus.
b) Provírus.
2. Os estudos sobre as formas de replicação dos vírus intensificaram-se nos últimos anos, objetivando
encontrar meios mais eficientes de prevenção e tratamento de doenças virais nos seres humanos.
Tais estudos têm demonstrado que existem diferentes tipos de vírus e diferentes formas de
replicação. Os vírus de RNA de cadeia simples podem ser divididos em três tipos básicos, conhecidos
como vírus de cadeia positiva, vírus de cadeia negativa e como retrovírus.
Com relação aos diferentes tipos de replicação dos vírus, analise as afirmativas abaixo.
I. Os retrovírus contêm cadeias simples de RNA, enzima transcriptase reversa e produzem DNA
tendo como modelo o RNA viral.
II. Os vírus de cadeia negativa possuem RNA genômico com as mesmas sequências de bases
nitrogenadas dos RNA mensageiros (RNAm) formados. Dessa maneira, moléculas de RNA servem
de modelo para a síntese de moléculas de RNA complementares à cadeia molde.
III. Os vírus de cadeia positiva possuem RNA genômico com sequências de bases nitrogenadas
complementares às dos RNAm formados. Desta maneira, moléculas de RNA servem de modelo
para a síntese do RNAm.
IV. Os retrovírus contêm uma cadeia de RNA dupla hélice que serve de base para a transcrição do
DNA necessário à replicação.
Marque a alternativa correta.
a) Somente II e III são corretas.
b) Somente IV é correta.
c) Somente I é correta.
d) Somente I, II e III são corretas.
B
io.
3. Alguém afirmou que os vírus:
I. Só se reproduzem no interior de células vivas;
II. Atacam somente células animais;
III. Possuem DNA ou RNA como material genético.
Assinale
a) se somente a frase I estiver correta.
b) se somente a frase II estiver correta.
c) se somente a frase III estiver correta.
d) se as frases I e III estiverem corretas.
e) se as frases II e III estiverem corretas.
4. O esquema a seguir representa um bacteriófago:
As estruturas desse vírus, indicadas por 1 e 2, são constituídas quimicamente por:
a) aminoácidos.
b) nucleotídeos.
c) polissacarídeos.
d) nucleotídeos e aminoácidos, respectivamente.
e) aminoácidos e nucleotídeos, respectivamente.
5. Vírus é uma entidade biológica que pode infectar organismos vivos. Vírus são parasitas intracelulares
obrigatórios e isso significa que eles somente se reproduzem pela invasão e controle da maquinaria
de auto-reprodução celular. O termo VÍRUS geralmente se refere às partículas que infectam
eucariontes, enquanto o termo FAGO é utilizado para descrever aqueles que infectam procariontes.
Tipicamente, estas partículas carregam uma pequena quantidade de ácido nucléico cercada por
alguma estrutura protetora consistente de proteína também conhecida como envelope viral ou
capsídeo; ou feita de proteína e lipídio. São conhecidas aproximadamente 3.600 espécies de vírus,
sendo que algumas são patogênicas para o homem. Analise as proposições sobre os vírus:
I. Vírus com a enzima transcriptase reversa são possuidores de RNA como material genético e são
capazes de promover cópias de moléculas DNA a partir de moléculas de RNA.
II. Febre amarela, dengue, varíola, poliomielite, hepatite, hanseníase, Aids, condiloma, sarampo,
sífilis e caxumba são exemplos de viroses humanas.
III. Há vírus bacteriófagos capazes de realizar o ciclo lítico onde a célula infectada não sofre
alterações metabólicas e acaba gerando duas células filhas infectadas.
IV. Antibióticos como a penicilina, cefalexina e ampicilina não são indicados para o tratamento de
viroses pois os vírus, devido a sua elevada capacidade mutagênica, desenvolvem rapidamente
resistência a esses medicamentos.
V. Normalmente, os vírus apresentam especificidade em relação ao tipo de célula que parasitam.
Assim, o vírus da hepatite tem especificidade pelas células hepáticas; os vírus causadores de verrugas
têm especificidade por células epiteliais; assim como os vírus que atacam animais são inócuos em
vegetais e viceversa.
Estão corretas:
a) II, III e IV.
b) I, II e III.
c) apenas I e V.
d) I, IV e V.
e) apenas III e V.
B
io.
6. Assinale a alternativa correta, a respeito dos retrovírus.
a) São vírus que possuem DNA e RNA, isso explica sua maior virulência; são os causadores da Gripe
A.
b) São vírus de RNA. Apresentam a enzima transcriptase reversa que catalisa a produção de
moléculas de DNA a partir do RNA da célula parasitada.
c) São vírus de DNA. Apresentam a enzima transcriptase reversa que catalisa a produção de
moléculas de RNA a partir do DNA viral.
d) São vírus de RNA. Apresentam a enzima transcriptase reversa que catalisa a produção de
moléculas de DNA a partir do RNA viral.
e) São vírus de DNA. Apresentam a enzima transferase inversa que catalisa a produção de cadeias de
DNA a partir do RNA da célula parasitada.
7. A gripe conhecida popularmente como gripe suína é causada por um vírus influenza A.
Esse tipo de vírus se caracteriza, dentre outros aspectos, por:
- ser formado por RNA de fita simples (-), incapaz de atuar como RNA mensageiro ou de sintetizar
DNA nas células parasitadas;
- os RNA complementares do RNA viral poderem ser traduzidos em proteínas pelo aparelhamento
celular.
Os esquemas a seguir apresentam um resumo de etapas dos processos de replicação de alguns dos
vírus RNA, após penetrarem nas células.
O tipo de replicação encontrado no vírus infuenza A está representado no esquema de número:
a) I
b) II
c) III
d) IV
8. Atenção: Para responder esta questão considere o texto apresentado abaixo.
sujeitos a problemas de memória, obesidade, falta de sono e enfraquecimento do sistema
imunológico, entre outros males.
madrugada. E têm 40% mais chances de desenvolverem transtornos neuropsicológicos, digestivos e
cardiovasculares.
B
io.
Uma das substâncias que dependem muito do escuro e da noite para serem liberadas é a melatonina.
O hormônio ajuda a controlar o momento certo de cada função corporal.
(Revista Galileu, outubro de 2010, p. 22)
O trabalho noturno pode enfraquecer o sistema imunológico, mas esse enfraquecimento não é tão
agudo quanto o causado pela infecção com o vírus HIV. Nesse último caso, ocorre a morte de um
grande número de linfócitos CD4 que controlam e regulam a resposta imunológica, causada pela
proliferação viral. Identifique a alternativa que descreve corretamente o modo como esse vírus se
prolifera no interior das células.
a) Esse é um vírus de DNA cuja replicação ocorre de forma contínua e independente do genoma
celular.
b) As moléculas de proteína que formam o capsídeo do vírus são originadas a partir de genes
presentes no genoma da célula hospedeira.
c) O HIV é um retrovírus e seu genoma de RNA deve ser convertido em DNA para que possa controlar
o metabolismo da célula hospedeira.
d) O vírus é formado por uma única célula procariótica que ao entrar na célula hospedeira encontra
o ambiente adequado para sua replicação.
e) Ao entrar na célula, as moléculas de DNA circular que formam o genoma do vírus integram-se ao
genoma da célula e passam a controlar seu metabolismo.
9. Assinale a alternativa incorreta a respeito das características gerais dos vírus.
a) Muitos vírus são específicos em relação ao hospedeiro; atacam apenas um tipo de célula ou poucos
tipos.
b) Os vírus são considerados parasitos intracelulares obrigatórios, pois são capazes de se multiplicar
apenas no interior de células hospedeiras.
c) Um vírus é um organismo acelular, constituído basicamente por um capsídeo proteico e por
moléculas de DNA e RNA.
d) Infecção viral consiste na penetração do vírus no interior da célula hospedeira.
e) Após a adesão do vírus à membrana plasmática da célula hospedeira, pode haver a entrada de todo
o vírus no interior celular ou apenas do seu material genético.
10. A pandemia de gripe de 2009 (inicialmente designada como gripe suína e, em abril de 2009, como
gripe A) é um surto global de uma variante de gripe suína, cujos primeiros casos ocorreram no
México em meados do mês de março de 2009, vindo a espalhar-se pelo mundo. O vírus foi
identificado como Influenza A subtipo H1N1, uma variante nova da gripe suína. Os sintomas da
doença são o aparecimento repentino de febre, tosse, dor de cabeça intensa, dores musculares e nas
articulações, irritação nos olhos e fluxo nasal. Fonte pt.wikipedia.org/wiki/Gripe_suína
Sobre os vírus, assinale a alternativa correta.
a) Os vírus são organismos acelulares, com metabolismo próprio, formados por uma cápsula de
proteínas o capsídeo.
b) Os vírus contêm, no interior do capsídeo, DNA e RNA. O conjunto formado pelo capsídeo e pelo
ácido nucleico é denominado de cápsula proteica.
c) Sua reprodução ocorre no interior da célula hospedeira; fora desta não possuem metabolismo e
permanecem inertes, razão por que são denominados parasitas intracelulares obrigatórios.
d) Os novos vírus formados são semelhantes ao original, pois não são capazes de sofrerem mutações.
e) A medida profilática mais eficiente no combate às infecções virais, como a da gripe AH1N1 A, é o
uso de antibióticos que estimulam nosso organismo a produzir interferon.
B
io.
11. Analisando o genoma de alguns tipos de vírus formados por fita simples de RNA, encontramos
aqueles que são RNA (-), como o do resfriado comum, e os que são RNA (+), como o da poliomielite.
Observe que:
- nos vírus RNA (-), apenas o RNA complementar a seu genoma é capaz de funcionar como mensageiro
na célula infectada;
- nos vírus RNA (+), o genoma viral funciona diretamente como mensageiro;
- ambos os vírus necessitam, para sua replicação, da enzima RNA replicase, que sintetiza um RNA
complementar a um molde de RNA;
- o gene da enzima RNA replicase está presente no genoma dos dois tipos de vírus, mas a enzima só é
encontrada nas partículas virais RNA (-).
a) Explique por que é necessário, para sua replicação, que os vírus RNA (-) já contenham a enzima RNA
replicase, enquanto os RNA (+) não precisam armazenar esta enzima.
b) Apresente um argumento contrário à hipótese de que os vírus, devido à simplicidade de sua
estrutura, foram precursores das primeiras células.
QUESTÃO CONTEXTO
https://pt.dreamstime.com/imagem-de-stock-royalty-free-compara%C3%A7%C3%A3o-dos-v%C3%ADrus-de-hepatite-
image23979936
Os vírus que causam a hepatite viral são diversos. De acordo com a imagem, aponte as principais
diferenças.
B
io.
GABARITO
Exercícios
1. a) Retrovírus é um grupo de vírus cujo material genético é constituído por RNA. b) Provírus é o DNA viral incorporado ao genoma da célula hospedeira.
2. c
II errada, O RNA traduzido imediatamente tem cadeia positiva.
III errada, RNAs complementares pertencem a vírus de cadeia negativa
IV errada, a cadeia dos retrovírus é simples
3. d
II errada os vírus também parasitam vegetais e bactérias, por exemplo
4. e
Está indicada em 1 o capsídeo, estrutura proteica. Em 2, nota-se o material genético, que pode ser DNA
ou RNA.
5. c
II errada a hanseníase e a sífilis são bacterioses
III errada - a célula sofre alterações metabólicas quando infectada.
IV errada - antibióticos não possuem atuação sobre vírus.
6. d
Os retrovírus são vírus de RNA que realizam a transcrição reversa, originando um DNA a partir desse RNA.
Como exemplo, o HIV.
7. b
Apenas os RNA complementares ao RNA viral monofilamento podem ser usados na célula parasitada para
sintetizar proteínas. Sendo assim, a atividade do RNA polimerase-RNA dependente, também de origem
viral, é responsável por sintetizar os RNA complementares, como se observa no gráfico II.
8. c
O HIV é um retrovírus e, como tal, converte seu genoma de RNA em DNA a partir da ação da enzima
transcriptase reversa.
9. c
Os vírus não são considerados seres vivos. São formados por um capsídeo proteico e por moléculas de
DNA OU RNA. Atenção!! Apenas um material genético: Ou DNA ou RNA.
10. c
A reprodução dos vírus ocorre no interior de uma célula, visto que não possuem metabolismo não
realizam síntese de proteínas ou geram ATP.
11. a) Para que o genoma RNA (-) seja expresso em proteínas na célula infectada, é primeiro necessário que
seja transcrito em RNA complementar, o que é feito, apenas, pela RNA replicase, que não existe na célula.
Desta forma, o próprio vírus terá de já possuir a enzima em sua estrutura.
Os vírus RNA (+) já funcionam como mensageiros na célula infectada, sendo diretamente traduzidos em
proteínas virais, inclusive a RNA replicase.
b) Os vírus só existem em virtude de sua habilidade de utilizar a maquinaria metabólica das células
hospedeiras, direcionando-a para a formação de novas partículas virais. Portanto, os vírus só devem ter
surgido após o aparecimento das primeiras células.
B
io.
Questão Contexto
Os vírus apresentam DNA ou RNA como material genético.
Podem ser envelopados, como o vírus B e C, ou não envelopados, como o vírus da hepatite A.
Antígenos de superfície, como o HBsAg (HBV) e a proteína E (HCV) diferem entre os vírus e podem ser
importantes para o diagnóstico.
F
ís.
Fís.
Professor: Leo Gomes
Monitor: Leonardo Veras
F
ís.
Exercícios de Curto circuito 22
ago
RESUMO
Os curto-circuitos são assim chamados porque representam o caminho mais curto que a corrente
elétrica pode realizar em um circuito.
O circuito elétrico é o caminho que a corrente percorre entre os dois terminais de uma fonte de tensão.
Normalmente ele é composto por uma bateria e resistências elétricas, de forma que, quando o circuito é
fechado, estabelece-se uma corrente elétrica entre os seus terminais.
Um exemplo de curto-circuito, que acidentalmente é comum em residências, ocorre quando se coloca
as extremidades de um fio metálico nos orifícios de uma tomada.
Observação: Curtos-circuitos provocam reações violentas devido à dissipação instantânea de energia, tais
como: explosões, calor e faíscas. É uma das principais causas de incêndios em instalações elétricas mal
conservadas.
Considere um fio com um resistor de resistência R percorrido por uma corrente i devido a diferença
de potencia (d.d.p) entre os pontos A e B.
Um curto circuito ocorre quando dois pontos de diferentes potenciais elétricos são unidos por outro
fio (de resistência desprezível). Assim os pontos assumem o mesmo potencial.
A diferença de potencial agora é zero. Assim na fórmula:
U = R = 0
Através dessa equação, temos que dizer que ou R = 0 ou i = 0.
No resistor a resistência R é diferente de zero, logo sua corrente é nula. No fio a resistência é nula logo
a corrente é diferente de zero. Logo, a corrente vai pelo fio sem resistência.
Esse aumento na corrente elétrica causa uma grande liberação de energia e, consequentemente, um
superaquecimento dos condutores. Podemos formalizar matematicamente essa liberação de calor.
Primeiro utilizamos a Lei de Ohm para relacionar a corrente (i) com a tensão elétrica (V) e a resistência
(R) de um circuito:
I = U/R
Em seguida, calculamos a potência dissipada no resistor, que representa a quantidade de energia que
é transformada em calor por efeito Joule, com a expressão:
P = U
Substituindo i, temos:
P = U²/R
F
ís.
A partir da equação obtida, podemos concluir que a potência dissipada é inversamente proporcional
ao valor da resistência. Assim, quanto menor a resistência, maior é a dissipação de energia elétrica no
A dissipação instantânea de energia que ocorre em um curto-circuito pode gerar faíscas e explosões,
ocasionando vários danos nos circuitos elétricos, além de poder originar incêndios devastadores em
residências e indústrias. Para evitar esse tipo de acidente, são utilizados os fusíveis e os disjuntores, que são
dispositivos que detectam a alteração da corrente elétrica e interrompem sua passagem automaticamente.
Nota: Instrumentos de Medida
Amperímetros e voltímetros são aparelhos usados para medir, respectivamente, intensidade de
corrente elétrica e diferença de potencial entre dois pontos.
Esses aparelhos funcionam como se fossem resistências para o circuito e assim conseguem fazer as medidas.
Amperímetro:
Deve ser ligado em série no circuito.
Em um amperímetro ideal sua resistência interna deve ser nula (tende a zero).
Voltímetro:
Deve ser ligado em paralelo.
Em um voltímetro ideal sua resistência interna deve ser infinita (tende a infinito).
O voltímetro deve ter seu polo positivo ligado ao maior potencial e o polo negativo no menor
potencial. Caso contrário, a leitura do voltímetro será um valor negativo.
Quando ligados de forma errada o amperímetro (em paralelo) produz curto circuito e o voltímetro (em
série) reduz a corrente a zero e marca a força eletromotriz da bateria.
EXERCÍCIOS
1. A passagem da corrente elétrica pode produzir calor. Instalações elétricas mal feitas, uso de materiais
de baixa qualidade ou desgaste de materiais antigos podem provocar curto-circuito. Para evitar-se
riscos de incêndios, as instalações elétricas devem conter um dispositivo de segurança denominado:
a) fusíl.
b) resistor.
c) estabilizador de tensão.
d) disjuntor.
e) relógio de luz.
2. Cinco resistores de mesma resistência R estão conectados à bateria ideal E de um automóvel,
conforme mostra o esquema:
Inicialmente, a bateria fornece ao circuito uma potência PI. Ao estabelecer um curto-circuito entre os
pontos M e N, a potência fornecida é igual a PF.
A razão F
I
P
P é dada por:
a) 7
9
b) 14
15
c) 1
d) 7
6
F
ís.
3. Um eletricista deve instalar um chuveiro que tem as especificações 220 V 4.400 W− a 6.800 W. Para
a instalação de chuveiros, recomenda-se uma rede própria, com fios de diâmetro adequado e um
disjuntor dimensionado à potência e à corrente elétrica previstas, com uma margem de tolerância
próxima de 10%. Os disjuntores são dispositivos de segurança utilizados para proteger as instalações
elétricas de curtos-circuitos e sobrecargas elétricas e devem desarmar sempre que houver passagem
de corrente elétrica superior à permitida no dispositivo.
Para fazer uma instalação segura desse chuveiro, o valor da corrente máxima do disjuntor deve ser
a) 20 A.
b) 25 A.
c) 30 A.
d) 35 A.
e) 40 A.
4. O circuito representado é constituído por quatro resistores ôhmicos, um gerador ideal, uma chave Ch
de resistência elétrica desprezível e duas lâmpadas idênticas, 1L e 2L , que apresentam valores
nominais de tensão e potência iguais a 40 V e 80 W cada. A chave pode ser ligada no ponto A ou
no ponto B, fazendo funcionar apenas uma parte do circuito de cada vez.
Considerando desprezíveis as resistências elétricas dos fios de ligação e de todas as conexões
utilizadas, calcule as potências dissipadas pelas lâmpadas 1L e 2L , quando a chave é ligada no ponto
A. Em seguida, calcule as potências dissipadas pelas lâmpadas 1L e 2L , quando a chave é ligada no
ponto B.
5. Na figura abaixo, as correntes i1, i2, e i3 valem, respectivamente:
a) 5 A; 5 A; Zero.
b) 3,3 A; 3,3 A; 3,3 A.
c) 2,5 A; 2,5 A; 5 A.
d) Zero; zero; 10 A.
e) 10 A; 10 A; 10 A.
F
ís.
6. Um circuito é formado por uma bateria ideal, que mantém em seus terminais uma diferença de
potencial V, um amperímetro ideal A, uma chave e três resistores idênticos, de resistência R cada um,
dispostos como indica a figura. Com a chave fechada, o amperímetro registra a corrente I. Com a
chave aberta, o amperímetro registra a corrente I':
a) Calcule a razão I'/ I.
b) Se esses três resistores fossem usados para aquecimento da água de um chuveiro elétrico,
indique se teríamos água mais quente com a chave aberta ou fechada. Justifique sua resposta
7. A resistência equivalente entre os pontos A e B é, em ohms:
a) 1
b) 2
c) 3
d) 5
e) 9
8. Sendo mantida constante a d.d.p. entre os pontos A e B, em qual das opções a seguir a associação é
percorrida pela maior intensidade de corrente?
a)
c)
e)
b)
d)
F
ís.
9. Na associação da figura abaixo, a resistência equivalente entre os pontos A e B vale:
a)
b)
c)
d)
10. No circuito esquematizado na figura, os fios AK e BJ têm resistências desprezíveis (quando comparadas
a) Calcule a resistência equivalente entre A e B.
b) Calcule as intensidades das correntes nos fios AK e BJ.
QUESTÃO CONTEXTO
A resistência do resistor equivalente à associação abaixo, entre os terminais A e B, é:
d)
F
ís.
GABARITO
Exercícios
1. d
Os disjuntores são dispositivos modernos que desligam quando a corrente atinge valores além dos pré-
dimensionados, como no caso dos curtos-circuitos.
2. d
Estabelecendo um curto-circuito,
três resistores em paralelo não mais funcionam.
Para as duas situações inicial e final, as respectivas resistências equivalentes são:
I
F
R 7R 2 R R.
3 3
R 2 R.
= + =
=
Calculando as potências dissipadas:
22
I2 2
F Fd 22 I I
F
3 EEP
7R 7 R P 7 R PU E 73P .R P 2 R P 63 EE
P2 R
= =
= = =
=
3. d
Calculando a corrente para potência máxima de 6.800 W :
P 6.800P Ui i 30,9A.
U 220= = = =
Considerando a margem de tolerância de 10%, a corrente máxima do disjuntor deve ser:
máx máxi 1,1i 1,1 30,9 i 34A.= = =
Adotando o valor imediatamente acima:
máxi 35 A.=
4. A resistência de cada lâmpada vale:
2 2 2U U 40 1.600P R 20 .
R P 80 90Ω= = = = =
- Chave em A.
F
ís.
Com a chave nessa posição, a lâmpada 1L e os dois resistores da esquerda ficam em curto-circuito, como
mostra o esquema abaixo.
A corrente no circuito pode ser calculada pela lei de Ohm-Pouillet:
( )eq A A A A40
R i 40 20 10 20 i i i 0,8A.50
ε = = + + = =
Assim as potências dissipadas nas lâmpadas são:
( )
( )
( )
eq A A A A
1A
222A 2 A 2A
40R i 40 20 10 20 i i i 0,8 A.
50
P 0 curto-circuito
P R i 20 0,8 P 12,8W.
ε = = + + = =
=
= = =
- Chave em B.
Com a chave nessa posição, a lâmpada 2L e os dois resistores da direita ficam em curto-circuito, como
mostra o esquema abaixo.
Os terminais de 1L estão ligados diretamente aos terminais da bateria. Portanto, a tensão em 1L é
1U 40 V,= que é a tensão nominal. Assim, ela dissipada a tensão nominal.
Então as novas potências dissipadas nas lâmpadas são:
( )
( )
2B
1B
P 0 curto circuito .
P 80W tensão nominal .
= −
=
5. d
Existe um curto no caminho onde passa a corrente i3. Isso o significa que, pela lei de ohm, a corrente
nesse caminho tendo ao infinito, em teoria. Na pratica, isso significa que esse
F
ís.
valor de corrente fornecido pela bateria, ou seja, o valor de 10ª, não deixando nada i1 e i2. Logo, i1 e i2
são nulos.
6. a) Chave fechada: A 𝑅𝑒𝑞 dos três resistores é
𝑅 +𝑅
2=
3𝑅
2
Sendo a corrente indicada no amperímetro:
𝑖 =𝑈
3𝑅/2=
2𝑈
3𝑅
Chave aberta: O resistor à direita fica fora do circuito, logo, a 𝑅𝑒𝑞 dos 2 resistores restantes é
R + R = 2R
e a corrente no amperímetro:
𝑖′ =𝑈
2𝑅
Portanto:
𝑖′
𝑖=
𝑈2𝑅2𝑈3𝑅
=3
4
b) Estando a chave fechada, a potência dissipada para o aquecimento torna-se
𝑃 = 𝑈. 𝑖 =2𝑈2
3𝑅
com a chave aberta:
𝑃′ = 𝑈. 𝑖′ =𝑈2
2𝑅
7. c
Devido ao curto existente nesse circuito, os resistores riscados não são contabilizados pelo fato de não
passar corrente. Logo, a 𝑅𝑒𝑞 = 3Ω.
8. e
Como a DDP do circuito é cte, ter o maior valor de corrente possível significa fornecer o menor valor de
resistência possível. Dentre as opções, a letra E é a mais indicada por fornecer o valor de R.
9. c
𝑅𝑒𝑞 = (0,5 + 0,5) + (2.2
2 + 2) = 2Ω
essas resistências não são contabilizada.
F
ís.
10.
a) Olhando bem para o circuito e fazendo o caminho da corrente (aconselho reescrever para uma
uma associação em paralelo. Logo:
𝑅𝑒𝑞 =𝑅
𝑛=
12
3= 4Ω → 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎çã𝑜 𝑒𝑚 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑖𝑠
b) Com o valor descrito acima, podemos encontrar o valor de corrente associado a bateria:
𝑈 = 𝑅𝑒𝑞 . 𝑖 → 𝑖 =𝑈
𝑅𝑒𝑞
=12
4= 3𝐴
Como os resistores possuem o mesmo valor, ambos compartilham do mesmo potencial a DDP cte.
Logo cada resistir possui 1A.
A caminho AK = BJ no que diz respeito ao número de resistências, sendo elas 2 resistências. Logo, no
caminho, passa 2A.
Contexto.
b
F
ís.
Fís.
Professor: Silvio Sartorelli
Monitor: Leonardo Veras
F
ís.
Exercícios de Geradores não ideais 23
ago
RESUMO
1) Gerador Elétrico
Todo dispositivo que transforma uma modalidade qualquer de energia em energia elétrica.
Conforme o tipo de energia não elétrica a ser transformada em elétrica, podemos classificar os geradores
em:
- mecânicos (usinas hidrelétricas)
- térmicos (usinas térmicas)
- nucleares (usinas nucleares)
- químicos (pilhas e baterias)
- foto-voltaicos (bateria solar)
- eólicos (energia dos ventos)
É importante observar que o gerador não gera carga elétrica, mas somente fornece a essas cargas a energia
elétrica obtida a partir de outras formas de energia.
Sendo:
ET = energia elétrica total,
EU = energia elétrica útil,
ED = energia dissipada,
Pelo princípio de conservação de energia, temos:
𝐸𝑡 = 𝐸𝑢 + 𝐸𝑑
gerador transformou energia, podemos escrever,
em termos de potência:
𝑃𝑡 = 𝑃𝑢 + 𝑃𝑑
1. Características de um Gerador
I) Possui resistência interna (r), devido a seus elementos.
II) A diferença de potencial elétrico nos terminais de um gerador, quando ele não é percorrido por corrente
elétrica (gerador em vazio), é denominada força eletromotriz.
2. Força Eletromotriz (ε)
Para os geradores usuais, a potência total (PT) é diretamente proporcional à corrente elétrica que o atravessa,
assim: 𝑃𝑡
𝑖= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
F
ís.
A essa constante dá-se o nome de força eletromotriz (ε) do gerador.
ε =𝑃𝑡
𝑖→ 𝑃𝑡 = εi
Observe que a unidade de força eletromotriz é o volt (V), pois 1V = 1W/1A.
ATENÇÃO!
(r) é a resistência interna do gerador. Enquanto atravessam o gerador, os portadores de carga elétrica
chocam-
3. Potência do Gerador
𝑃𝑡 = 𝑃𝑢 + 𝑃𝑑 𝑃𝑡 = εi 𝑃𝑢 = Ui 𝑃𝑑 = ri
Obs.1:
Rendimento Elétrico do Gerador (η)
η =𝑃𝑢
𝑃𝑡
=𝑈
ε→ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 é 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙
Obs.2:
Gerador ideal é aquele cuja resistência interna (r) é desprezível. Portanto, possui rendimento (η = 1) de 100%,
sendo U = ε.
F
ís.
4. Função do Gerador
𝑃𝑇 = 𝑃𝑈 + 𝑃𝐷 {
𝑃𝑇 = 𝜀𝑖𝑃𝑈 = 𝑈𝑖
𝑃𝐷 = 𝑟𝑖2→ 𝜀𝑖 = 𝑈𝑖 + 𝑟𝑖2(÷ 𝑖) → 𝜀 = 𝑈 + 𝑟𝑖
𝑈 = 𝜀 − 𝑟𝑖 (𝐹𝑢𝑛çã𝑜 𝑑𝑜 𝐺𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟)
5. Curto-circuito em um Gerador
𝑖𝑐𝑐 = 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑡𝑜 − 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜
𝑉𝐴 = 𝑉𝐵 → 𝑈 = 0 → 𝑃ú𝑡𝑖𝑙 = 0
Logo:
𝑃𝑇 = 𝑃𝐷 → 𝜂 = 0
𝜀 = 𝑖𝑐𝑐 = 𝑟𝑖𝑐𝑐2 → 𝑖𝑐𝑐 =
𝜀
𝑟
6. Curva característica do Gerador
Note ainda que:
tan 𝜃 =𝜀
𝑖𝑐𝑐
= 𝑟
7. Análise da potência útil lançada num circuito
Sendo PT = PU + PD U = PT PD
Ou seja, PU = εi ri², construímos o gráfico:
F
ís.
A máxima potência lançada ocorre quando
𝑖 =𝑖𝑐𝑐
2=
𝜀
2𝑟
𝑎) 𝑈 = 𝜀 − 𝑟 (𝜀
2𝑟) → 𝑈 =
𝜀
2→
𝑈
𝜀=
1
2→ 𝜂 = 0,5 = 50%
𝑏) 𝑃𝑈𝑚á𝑥= 𝑈. 𝑖 =
𝜀
2. (
𝜀
2𝑟) → 𝑃𝑈𝑚á𝑥
=𝜀²
4𝑟
8. Associação de Geradores
i) Em série:
𝑈 = 𝜀𝑒𝑞 − 𝑟𝑒𝑞𝑖
Força Eletromotriz Equivalente
𝜀𝑒𝑞 = 𝜀1 + 𝜀2 + ⋯ + 𝜀𝑛
Resistência Interna Equivalente
𝑟𝑒𝑞 = 𝑟1 + 𝑟2 + ⋯ + 𝑟𝑛
F
ís.
ii) Em paralelo:
𝑈 = 𝜀𝑒𝑞 − 𝑟𝑒𝑞𝑖
Força Eletromotriz Equivalente
𝜀𝑒𝑞 = 𝜀 (𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑖𝑠)
Resistência Interna Equivalente
𝑟𝑒𝑞 =𝑟
𝑛 (𝑛 → 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑖𝑠)
iii) Mista
Combinando geradores em série e em paralelo, obtemos uma associação mista.
O gerador equivalente será obtido calculando-se, passo a passo, as f.e.m. e resistências internas das
associações em série e em paralelo.
EXERCÍCIOS
1. A pilha de uma lanterna possui uma força eletromotriz de 1,5 V e resistência interna de 0,05 .Ω O valor
da tensão elétrica nos polos dessa pilha quando ela fornece uma corrente elétrica de 1,0 A a um
resistor ôhmico é de
a) 1,45 V
b) 1,30 V
c) 1,25 V
d) 1,15 V
e) 1,00 V
2. Uma espécie de peixe-elétrico da Amazônia, o Poraquê, de nome científico Electrophorous electricus,
pode gerar diferenças de potencial elétrico (ddp) entre suas extremidades, de tal forma que seus
choques elétricos matam ou paralisam suas presas. Aproximadamente metade do corpo desse peixe
consiste de células que funcionam como eletrocélulas. Um circuito elétrico de corrente contínua,
como o esquematizado na figura, simularia o circuito gerador de ddp dessa espécie. Cada eletrocélula
consiste em um resistor de resistência R 7,5= e de uma bateria de fem ε .
F
ís.
Sabendo-se que, com uma ddp de 750 V entre as extremidades A e B, o peixe gera uma corrente
I 1,0A= , a fem ε em cada eletrocélula, em volts, é
a) 0,35.
b) 0,25.
c) 0,20.
d) 0,15.
e) 0,05.
3. No circuito elétrico a seguir, estão representados dois geradores idênticos, com ε = 12 V e r = 1Ω . O
amperímetro e o voltímetro são ideais.
Analise as proposições a seguir e conclua.
( ) A leitura do amperímetro é de 2A.
( ) A leitura do voltímetro é de 10 V.
( ) A resistência equivalente do circuito é de 12Ω .
( ) A potência dissipada no resistor de 10 Ω é de 40 W.
( ) O rendimento do gerador entre os pontos C e B é de aproximadamente 83,33%.
4. Uma bateria comercial de 1,5V é utilizada no circuito esquematizado a seguir, no qual o amperímetro
e o voltímetro são considerados ideais. Varia-se a resistência R, e as correspondentes indicações do
amperímetro e do voltímetro são usadas para construir o seguinte gráfico de voltagem (V) versus
intensidade de corrente (I).
F
ís.
Usando as informações do gráfico, calcule:
a) o valor da resistência interna da bateria;
b) a indicação do amperímetro quando a resistência R tem o valor 1,7Ù.
5. Um estudante deseja medir a resistência interna de um gerador, cuja f.e.m. pode ser ajustada para
diferentes valores. Para tanto, ele constrói um circuito com o próprio gerador - um amperímetro A e
um resistor de resistência R = 18Ω - e obtém o gráfico a seguir, relacionando a f.e.m. do gerador a
corrente medida pelo amperímetro.
Com base no gráfico:
a) Calcule a resistência interna do gerador.
b) Para uma f.e.m. igual a 12 V, calcule a potência dissipada pela resistência interna do gerador.
6. Na comparação entre diferentes processos de geração de energia, devem ser considerados aspectos
econômicos, sociais e ambientais. Um fator economicamente relevante nessa comparação é a
eficiência do processo. Eis um exemplo: a utilização do gás natural como fonte de aquecimento pode
ser feita pela simples queima num fogão (uso direto), ou pela produção de eletricidade em uma
termoelétrica e uso de aquecimento elétrico (uso indireto). Os rendimentos correspondentes a cada
etapa de dois desses processos estão indicados entre parênteses no esquema.
Na comparação das eficiências, em termos globais, entre esses dois processos (direto e indireto),
verifica-se que
a) a menor eficiência de P2 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento da termoelétrica.
b) a menor eficiência de P2 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento na distribuição.
c) a maior eficiência de P2 deve-se ao alto rendimento do aquecedor elétrico.
d) a menor eficiência de P1 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento da fornalha.
e) a menor eficiência de P1 deve-se, sobretudo, ao alto rendimento de sua distribuição.
F
ís.
7. No circuito da figura, a corrente no resistor R2 é de 2A. O valor da força eletromotriz da fonte (å) é, em
V,
a) 6
b) 12
c) 24
d) 36
e) 48
8. Quando uma bateria, sem resistência interna, de tensão igual a 10 V é conectada a um farolete de
corrente contínua, o farolete consome uma potência de 100 W. Desprezando possíveis perdas na
fiação, determine, para o menor gerador (o que desenvolve potência máxima) capaz de manter o
farolete aceso, a sua
a) força eletromotriz.
b) resistência interna.
9. A função principal de geradores elétricos é transformar em energia elétrica algum outro tipo de
energia. No caso de geradores elementares de corrente contínua, cujo circuito equivalente está
mostrado abaixo, onde r é a resistência interna do gerador e ε sua força eletromotriz, o
comportamento característico é descrito pela conhecida equação do gerador, que fornece a diferença
de potencial VΔ em seus terminais A e B em função da corrente i fornecida por ele. Um dado
gerador tem a curva característica mostrada no gráfico abaixo.
A partir do circuito e do gráfico apresentados, assinale a alternativa correta para a potência dissipada
internamente na fonte quando esta fornece uma corrente de 2,0mA.
a) 5𝑚𝑊
b) 8𝑚𝑊
c) 10𝑚𝑊
d) 5𝜇𝑊
e) 80𝑚𝑊
10. Uma bateria de automóvel tem uma força eletromotriz 12V = e resistência interna r desconhecida.
Essa bateria é necessária para garantir o funcionamento de vários componentes elétricos embarcados
no automóvel. Na figura a seguir, é mostrado o gráfico da potência útil P em função da corrente i para
essa bateria, quando ligada a um circuito elétrico externo.
F
ís.
a) Determine a corrente de curto-circuito da bateria e a corrente na condição de potência útil
máxima. Justifique sua resposta.
b) Calcule a resistência interna r da bateria.
c) Calcule a resistência R do circuito externo nas condições de potência máxima.
d) Sabendo que a eficiência de uma bateria é a razão entre a diferença de potencial V fornecida
pela bateria ao circuito e a sua força eletromotriz , calcule a eficiência da bateria nas condições
de potência máxima.
e) Faça um gráfico que representa a curva característica da bateria. Justifique sua resposta.
QUESTÃO CONTEXTO
Em uma aula de laboratório, os alunos determinaram a força eletromotriz å e a resistência interna r de uma
bateria. Para realizar a tarefa, montaram o circuito representado na figura abaixo e, utilizando o voltímetro,
mediram a diferença de potencial V para diferentes valores da resistência R do reostato. A partir dos
resultados obtidos, calcularam a corrente I no reostato e construíram a tabela apresentada logo abaixo.
a) Complete a tabela abaixo com os valores da corrente I.
V(V) R( ) I(A)
1,14 7,55 0,15
1,10 4,40
1,05 2,62 0,40
0,96 1,60
0,85 0,94 0,90
b) Utilizando os eixos abaixo, faça o gráfico de V em função de I.
c) Determine a força eletromotriz ε e a resistência interna r da bateria.
Note e adote: Um reostato é um resistor de resistência variável; Ignore efeitos resistivos dos fios de ligação
do circuito.
F
ís.
GABARITO
Exercícios
1. a
A equação do gerador é:
( )U r i U 1,5 0,05 1 1,5 0,05
U 1,45 V.
ε= − = − = −
=
2. c
A corrente em cada ramo vale: 1
i A150
=
( )ABV N Riε= − →1
750 5000x 7,5x150
ε
= −
0,15 0,05ε= − → 0,20Vε = .
3. VFVVV
Como o voltímetro e o amperímetro são ideais eles podem ser retirados do circuito. Temos, então, um
circuito simples de uma malha.
(V) 24
I 2,0AR 12
= = =
(F) V R.I 10 2 20V= = =
(V) eqR R 12= =
(V) 2 2P R.I 10.(2) 40W= = =
(V) Potência fornecida
FP .I 12 2 24W= = =
Potência dissipada na resistência interna
2 2
DP r.I 1 (2) 4W= = =
Potência útil
U F DP P P 24 4 20W= − = − =
Rendimento
U
F
P 200,83 83%
P 24 = = =
F
ís.
4. a) Se a corrente é nula a resistência externa tende ao infinito e a voltagem se iguala a força eletromotriz
ou fem. Isto significa que a fem, ou seja, ε = 1,5V. Se a corrente no circuito é 1,0A a diferença de potencial,
ddp, é 1,2V. Usando a equação do gerador: ε
V = ri, obtem-se a resistência interna: r = ( )1,5 1,2
1,0
−
b) Visto que U = Ri , pode-se escrever a equação anterior na forma ε = (R + r)i. A corrente vale então, I=
( )1,5
1,7 0,3+= 0, 75A.
5. a) Pelo gráfico, vemos que a resistência equivalente do circuito é Req = V/I = 20Ω . Como o resistor
adicional tem resistência de 18Ω , a resistência interna r do gerador será dada por r = 20 - 18 = 2Ω .
b) A potência dissipada será P = rI2 . Para uma f.e.m. de 12 V, a corrente é de 0,6 A. Logo, P = 2 × 0,62 =
0,72 W.
6. a
Eficiência de 1P 0,95 0,7 66,5%→ =
Eficiência de 2P 0,4 0,9 0,95 34,2%→ =
O processo 2P é menor principalmente pela primeira etapa.
7. d
Observe no circuito baixo a distribuição de correntes pelos ramos.
As ddps em R2 e R3 são iguais (VAB) , logo: 2 1i i 2,0A= = . Portanto
1 2I i i 4,0A= + = .
Em uma malha é verdade que: ri 0 + = (lei das malhas).
Observando as polarizações dos diversos elementos do circuito e percorrendo a malha de fora vem:
22I 6i 4I 0 2 4 6 2 4 4 0 36V − + + = → − + + = → =
8. Comentário: o enunciado é pouco claro, não especificando qual a menor corrente que ainda acende o
farolete.
capaz de manter o farolete aceso
potência de 100 W de quando ligada à bateria.
Calculando a resistência e a corrente através do farolete:
( )
P U i 100 10 i i 10 A.
U R i 10 R 10 R 1 .Ω
= = =
= = =
a) Como o circuito é estritamente resistivo, o gerador fornece potência máxima quando sua resistência
interna (r) é igual à resistência externa, no caso, r R 1W.= = Assim, aplicando a equação do gerador:
( )U r i 10 1 10 20 V.ε ε ε= − = − =
b) Como já justificado, a resistência interna deve ser:
r R 1 .Ω= =
F
ís.
9. d
Questão anulada no gabarito oficial.
Pelo gráfico, podemos encontrar a resistência interna do gerador (r) através da tangente do ângulo
formado pela reta e pelo eixo x do gráfico.
( )10
r tg8
5r
4
θ
Ω
= =
=
Assim, quando a fonte fornecer uma corrente de 2 mA, a potência dissipada internamente será:
( )
2
23
P r i
5P 2 10
4
P 5 Wμ
−
=
=
=
10. a) Quando a bateria está em curto-circuito, toda potência gerada é dissipada internamente, pois a
resistência externa é nula. A corrente tem intensidade máxima (imáx) e é chamada de corrente de curto-
circuito (ic).
Do gráfico:
c máxi i 120 A.= =
Também do gráfico, a potência útil máxima é 360 W, o que corresponde à corrente de 60 A.
b) Dado: 12 V.ε =
A potência útil é igual à potência gerada, descontando a potência dissipada internamente.
2u g d uP P P P i r i .ε= − = −
Essa expressão explica porque o gráfico dado é uma parábola de concavidade para baixo.
Aplicando nessa expressão a condição de potência máxima:
( ) ( )2 360
360 12 60 r 60 3.600 r 720 360 r 3.600
r 0,1 .Ω
= − = − =
=
c) Aplicando a 1ª lei de Ohm e a equação do gerador para a condição de potência máxima (i = 60 A):
( )12 0,1 60V ri r i 6 R i r i R R
V R i i 60 60
R 0,1 .
ε εε
Ω
−= − − = − = = =
=
=
d) Do enunciado:
1.
( )12 0,1 60r iV 6 1 50%.
12 12 2
εη η
ε ε
−−= = = = = =
A equação dessa bateria é:
2.
V r i V 12 0,1 i.ε= − = −
O gráfico é a reta dada abaixo.
F
ís.
Questão Contexto
a) Aplicando a 1ª Lei de Ohm na 2ª e 4ª linhas:
2
4
1,1 I 0,25 A.
4,4VV R I I
0,96RI 0,60 A.
1,6
= =
= =
= =
V(V) R( ) I(A)
1,14 7,55 0,15
1,10 4,40 0,25
1,05 2,62 0,40
0,96 1,60 0,60
0,85 0,94 0,90
b) Substituindo os valores da tabela do item anterior:
Obs.: no eixo das tensões, os valores começam a partir de V = 0,7 V, por isso a reta não cruza o eixo das
correntes no valor da corrente de curto circuito.
c) Substituindo os dois primeiros valores de V e de I da tabela na equação do gerador e subtraindo membro
a membro as duas equações:
( )
( )
( )( )
1,14 r 0,150,04
V r I r r 0,4 .r 0,251,100,1
0,04 0 0,10 r
1,14 0,4 0,15 1,14 0,06 1,2 V.
ε
ε Ωε
ε ε ε
= −
= − − = =−=
+
= − = + =
Obs.: A equação dessa bateria é:
V 1,2 0,4 I.= −
Para V = 0,7 V:
1,2 0,70,7 1,2 0,4 I I i 1,25 A.
0,4
−= − = =
Esse é o valor em que a linha do gráfico corta o eixo das correntes, como assinalado no gráfico do item
anterior.
Q
uí.
Quí.
Professor: Allan Rodrigues
Monitor: Rodrigo Pova
Q
uí.
Eletroquímica: aspectos qualitativos
de eletrólise: aprofundamentos
24
ago
RESUMO
Você já deve ouvido falar em pirólise, hidrólise, hemólise, etc. O que todas essas palavras e a eletrólise têm
entendemos que pirólise é a decomposição de substâncias químicas ocasionada por altas temperaturas.
emete a eletricidade, a corrente elétrica, você é capaz de deduzir o significado
de eletrólise. Definimo-la, portanto, como o processo em que a passagem de uma corrente elétrica ocasiona
a decomposição de um composto químico, um eletrólito.
OPA, eletrólito?
São aqueles compostos que conduzem eletricidade quando fundidos (no caso dos compostos iônicos)
ou em solução aquosa (no caso de compostos iônicos e de ácidos, que se ionizam em água, mesmo
sendo covalentes), por gerarem íons.
De um modo mais prático, dizemos que é um processo inverso ao da pilha, já que, na eletrólise, uma corrente
elétrica (energia elétrica) é que gera uma reação de oxirredução (energia química). Lembra-se do esquema?
Vamos ver um resumo prático que mostra diferenças e semelhanças entre pilha e eletrólise:
→ Assim como na pilha, na eletrólise:
• Há semirreações de redução e de oxidação que levam à uma reação global redox;
• Possui eletrodos ligados por um fio externo, por onde elétrons transitam;
• No ânodo ocorre oxidação e no cátodo ocorre redução, logo os elétrons caminham do ânodo
para o cátodo.
→ Ao contrário da pilha, na eletrólise:
• Ocorre não só em sistemas aquosos, mas também em sistemas líquidos de eletrólitos fundidos;
• Só utiliza um recipiente, com o eletrólito aquoso ou fundido;
• O ânodo é o polo positivo e o cátodo é o polo negativo;
• Os elétrons caminham do polo positivo para o polo negativo, o que para eles é antinatural;
• A diferença de potencial sempre é negativa (ddp<0);
• A reação redox é forçada (não espontânea) por um gerador de corrente (pilha/bateria);
• A maioria dos eletrodos (cátodo e ânodo) é inerte, ou seja, não participa da reação redox.
Q
uí.
Mas por que forçar uma reação de oxidorredução?
→ Porque se quer obter substâncias cuja reação de formação espontânea é muito rara, muito lenta,
contém reagentes de difícil obtenção, e outros motivos. Nós obtemos estas substâncias utilizando
energia elétrica para fazer uma reação redox não espontânea.
Por que a diferença de potencial é menor que zero?
→ Porque a fórmula é
red + E°oxi
ou
red menor E°red maior,
onde:
E°red = potencial de redução de quem reduziu;
E°oxi = potencial de oxidação de quem oxidou;
E°red menor = potencial de redução de quem reduziu, pois, na eletrólise, quem reduz é quem tem menor
potencial de redução;
E°red maior = potencial de redução de quem oxidou, pois, na eletrólise, quem oxida é quem tem maior
potencial de redução.
→ Um número menor menos um número maior sempre tem resultado negativo, por isso a ddp será
negativa.
Por que o fluxo de elétrons é inverso?
→ Porque o caminho natural dos elétrons é da espécie de menor potencial de redução para a de
maior potencial de redução, isto é, do polo negativo para o polo positivo. Na eletrólise o caminho
é oposto, vai do de maior potencial de redução para o de menor, ou seja, do polo positivo para o
negativo.
→ Ora, se sabemos que os elétrons saem do ânodo, onde alguém se oxida, para o cátodo, onde
alguém se reduz, entendemos que o ânodo será o polo positivo e o cátodo será o polo negativo.
Por que eletrodos inertes?
→ Porque a reação redox ocorre somente dentro do sistema líquido. Os eletrodos estão ali somente
para transferirem elétrons do agente redutor para o agente oxidante. Geralmente são feitos de
platina (Pt) ou grafita (C).
Q
uí.
OBS: Eletrólise com eletrodos ativos será estudada posteriormente.
Fonte: http://www.profpc.com.br/eletroquímica.htm
Eletrólise ígnea
O esquema exposto acima ilustra exatamente uma eletrólise ígnea, em que o sistema é um líquido puro.
Nesse tipo de eletrólise, o eletrólito se encontra FUNDIDO e não dissolvido em água. Assim, os únicos íons
possíveis nesse tipo de sistema são os que compõem a molécula do eletrólito. E então:
→ sempre o ânion do eletrólito (B ) sofre oxidação e o
→ cátion do eletrólito (A+) sofre redução.
Exemplo: eletrólise ígnea do cloreto de sódio (NaCl).
→ Ao fundirmos o eletrólito, os íons se dissociam, segundo a reação:
NaCl (l) Na+ (l) + Cl (l)
→ Ao ligarmos um gerador associado ao fio externo que conecta os eletrodos inertes, o fluxo de
elétrons se inicia, do polo positivo ao polo negativo, oxidando o ânion Cl e reduzindo o cátion
Na+, o que produz as formas neutras de cada um desses íons (Cl2° (g) e Na° (s)), conforme as
equações:
→ Com isso, vê-se a formação de bolhas neste sistema nas proximidades do ânodo inerte, porque há
gás cloro sendo formado, ao mesmo tempo em que o sódio metálico vai ficando aderido ao cátodo
inerte.
Q
uí.
Eletrólise aquosa
Neste caso, nem sempre os íons do eletrólito sofrem a reação redox, uma vez que ele está dissolvido em
água solução aquosa , a qual sofre auto-ionização, gerando cátions H+ e ânions OH . Dessa forma, a
solução conterá os cátions H+ e os do soluto (A+) e os ânions OH e os do soluto (B ). Então, quem vai sofrer
oxidação e redução?
Experimentos mostraram aos químicos que, na concorrência entre os cátions pela redução, há uma
prioridade de descarga entre eles. Mostraram também que o mesmo ocorre com os ânions, na concorrência
pela oxidação. As prioridades são de acordo com a seta:
OBS: Esta concorrência é de acordo com a reatividade dos elementos. Os menos reativos são os que vencem
na prioridade de descarga, enquanto os mais reativos são os que perdem.
OPA, reatividade?
É a tendência que um elemento tem em reagir.
→ Para os cátions, é diretamente proporcional à eletropositividade. Como os cátions sempre
perdem ou repelem elétrons nas ligações que fazem, dizemos que eles são muito
eletropositivos. E quanto menos eletropositivo, menos ele tende a perder/repelir elétrons
e, consequentemente, a reagir. Se a eletrólise consiste em fazer cátions GANHAREM e
não perderem elétrons, os menos reativos sofrerão eletrólise com maior facilidade.
→ Para os ânions, é diretamente proporcional à eletronegatividade. Como os ânions sempre
ganham ou atraem elétrons nas ligações que fazem, dizemos que eles são muito
eletronegativos. E quanto menos eletronegativo, menos ele tende a ganhar/atrair elétrons
e, consequentemente, a reagir. Se a eletrólise consiste em fazer ânions PERDEREM e não
ganharem elétrons, os menos reativos sofrerão eletrólise com maior facilidade.
Exemplo: eletrólise aquosa do cloreto de sódio (NaCl).
→ Ao dissolvermos o NaCl em água, ocorrem a dissociação do eletrólito e a autoionização da água,
segundo as reações:
NaCl (aq) → Na+ (aq) + Cl (aq)
H2O (l) → H+ (aq) + OH (aq)
→ Ao ligarmos o gerador, o fluxo de elétrons se inicia, mais uma vez do polo positivo ao polo
negativo, induzindo a reação redox.
Q
uí.
→ Entre os cátions dissolvidos, é o H+ que ganha a competição pela redução, já que tem prioridade de
descarga sobre o Na+, que p
pirâmide. Sua semirreação de redução ocorre assim:
2 H+ (aq) + 2 e → H2° (g)
→ Entre os ânions dissolvidos, é o Cl que ganha a competição pela oxidação, já que tem prioridade
de descarga sobre o OH
oxidação já conhecemos, pelos exemplos anteriores.
→ Assim, somamos todas as equações químicas para chegarmos à global:
→ Com isso, vê-se a borbulhação desse sistema nas proximidades do ânodo inerte, porquanto há gás
cloro sendo formado, e também nas proximidades do cátodo inerte, porquanto há gás hidrogênio
sendo formado.
Exemplo 2: eletrólise aquosa do sulfato de cobre (CuSO4).
→ Ao dissolvermos o CuSO4 em água, ocorrem a dissociação do eletrólito e a autoionização da água,
segundo as reações:
CuSO4 (aq) → Cu2+ (aq) + SO42 (aq)
H2O (l) → H+ (aq) + OH (aq)
→ Ao ligarmos o gerador, o fluxo de elétrons se inicia, mais uma vez do polo positivo ao polo
negativo, induzindo a reação redox.
→ Entre os cátions dissolvidos, é o Cu+ que ganha a competição pela redução, já que tem prioridade
de descarga sobre o H+
semirreação de redução ocorre assim:
Cu2+ (aq) + 2 e → Cu° (s)
→ Entre os ânions dissolvidos, é o OH que ganha a competição pela oxidação, já que tem prioridade
de descarga sobre o SO42
oxidação ocorre assim:
2 OH (aq) → H2O (l) + ½ O2 (g) + 2 e
Q
uí.
→ Assim, somamos todas as equações químicas para chegarmos à global:
→ Com isso, vê-se a borbulhação desse sistema nas proximidades do ânodo inerte, porquanto há gás
oxigênio sendo formado, ao mesmo tempo em que o cobre metálico vai ficando aderido ao cátodo
inerte.
Eletrodeposição
É a deposição de metais sobre alguma superfície a partir do processo eletrolítico da solução de um eletrólito
que contenha o cátion do metal. Serve para revestimento, seja de joias, placas metálicas, etc. A
eletrodeposição de alguns metais receberam nomes específicos: cromação, prateação, banho de ouro,
banho de estanho, niquelação, galvanização entre outros.
EXERCÍCIOS
1. A vida em grandes metrópoles apresenta atributos que consideramos sinônimos de progresso, como
facilidades de acesso aos bens de consumo, oportunidades de trabalho, lazer, serviços, educação,
saúde etc. Por outro lado, em algumas delas, devido à grandiosidade dessas cidades e aos milhões de
cidadãos que ali moram, existem muito mais problemas do que benefícios. Seus habitantes sabem
como são complicados o trânsito, a segurança pública, a poluição, os problemas ambientais, a
habitação etc. Sem dúvida, são desafios que exigem muito esforço não só dos governantes, mas
também de todas as pessoas que vivem nesses lugares. Essas cidades convivem ao mesmo tempo com
a ordem e o caos, com a pobreza e a riqueza, com a beleza e a feiura. A tendência das coisas de se
desordenarem espontaneamente é uma característica fundamental da natureza. Para que ocorra a
organização, é necessária alguma ação que restabeleça a ordem. É o que acontece nas grandes
cidades: despoluir um rio, melhorar a condição de vida dos seus habitantes e diminuir a violência, por
exemplo, são tarefas que exigem muito trabalho e não acontecem espontaneamente. Se não houver
qualquer ação nesse sentido, a tendência é que prevaleça a desorganização. Em nosso cotidiano,
percebemos que é mais fácil deixarmos as coisas desorganizadas do que em ordem. A ordem tem seu
preço. Portanto, percebemos que há um embate constante na manutenção da vida e do universo
contra a desordem. A luta contra a desorganização é travada a cada momento por nós. Por exemplo,
desde o momento da nossa concepção, a partir da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, nosso
organismo vai se desenvolvendo e ficando mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos
à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Entretanto, com o passar
dos anos, envelhecemos e nosso corpo não consegue mais funcionar adequadamente, ocorre uma
falha fatal e morremos. O que se observa na natureza é que a manutenção da ordem é fruto da ação
das forças fundamentais, que, ao interagirem com a matéria, permitem que esta se organize. Desde a
formação do nosso planeta, há cerca de 5 bilhões de anos, a vida somente conseguiu se desenvolver
às custas de transformar a energia recebida pelo Sol em uma forma útil, ou seja, capaz de manter a
organização. Para tal, pagamos um preço alto: grande parte dessa energia é perdida, principalmente
na forma de calor. Dessa forma, para que existamos, pagamos o preço de aumentar a desorganização
do nosso planeta. Quando o Sol não puder mais fornecer essa energia, dentro de mais 5 bilhões de
anos, não existirá mais vida na Terra. Com certeza a espécie humana já terá sido extinta muito antes
disso. (Adaptado de: OLIVEIRA, A. O Caos e a Ordem. Ciência Hoje. Disponível em:
<http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/fisica-sem-misterio/o-caos-ea- ordem>. Acesso em: 10 abr. 2015.)
Q
uí.
Em sintonia com o que é mencionado no texto, também sob a perspectiva da termodinâmica, deve-se
realizar trabalho não espontâneo para combater a desordem. Sistemas químicos que exploram reações
químicas de oxidação e redução podem realizar trabalhos espontâneos ou não espontâneos.
Sobre reações químicas em pilhas e em processos de eletrólise de soluções aquosas e de compostos
fundidos, assinale a alternativa correta.
a) Em um processo de eletrólise, os elétrons fluem do cátodo para o ânodo em um processo
espontâneo.
b) Em um processo de eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química através de um
processo não espontâneo.
c) Em uma pilha galvânica, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo
não espontâneo.
d) Em uma pilha galvânica, a reação espontânea apresenta um valor negativo de _E◦, com geração de
energia sob a forma de trabalho.
e) Em uma pilha galvânica, há um processo não espontâneo, na qual o cátodo é o polo negativo e o
ânodo é o polo positivo.
2. A galvanoplastia é uma técnica que permite dar um revestimento metálico a uma peça, colocando tal
metal como polo negativo de um circuito de eletrólise. Esse processo tem como principal objetivo
proteger a peça metálica contra a corrosão. Vários metais são usados nesse processo, como, por
exemplo, o níquel, o cromo, a prata e o ouro. O ouro, por ser o metal menos reativo, permanece
intacto por muito tempo.
Deseja-se dourar um anel de alumínio e, portanto, os polos são mergulhados em uma solução de
nitrato de ouro III 3 3[Au(NO ) ].
Ao final do processo da eletrólise, as substâncias formadas no cátodo e no ânodo são,
respectivamente,
a) 2H e 3NO−
b) 2N e Au
c) Au e 2O
d) Au e 2NO
e) 2O e 2H
3. A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita 2 3 2(A O 3 H O), que é purificada e eletrolisada numa
temperatura de 1.000 C. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras de grafita ou carvão,
que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma
caixa de aço coberta de grafita.
A etapa de obtenção do alumínio ocorre no
a) ânodo, com formação de gás carbônico. b) cátodo, com redução do carvão na caixa de aço. c) cátodo, com oxidação do alumínio na caixa de aço. d) ânodo, com depósito de alumínio nas barras de grafita. e) cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita para a caixa de aço.
4. O alumínio metálico pode ser produzido a partir do mineral bauxita (mistura de óxidos de alumínio,
ferro e silício). Trata-se de um processo de produção caro, pois exige muita energia elétrica. A última
etapa do processo envolve a eletrólise de uma mistura de alumina 2 3(A O ) e criolita 3 6(Na A F ) na
temperatura de 1000 C. As paredes do recipiente que ficam em contato com a mistura funcionam
como cátodo, e os cilindros constituídos de grafite, mergulhados na mistura, funcionam como ânodo.
Dados:
3( )A 3e A+ −+ →
0 1,66 Vε = −
22(g) ( )O 4e 2 O− −+ →
0 1,23 Vε = +
Q
uí.
Responda ao que se pede.
a) Explicite qual semirreação ocorre no ânodo e qual ocorre no cátodo.
b) Escreva a equação equilibrada que representa a reação global e calcule a variação de potencial do
processo.
c) O processo é espontâneo? Justifique a sua resposta.
5. O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais
amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção do alumínio ocorre a partir da bauxita, que é
purificada e dissolvida em criolita fundida 3 6(Na A F ) e eletrolisada a cerca de 1.000 C. Há liberação
do gás dióxido de carbono 2(CO ), formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com
o material presente nos eletrodos. O ânodo é formado por barras de grafita submergidas na mistura
fundida. O cátodo é uma caixa de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é:
2 3 22 A O ( ) 3C(s) 4 A ( ) 3 CO (g)+ → +
Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo são:
a) 3cátodo : A 3e A+ −+ →
22
2 2
2 O O 4eânodo
C O CO
− − → +
+ →
b)
22
2 2
2 O O 4ecátodo
C O CO
− − → +
+ →
3ânodo : A 3e A+ −+ →
c)
3
22
A 3e Acátodo
2 O O 4e
+ −
− −
+ →
→ +
2 2ânodo : C O CO+ →
d) 3
2 2
A 3e Acátodo
C O CO
+ − + →
+ →
22ânodo : 2O O 4e− −+ +
e) 2
2cátodo : 2 O O 4e− −→ +
3
2 2
A 3e Aânodo
C O CO
+ − + →
+ →
6. O uso de cloro na desinfecção de águas foi iniciado com a aplicação do hipoclorito de sódio
(aq)(NaC O ) e, primeiramente, era empregado somente em casos de epidemias. A partir de 1902, a
cloração foi adotada de maneira contínua na Bélgica, e, a partir de 1909, passou a ser utilizado o gás
cloro 2(g)(C ), armazenado em cilindros revestidos com chumbo. O gás cloro 2(g)(C ) pode ser
obtido por dois processos de eletrólise: eletrólise da água do mar ou de uma salmoura e eletrólise
ígnea de cloreto de sódio fundido.
0( ) ( ) red
02(g) (aq) red
Na e Na E 2,71 V
C 2e 2C E 1,36 V
+ −
− −
+ → = −
+ → = −
Q
uí.
Considerando os processos de eletrólise e as substâncias químicas relacionadas no quadro acima,
analise as afirmativas e assinale a correta. a) Para o preparo de 1L de uma solução de (aq)NaC O com concentração em quantidade de matéria
de 10,6 mol L ,− devem ser dissolvidos 4,466 g do soluto.
b) No processo de eletrólise do ( )NaC , ocorre redução no compartimento do cátodo, sendo este
ligado ao polo negativo.
c) Eletrólise é um processo de oxirredução espontâneo no qual ocorre conversão de energia química
em energia elétrica.
d) A substância química (s)NaC conduz a corrente elétrica, mesmo no estado sólido, pois apresenta
íons em sua estrutura cristalina.
e) A decomposição do cloreto de sódio é um processo espontâneo e sua reação pode ser descrita
como: ( ) ( ) 2(g)2NaC 2Na C ,→ + sendo o potencial da célula negativo.
7. O processo de eletrólise pode ser empregado para tratar paciente com câncer no pulmão. A terapia
consiste na colocação de eletrodos no tecido a ser tratado e, a seguir, é aplicada uma corrente elétrica
originando um processo de oxirredução. O processo de eletrólise gera produtos, como 2C e OH ,−
os quais atacam e destroem as células doentes que estão na região próxima aos eletrodos. Utilizando
eletrodos inertes (platina), as semirreações que ocorrem são:
2 22H O 2e H 2OH− −+ +
22C C 2e− −+
Analise as afirmações a seguir.
I. No ânodo, ocorre liberação de 2C .
II. O meio fica básico na região próxima ao cátodo.
III. A água se oxida no cátodo.
Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III.
8. O alumínio é produzido por meio da eletrólise do óxido de alumínio, obtido pelo processamento da
bauxita. A equação que representa a eletrólise é:
2 3(s) (s) 2(g)2 A O 4 A 3 O→ +
Sobre esta reação, é correto afirmar que o:
a) O2 é formado no cátodo. b) alumínio é oxidado. c) estado de oxidação do alumínio no 2 3A O é +2.
d) alumínio é reduzido. e) estado de oxidação do oxigênio no 2 3A O é -3.
Q
uí.
9. A purificação do cobre é essencial para sua aplicação em fios condutores de corrente elétrica. Como
esse metal contém impurezas de ferro, zinco, ouro e platina, é preciso realizar um processo de
purificação na indústria para obtê-lo com mais de 99% de pureza. Para isso, é necessário colocá-lo no
anodo de uma cuba com solução aquosa de sulfato de cobre e aplicar corrente elétrica de forma a
depositá-lo no catodo, fazendo-o atingir essa pureza. Apesar de ser um método lento e de consumir
grande quantidade de energia, os custos de produção são compensados pelos subprodutos do
processo, que são metais como ouro, platina e prata. O método de purificação do cobre é conhecido
como a) pilha galvânica, sendo que, no anodo, ocorre a oxidação do cobre metálico, e o metal que se
deposita no catodo é resultado da redução dos íons Cu2+ da solução aquosa.
b) eletrólise, sendo que, no anodo, ocorre a oxidação do cobre metálico, e o metal que se deposita
no catodo é resultado da redução dos íons Cu2+ da solução aquosa.
c) eletrólise, sendo que, no anodo, ocorre a redução do cobre metálico, e o metal que se deposita
no catodo é resultado da oxidação dos íons Cu2+ da solução aquosa.
d) pilha galvânica, sendo que, no anodo, ocorre a redução do cobre metálico, e o metal que se
deposita no catodo é resultado da oxidação dos íons Cu2+ da solução aquosa.
10. Um experimento de eletrólise foi apresentado por um estudante na feira de ciências da escola. O
esquema foi apresentado como a figura abaixo:
O estudante listou três observações que realizou em sua experiência:
I. Houve liberação de gás cloro no eletrodo 1.
II. Formou-se uma coloração rosada na solução próxima ao eletrodo 2 quando se adicionaram gotas
de fenolftaleína.
III. Ocorreu uma reação de redução do cloro no eletrodo 1.
Assinale a alternativa que indica as observações corretas quanto à experiência:
a) I e III b) II c) I e II d) I, II e III e) III
Q
uí.
GABARITO
1. b
[A] Incorreta. A eletrólise é um processo não espontâneo, onde os elétrons fluem do ânodo para o
cátodo.
[B] Correta. Na eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química, num processo não
espontâneo.
[C] Incorreta. Em uma pilha temos a conversão de energia química em elétrica, através de um processo
espontâneo.
[D] Incorreta. Em uma pilha galvânica, o processo é espontâneo com oE 0.Δ
[E] Incorreta. Na pilha galvânica, o processo é espontâneo, onde o cátodo é o polo positivo e o ânodo o
polo negativo.
2. c
Cátodo (polo negativo): 3Au+ e H+
na competição desses cátions o 3Au+ irá descarregar
01 , formando
o (s)Au .
Ânodo (polo positivo): 3NO− e OH−
na competição desses ânions o OH− irá descarregar
01 , formando
o gás 2O .
3. e
A etapa de obtenção do alumínio ocorre no cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita (ânodo)
para a caixa de aço (cátodo).
3 22 3(s) ( ) ( )
2( ) 2(g)
3( ) ( )
Global2 3(s) 2(g) ( )
grafite 2(g) 2(g)
2A O 4A 6O
6O 3O 12e (Ânodo; oxidação) ( )
4A 12e 4A (Cátodo; redução) ( )
2A O 3O 4A
No ânodo : C O CO
Δ + −
− −
+ −
⎯⎯→ +
→ + +
+ → −
⎯⎯⎯⎯→ +
+ →
4. a) As paredes do recipiente que ficam em contato com a mistura funcionam como cátodo (redução; polo
negativo), e os cilindros constituídos de grafite, mergulhados na mistura, funcionam como ânodo
(oxidação; polo positivo).
3+ 2-2 3(s) ( ) ( )
2- -( ) 2(g)
3+ -( ) ( )
2A O 4A + 6O
6O 3O + 12e (Ânodo; oxidação) (+)
4A + 12e 4A (Cátodo; redução) (-)
Δ⎯⎯→
→
→
b) Equação global e variação de potencial:
3+2 3(s) ( )2A O 4A
Δ⎯⎯→ 2-
( ) + 6O
2-( ) 6O -
2(g) 3O + 12e→
3+( )
(Ânodo; oxidação) (+)
4A - + 12e ( )
Global2 3(s) 2(g) ( )
4A (Cátodo; redução) (-)
2A O 3O + 4A
1,66 1,23 2,89 VΔε
→
⎯⎯⎯⎯→
= − − = −
Q
uí.
c) O processo não é espontâneo, pois se trata de uma eletrólise, ou seja, a variação de potencial elétrico
é negativa −( 2,89V).
5. a
A partir da análise da equação fornecida no enunciado, vem:
3 0 0 4
2 3 2
3 0
0 4
3 0
22
2 2
2 A O ( ) 3C(s) 4 A ( ) 3 C O (g)
Cátodo : A 3e A (redução)
Ânodo : C C 4e (oxidação)
Cátodo : A 3e A (redução)
2 O O 4eÂnodo : (oxidação)
C O CO
+ +
+ −
+ −
+ −
− −
+ → +
+ →
→ +
+ →
→ +
+ →
6. b
[A] Incorreta. Para o preparo de 1 L de uma solução de (aq)NaC O com concentração em quantidade
de matéria de − 10,6 mol L , devem ser dissolvidos 44,7 g do soluto.
NaC O
1
NaC O NaC O
NaC O 23 35,5 16 74,5
M 74,5 g mol
[NaC O] 0,6 mol L
0,6 mol em 1L
m 0,6 74,5 g m 44,7 g
−
= + + =
=
=
= =
[B] Correta. No processo de eletrólise do ( )NaC , ocorre redução no compartimento do cátodo, sendo
este ligado ao polo negativo.
+⎯⎯→2NaC (s) 2Na ( )Δ −+ 2C ( )
−2C ( ) −→ +2C (g) 2e
+
−(oxidação ânodo)
2Na ( ) −+ 2e → −
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ +Equação global
2
2Na( ) (redução cátodo)
2NaC (s) C (g) 2Na( )
[C] Incorreta. Eletrólise é um processo de oxirredução não espontâneo que ocorre com a utilização de
um gerador.
[D] Incorreta. Compostos iônicos no estado sólido são péssimos condutores de eletricidade, pois os íons
estão presos na rede cristalina.
[E] Incorreta. A decomposição do cloreto de sódio é um processo não espontâneo (eletrólise). Reação
global: + ⎯⎯→ +(s) ( ) 2(g)2NaC calor 2Na C .
7. d
Teremos:
2 2
meiosofrebásicoredução
2sofre
oxidação
( ) 2H O 2e H 2OH (redução cátodo)
( ) 2C C 2e (oxidação ânodo)
− −
− −
+ + + −
− + −
Q
uí.
8. d
Teremos:
Δ⎯⎯→
→
→
⎯⎯⎯⎯→
3+ 2-2 3
2- -2
3+ -
Global2 3 2
2A O (s) 4A ( ) + 6O ( )
6O ( ) 3O (g) + 12e (Ânodo; oxidação) (-)
4A ( ) + 12e 4A ( ) (Cátodo; redução) (+)
2A O (s) 3O (g) + 4A ( )
O alumínio sofre redução.
9. b
Considerações:
1. O processo eletroquímico pode ser chamado de eletrólise, pois ocorre com consumo de energia, ou
seja, de forma não espontânea.
2. Se o objeto de cobre for colocado no ânodo, significa que sofrerá oxidação, e os íons cobre-II serão
depositados, por redução, no cátodo do processo eletrolítico.
Equação do ânodo: 2Cu(s) Cu (aq) 2e+ −→ +
Equação no cátodo: 2Cu (aq) 2e Cu(s)+ −+ →
10. c
Teremos:
2
2
2
2 2 2
2NaOH(aq)
2H O( ) 2H (aq) 2OH (aq)
2NaC (s) 2Na (aq) 2C (aq)
Ânodo (+): 2C (aq) C (g) 2e (oxidação)
Cátodo (-): 2H (aq) + 2e H (g) (redução)
2NaC (s) 2H O( ) 2Na (aq) 2OH (aq) H (g) C (g)
+ −
+ −
− −
+ −
+ −
→ +
→ +
→ +
→
+ → + + +
ou
eletrólise do NaC (cloreto de sódio) não simplificada em solução aquosa:
2
2 2Célula
2 2 2Global
Ânodo (+): 2C C (g) 2e
Cátodo (-): 2H O( ) 2e H (g) 2OH (aq) (róseo na presença de fenolftaleína)
2H O( ) 2C H (g) C (g) 2OH (aq)
− −
− −
− −
→ +
+ → +
+ ⎯⎯⎯⎯→ + +
Q
uí.
Quí.
Professor: Allan Rodrigues
Monitor: Rodrigo Pova
Q
uí.
Eletroquímica: pilha: Exercícios específicos 21
ago
EXERCÍCIOS
1. A energia liberada em uma reação de oxidorredução espontânea pode ser usada para realizar trabalho
elétrico. O dispositivo químico montado, pautado nesse conceito, é chamado de célula voltaica, célula
galvânica ou pilha. Uma pilha envolvendo alumínio e cobre pode ser montada utilizando como
eletrodos metais e soluções das respectivas espécies. As semirreações de redução dessas espécies é
mostrada a seguir:
Semirreações de Redução
Alumínio: 3A (aq) 3 e A+ −+ → redE 1,66V = −
Cobre: 2Cu (aq) 2 e Cu+ −+ → redE 0,34V = +
Considerando todos os materiais necessários para a montagem de uma pilha de alumínio e cobre, nas
condições-padrão (25 C e 1atm) ideais (desprezando-se qualquer efeito dissipativo) e as
semirreações de redução fornecidas, a força eletromotriz (fem) dessa pilha montada e o agente
redutor, respectivamente são:
a) 2,10 V e o cobre.
b) 2,00 V e o alumínio.
c) 1,34 V e o cobre.
d) 1,32 V e o alumínio.
e) 1,00 V e o cobre.
2. A uma solução aquosa de sulfato de cobre de coloração azul introduz-se um prego de ferro. Após
alguns minutos, nota-se, na parte externa do prego, coloração avermelhada indicando que ocorreu
uma reação. Os potenciais-padrão de redução do cobre e do ferro são indicados abaixo:
2 0 0(aq) (s)
3 0 0(aq) (s)
Cu 2e Cu E 0,34 V
Fe 3e Fe E 0,04 V
+ −
+ −
+ = +
+ = +
Sobre a espontaneidade deste fenômeno, é correto:
a) o íon Cu2+ sofrer oxidação. b) o íon Fe3+ sofrer redução. c) o cobre metálico (Cu0) transferir elétrons ao íon ferro (Fe3+). d) o íon Cu2+ ser o agente oxidante. e) a diferença de potencial-padrão da pilha que se forma ser +0,38 V.
3. Em uma pilha galvânica, um dos eletrodos é composto por uma placa de estanho imerso em uma
solução 11,0 mol L− de íons Sn2+ e o outro é composto por uma placa de lítio imerso em uma solução
11,0 mol L− de íons Li+, a 25 °C.
Baseando-se nos potenciais padrão de redução das semirreações a seguir, são feitas as seguintes
afirmativas:
2 0red
0red
Sn (aq) 2 e Sn (s) E 0,14 V
Li (aq) 1e Li (s) E 3,04 V
+ −
+ −
+ → = −
+ → = −
Q
uí.
I. O estanho cede elétrons para o lítio.
II. O eletrodo de estanho funciona como cátodo da pilha.
III. A reação global é representada pela equação: 0 2 02 Li (s) Sn (aq) Sn (s) 2 Li (aq).+ ++ → +
IV. No eletrodo de estanho ocorre oxidação.
V. A diferença de potencial teórica da pilha é de 2,90 V, ( E 2,90 V).Δ = +
Das afirmativas apresentadas estão corretas apenas: a) I, II e IV. b) I, III e V. c) I, IV e V. d) II, III e IV. e) II, III e V.
4. Pilhas são dispositivos que produzem corrente elétrica, explorando as diferentes capacidades das
espécies de perderem ou de ganharem elétrons. A figura abaixo mostra a montagem de uma dessas
pilhas:
A seguir, estão representadas algumas semirreações e seus respectivos potenciais de redução, a
25 C :
3A (aq) 3e A (s)+ −+ → E 1,66 V = −
2Ni (aq) 2e Ni(s)+ −+ →
E 0,25 V = −
2Mg (aq) 2e Mg(s)+ −+ → E 2,37 V = −
2Fe (aq) 2e Fe(s)+ −+ → E 0,44 V = −
A pilha de maior diferença de potencial (ddp) pode ser constituída no anodo e no catodo,
respectivamente, pelos eletrodos de
a) alumínio e magnésio. b) magnésio e níquel. c) alumínio e ferro. d) ferro e níquel.
5. Os preços dos metais para reciclagem variam em função da resistência de cada um à corrosão: quanto
menor a tendência do metal à oxidação, maior será o preço.
Na tabela, estão apresentadas duas características eletroquímicas e o preço médio de compra de dois
metais no mercado de reciclagem.
Q
uí.
Metal Semirreação de
redução
Potencial-padrão de
redução (V)
Preço
(R$/kg)
cobre 2 0
(aq) (s)Cu 2e Cu+ −+ → 0,34+ 13,00
ferro 2 0
(aq) (s)Fe 2e Fe+ −+ → 0,44− 0,25
Com o objetivo de construir uma pilha que consuma o metal de menor custo, um laboratório dispõe
desses metais e de soluções aquosas de seus respectivos sulfatos, além dos demais materiais
necessários.
Apresente a reação global da pilha eletroquímica formada e determine sua diferença de potencial, em
volts, nas condições-padrão.
6. A pilha de Daniell é constituída basicamente de uma placa metálica de cobre mergulhada em uma
solução de sulfato de cobre, constituindo o cátodo, e por uma placa metálica de zinco mergulhada
em solução de sulfato de zinco, constituindo o ânodo. Ambos os metais são interligados por um
circuito elétrico, e uma ponte salina faz a união das duas células, permitindo a migração de íons entre
elas. A reação global que ocorre nessa pilha é representada por 2 2Cu Zn Cu Zn ,+ ++ → + cuja diferença
de potencial ( E )Δ da pilha formada é de 1,10 V.
Um estudante resolveu testar uma nova configuração de pilha, substituindo o cobre por uma placa
metálica de alumínio mergulhada em uma solução de 2 4 3A (SO ) e o zinco por uma placa metálica de
ferro mergulhada em uma solução de 4FeSO . As semirreações de redução envolvidas para a nova pilha
construída são dadas a seguir.
2
3
Fe 2e Fe E 0,44 V
A 3e A E 1,67 V
+
+ −
+ → = −
+ → = −
Com base nessas informações,
a) escreva a equação química balanceada que representa esse processo e a diferença de potencial
da nova pilha construída;
b) indique o fluxo de elétrons, o agente oxidante e o agente redutor nessa nova pilha construída.
7. A figura representa uma pilha formada com os metais Cd e Ag, mergulhados nas soluções de
Cd(NO3)2(aq) e AgNO3(aq), respectivamente. A ponte salina contém solução de KNO3(aq).
a) Sabendo que a diferença de potencial da pilha, nas condições padrão, é igual a +1,20 V e que o
potencial padrão de redução do cádmio é igual a 0,40 V, calcule o potencial padrão de redução
da prata. Apresente seus cálculos.
b) Para qual recipiente ocorre migração dos íons K+ e 3NO − da ponte salina? Justifique sua resposta.
Q
uí.
8. Na pilha de Daniell, ocorre uma reação de oxirredução espontânea, conforme representado
esquematicamente na figura abaixo.
Considerando a informação apresentada, analise as afirmações a seguir.
I. Na reação de oxirredução espontânea, representada na pilha de Daniell, a espécie que se oxida,
no caso o (s)Zn , transfere elétrons para a espécie que sofre redução, os íons 2
(aq)Cu .+
II. O (s)Zn sofre redução, transferindo elétrons para os íons 2
(aq)Cu + que sofrem oxidação.
III. Para que ocorra a reação de oxirredução espontânea, o potencial de redução do eletrodo de cobre
deve ser maior do que o do eletrodo de zinco.
IV. A placa de (s)Zn sofre corrosão, tendo sua massa diminuída, e sobre a placa de cobre ocorre
depósito de cobre metálico.
V. A concentração de íons 2
(aq)Cu + aumenta, e a concentração de íons
2(aq)Zn +
diminui em cada um
dos seus respectivos compartimentos.
Está correto apenas o que se afirma em: a) I, III e IV. b) II e V. c) I, II e V. d) III, IV e V. e) II e III.
9. Uma proposta para obter energia limpa é a utilização de dispositivos eletroquímicos que não gerem
produtos poluentes, e que utilizem materiais disponíveis em grande quantidade ou renováveis. O
esquema abaixo mostra, parcialmente, um dispositivo que pode ser utilizado com essa finalidade.
Nesse esquema, os círculos podem representar átomos, moléculas ou íons. De acordo com essas
informações e o conhecimento de eletroquímica, pode-se afirmar que nesse dispositivo a corrente
elétrica flui de
a) A para B e o círculo representa o íon 2O .−
b) B para A e o círculo representa o íon 2O .+
c) B para A e o círculo representa o íon 2O .−
d) A para B e o círculo representa o íon 2O .+
Q
uí.
10. A invenção do LED azul, que permite a geração de outras cores para compor a luz branca, permitiu a
construção de lâmpadas energeticamente mais eficientes e mais duráveis do que as incandescentes e
fluorescentes. Em um experimento de laboratório, pretende-se associar duas pilhas em série para
acender um LED azul que requer 3,6 volts para o seu funcionamento.
Considere as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro.
Semirreação de redução 0E (V)
4 3(aq) (aq)Ce e Ce+ − ++ → 1,61+
2 32 7(aq) (aq) (aq) 2 ( )Cr O 14 H 6 e 2 Cr 7 H O− + − ++ + → + 1,33+
2(aq) (s)Ni 2 e Ni+ −+ → 0,25−
2(aq) (s)Zn 2 e Zn+ −+ → 0,76−
Qual associação em série de pilhas fornece diferença de potencial, nas condições-padrão, suficiente
para acender o LED azul?
a)
c)
e)
b)
d)
Q
uí.
GABARITO
1. b
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ → = −
+ → = +
+ −
= − = + − − = +
→ +
+ →
→ +
3red
2red
maior menor
3
2
3
A (aq) 3 e A E 1,66V
Cu (aq) 2 e Cu E 0,34V
0,34 V 1,66 V
E E E 0,34 ( 1,66) 2,00 V
Então :
A A (aq) 3 e ( 2)
Cu (aq) 2 e Cu ( 3)
2A 2A (aq) 6 e
Δ
+ −
−
+2
(oxidação ânodo)
3Cu (aq) 6 e
+ +
→ −
+ ⎯⎯⎯⎯→ + Global2 3
redutor
3Cu (redução cátodo)
2 A 3Cu (aq) 2A (aq) 3Cu
2. b
Teremos:
2 0(aq) (s)
0 3(s) (aq)
Cu 2e Cu ( 3) Redução
Fe Fe 3e ( 2) Oxidação
+ −
+ −
+
+
2(aq)3Cu 6e+ −+ 0
(s)
0 3(s) (aq)
3Cu
2Fe 2Fe 6e+ −+
Global2 0 0 3
RedutorOxidante Coloraçãoavermelhada
3Cu (aq) 2 Fe (s) 3 Cu (s) 2Fe (aq)+ ++ ⎯⎯⎯⎯→ +
3. e
Teremos:
2 0red
0red
2
Sn (aq) 2 e Sn(s) E 0,14 V
Li (aq) 1e Li(s) E 3,04 V
0,14 V 3,04 V
E 0,14 ( 3,04) 2,90 V
Então :
Sn (aq) 2 e
+ −
+ −
+ −
+ → = −
+ → = −
− −
= − − − =
+
Δ
Sn(s) (redução, cátodo)
2Li (s) 2Li (aq) 2 e+ −
→
→ +
global2
(oxidação; ânodo)
Sn (aq) 2Li (s) Sn(s) 2Li (aq)+ ++ ⎯⎯⎯⎯→ +
4. b
Montando as pilhas:
[A] Entre alumínio e magnésio:
3A (aq) 3e A (s)+ −+ →
0E 1,66 V= −
Q
uí.
2Mg (aq) 2e Mg(s)+ −+ → 0E 2,37 V= −
3 0
2 0
3 2 0
(x2) 2A (aq) 6e 2A (s) E 1,66V
(x3) 3Mg(s) 3Mg (aq) 6e E 2,37V(inv)
E.G : 2A (aq) 3Mg(s) 3Mg (aq) 2A (s) E 0,71VΔ
+ −
+ −
+ +
+ → = −
→ + = +
+ → + =
[B] Entre magnésio e níquel:
2Mg (aq) 2e Mg(s)+ −+ → 0E 2,37 V= −
2Ni (aq) 2e Ni(s)+ −+ → 0E 0,25 V= −
2 0(s)
2 0(aq) (s)
2 2 0(s) (aq) (s)
Mg Mg (aq) 2e E 2,37V
Ni 2e Ni E 0,25V
E.G.: Mg Ni Ni Mg (aq) E 2,12 VΔ
+ −
+ −
+ +
→ + = +
+ → = −
+ → + =
[C] Entre alumínio e ferro: 3A (aq) 3e A (s)+ −+ →
0E 1,66 V= −
2Fe (aq) 2e Fe(s)+ −+ →
0E 0,44 V= −
2 0
3 0
2 3 0
(x3)3Fe (aq) 6e 3Fe(s) E 0,44V
(x2)2A (s) 2A (aq) 6e E 1,66V(inv)
3Fe (aq) 2A (s) 3Fe(s) 2A (aq) E 1,22VΔ
+ −
+ −
+ +
+ → = −
→ + = +
+ → + =
[D] Entre ferro e níquel:
2Fe (aq) 2e Fe(s)+ −+ → 0E 0,44 V= −
2Ni (aq) 2e Ni(s)+ −+ → 0E 0,25 V= −
2 0
2 0(aq) (s)
2 2 0(s) (aq) (s)
Fe(s) Fe (aq) 2e E 0,44V
Ni 2e Ni E 0,25V
E.G.: Fe Ni Ni Fe (aq) E 0,19 VΔ
+ −
+ −
+ +
→ + = +
+ → = −
+ → + =
Assim, podemos concluir que a pilha de maior diferença de potencial (ddp) é constituída no ânodo e no
cátodo, respectivamente, pelos eletrodos de magnésio e níquel.
5. Reação global da pilha eletroquímica formada por cobre e ferro:
2(aq)
0,34 V 0,44 V
Então :
Cu 2e+ −
+ −
+ 0(s)
0 2(s) (aq)
Cu (redução)
Fe Fe 2e+ −
→
→ +
Global2 0 0 2(aq) (s) (s) (aq)
maior menor
(oxidação)
Cu Fe Cu Fe
E E E
E 0,34 ( 0,44)
E 0,78 V
Δ
Δ
Δ
+ ++ ⎯⎯⎯⎯→ +
= −
= + − −
= +
6.
a) Como é uma pilha, o processo é espontâneo, portanto, a variação de potencial será positiva.
Q
uí.
2( 3) 3Fe 6e+ − +
3
3Fe E 0,44 V
( 2) 2A 2A 6e+ −
→ = −
→ + E 1,67 V = −
2 33Fe 2A 3Fe 2A E 1,23VΔ+ ++ → + =
b) O sentido do fluxo dos elétrons será do alumínio (ânodo) para o ferro (cátodo).
O agente oxidante é 2Fe ,+
pois está reduzindo e o agente redutor será o alumínio, pois está oxidando
na reação.
7.
a) Teremos:
2 ored
o ored Ag
Cd(s) Cd (aq) 2e E 0,40 V
2Ag(s) 2Ag (aq) 2e E E
+ −
+ −
→ + = −
→ + =
Então,
2Cd(s) Cd (aq) 2e+ −→ +
2Ag (aq) 2e+ −+
Global 2
maior menor
oAg
oAg
2Ag(s)
Cd(s) 2Ag (aq) Cd (aq) 2Ag(s)
E E E
1,20 V E ( 0,40 V)
E 0,80 V
Δ
+ +
→
+ ⎯⎯⎯⎯→ +
= −
= − −
= +
b) Os íons 3NO − presentes na ponte salina migram para o recipiente 1.
Durante o funcionamento da pilha o cádmio sólido sofre oxidação e a concentração de íons 2Cd +
aumenta na solução. Como há aumento da carga positiva, ocorre migração do íon negativo para a
solução com excesso de carga positiva (devido a presença dos cátions cádmio) deste recipiente
(recipiente 1).
Os íons K+ presentes na ponte salina migram para o recipiente 2.
Durante o funcionamento da pilha ocorre redução dos cátions Ag+ e sua concentração diminui na
solução. Como há aumento da carga negativa, ocorre migração do íon positivo para a solução com
excesso de carga negativa (devido a presença dos ânions nitrato) deste recipiente (recipiente 2).
8. a
[I] Correta. Na reação de oxirredução espontânea, representada na pilha de Daniell, a espécie que se
oxida, no caso o (s)Zn transfere elétrons para a espécie que sofre redução, os íons 2
(aq)Cu .+
+ −
+ −
→ + −
+ → −
2(s) (aq)
2(aq) (s)
Zn Zn 2e (oxidação ânodo)
Cu 2e Cu (redução cátodo)
[II] Incorreta. O (s)Zn sofre oxidação, transferindo elétrons para os íons +2
(aq)Cu que sofrem redução.
[III] Correta. Para que ocorra a reação de oxirredução espontânea, o potencial de redução do
eletrodo de cobre ( 0,34 V)+ deve ser maior do que o do eletrodo de zinco ( 0,76 V).−
[IV] Correta. A placa de (s)Zn sofre corrosão, tendo sua massa diminuída, e sobre a placa de cobre
ocorre depósito de cobre metálico.
Q
uí.
[V] Incorreta. A concentração de íons +2
(aq)Cu diminui, pois estes íons sofrem redução, e a concentração
de íons +2
(aq)Zn aumenta, pois o zinco metálico sofre oxidação.
9. a
O dispositivo representa uma pilha de hidrogênio.
22 2
22
Global2 2 2
H O H O 2e (B : oxidação ânodo)
1O 2e O (A : redução cátodo)
21
H O H O2
− −
− −
+ → + −
+ → −
+ ⎯⎯⎯⎯→
A corrente elétrica flui de A para B e o fluxo dos elétrons é de B para A.
10. c
Considerando as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro deve-se
procurar a maior diferença de potencial.
Semirreação de redução 0E (V)
4 3(aq) (aq)Ce e Ce+ − ++ →
1,61+
2(aq) (s)Zn 2 e Zn+ −+ →
0,76− (inverte)
maior menorE E E
E 1,61 ( 0,76) 2,37 V
= −
= + − − = +
Pilha 1:
Q
uí.
Agora, considerando as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro
deve-se procurar a menor diferença de potencial.
Semirreação de redução 0E (V)
2 32 7(aq) (aq) (aq) 2 ( )Cr O 14 H 6 e 2 Cr 7 H O− + − ++ + → + 1,33+
2(aq) (s)Ni 2 e Ni+ −+ → 0,25− (inverte)
maior menorE E E
E 1,33 ( 0,25) 1,58 V
= −
= + − − = +
Pilha 2:
Na associação em série teremos:
em sérieE 2,37 V 1,58 V 3,95 V
3,95 V 3,60 V (O LED acende).
= + + =
Então, vem:
Ou seja,
Q
uí.
Quí.
Professor: Allan Rodrigues
Monitor: Rodrigo Pova
Q
uí.
Equilíbrio iônico: Kps: Exercícios específicos 23
ago
EXERCÍCIOS
1. O equilíbrio de solubilidade do cloreto de prata é expresso pela reação (s) (aq) (aq)AgC Ag C ,+ −+
cuja constante de equilíbrio tem o valor 101,7 10 .−
Sobre esse equilíbrio, é correto afirmar que
a) uma solução em que 5 1[Ag ] [C ] 1,0 10 mol L+ − − −= = será uma solução supersaturada.
b) a adição de cloreto de prata sólido a uma solução saturada de AgC irá aumentar a concentração
de cátions prata.
c) a adição de cloreto de sódio a uma solução saturada de AgC irá diminuir a concentração de
cátions prata.
d) a adição de nitrato de prata a uma solução supersaturada de AgC irá diminuir a quantidade de
AgC precipitado.
e) a mistura de um dado volume de uma solução em que 6 1[Ag ] 1,0 10 mol L ,+ − −= com um volume
igual de uma solução em que 6 1[C ] 1,0 10 mol L ,− − −= irá produzir precipitação de AgC .
2. Grande parte dos pacientes com hiperparatiroidismo brando exibe poucos sinais de doença óssea e
raras anormalidades inespecíficas, em consequência da elevação do nível do cálcio, mas apresenta
tendência extrema à formação de cálculos renais. Isso se deve ao fato de que o excesso de cálcio e
fosfato absorvidos pelos intestinos ou mobilizados dos ossos no hiperparatiroidismo será finalmente
excretado pelos rins, ocasionando aumento proporcional nas concentrações dessas substâncias na
urina. Em decorrência disso, os cristais de oxalato tendem a se precipitar nos rins, dando origem a
cálculos com essa composição.
a) O produto de solubilidade do oxalato de cálcio 2 4)(CaC O a 25 C é 92,6 10 .− Determine a
concentração de íons 2
2 4C O − eliminados pela urina, sabendo-se que a concentração dos íons cálcio
presente no exame EAS (Elementos Anormais e Sedimentos) é de 3 14 10 mol− − e que, nesse caso,
a urina apresenta uma solução saturada de oxalato de cálcio.
b) A reação de hidrólise do oxalato de cálcio está abaixo representada.
22 4 2 2 2 4C O 2H O H C O 2OH− −+ +
Se um paciente tem uma dieta rica em alimentos cítricos como, por exemplo, brócolis, repolho, fígado,
couve-flor, couve, espinafre, tomate, etc., bem como rica em frutas como limão, morango, acerola e
laranja dificultará a formação dos cristais de oxalato encontrados na urina.
Justifique essa dieta como tratamento alimentar com base no Princípio de Le Chatelier.
3. A figura a seguir apresenta quatro tubos de ensaio contendo diferentes soluções e informações sobre
as constantes do produto de solubilidade.
Q
uí.
Dados: 17Kps para o Agl 8 10−=
32 1,42 2 1,26= =
Considerando o exposto,
a) determine qual das substâncias presentes nos tubos 1 e 2 possui menor solubilidade. Justifique sua
resposta utilizando o cálculo da solubilidade, em 1mol L ;−
b) determine se haverá formação de precipitado após a mistura de alíquotas das soluções presentes
nos tubos 3 e 4. Considere que, após a mistura, as concentrações dos íons Ag+ e I− sejam iguais
a 4 11,0 10 mol L .− −
4. Experiência Escrever uma mensagem secreta no laboratório
Materiais e Reagentes Necessários
- Folha de papel
- Pincel fino
- Difusor
- Solução de fenolftaleína
- Solução de hidróxido de sódio 0,1mol / L ou solução saturada de hidróxido de cálcio
Procedimento Experimental
Utilizando uma solução incolor de fenolftaleína, escreva com um pincel fino uma mensagem numa
folha de papel.
A mensagem permanecerá invisível.
Para revelar essa mensagem, borrife a folha de papel com uma solução de hidróxido de sódio ou de
cálcio, com o auxílio de um difusor.
A mensagem aparecerá magicamente com a cor vermelha.
Explicação
A fenolftaleína é um indicador que fica vermelho na presença de soluções básicas, nesse caso, uma
solução de hidróxido de sódio ou de cálcio. <http://tinyurl.com/o2vav8v> Acesso em: 31.08.15. Adaptado.
Para obtermos 100 mL de uma solução aquosa saturada de hidróxido de cálcio, 2Ca(OH) , para o
experimento, devemos levar em consideração a solubilidade desse composto.
Sabendo que o produto de solubilidade do hidróxido de cálcio é 65,5 10 ,− a 25 C, a solubilidade
dessa base em mol / L é, aproximadamente,
Dados: 2
2Ca(OH) (s) Ca (aq) 2OH (aq)+ −+
2 2Kps [Ca ] [OH ]+ −=
a) 21 10 .−
b) 61 10 .−
c) 62 10 .−
d) 45 10 .−
e) 65 10 .−
Q
uí.
5. Um inconveniente no processo de extração de petróleo é a precipitação de sulfato de bário 4(BaSO )
nas tubulações. Essa precipitação se deve à baixa solubilidade desse sal, cuja constante do produto de
solubilidade é 10 2 210 mol L ,− − a 25 C.
Admita um experimento no qual foi obtido sulfato de bário a partir da reação entre cloreto de bário e
ácido sulfúrico.
Apresente a equação química completa e balanceada da obtenção do sulfato de bário no experimento
e calcule a solubilidade desse sal, em 1mol L ,− em uma solução saturada, a 25 C.
6. A precipitação química é um dos métodos utilizados para tratamento de efluentes da indústria
galvânica, tendo como vantagens o baixo custo e a disposição de agentes alcalinizantes como a cal.
Em um processo de precipitação a elevação do pH a valores acima 9,0 promove a precipitação de
metais na forma de hidróxidos e posteriormente sua separação. Considerando uma solução cuja
concentração de íons 2Fe +
seja 5,58 mg / L e a concentração de íons 2Zn +
de 6,54 g / L, podemos
afirmar que a concentração de hidroxila necessária para que ocorra unicamente a precipitação do
2Zn(OH) deverá ser:
Dados:
172 ps
162 ps
Zn(OH) , K 9 10
Fe(OH) , K 4,0 10
Zn 65,4; Fe 55,8.
−
−
=
=
= =
a) Maior que 83,0 10 M− e menor que
62 10 M−
b) Menor que 83,0 10 M− e maior que
164 10 M−
c) Maior que 179,0 10 M− e menor que
62 10 M−
d) Menor que 83,0 10 M− e maior que
164 10 M−
e) Maior que 179,0 10 M− e menor que
164 10 M−
7. O hidróxido de alumínio pode ser usado em medicamentos para o combate de acidez estomacal, pois
este reage com o ácido clorídrico presente no estômago em uma reação de neutralização.
A alternativa que contém a [OH ]− em mol L de uma solução aquosa saturada de hidróxido de alumínio,
sob a temperatura de 25 C é:
Dados: constante do produto de solubilidade do hidróxido de alumínio a 3325 C :1,0 10−
a) 9 4
1.0003 10 mol L
27
−
b) 9 4
1.00010 mol L
27
−
c) 9 4
1.00010 mol L
3
−
d) 9 4
1.0003 10 mol L
3
−
8. Um experimento foi realizado para avaliar a toxicidade de íons 2Cu +
sobre o crescimento de raízes de
cebola. Para isso, preparou-se uma solução-padrão de 4 2CuSO 5 H O, dissolvendo-se 4,0 g do sal em
água suficiente para 100 mL de solução. Essa solução foi posteriormente diluída para se obter
concentrações de íons 2Cu ,+ como mostra a figura.
Q
uí.
O valor 0,00 indica água isenta de íons 2Cu +
e foi utilizado como controle.
a) Considerando-se as massas molares do cobre e do 4 2CuSO 5 H O, iguais a 164 g mol− e
1250 g mol ,− respectivamente, calcule a concentração de íons 2Cu ,+ em
1g L ,− na solução-
padrão. Mostre os cálculos.
b) Íons cobre podem ser retirados de soluções por precipitação com sulfetos. A reação que
representa a dissociação do sulfeto de cobre (II) é:
2 2 37psCuS Cu S K 8 10+ − −+ =
Escreva a fórmula para o cálculo do psK do sulfeto de cobre (II) e calcule a concentração mínima
de 2S−
necessária para eliminar os íons cobre da solução mais tóxica utilizada no experimento.
9. O sulfato de bário, BaSO4, é usado pelos radiologistas como solução de contraste em exames
radiológicos. Utiliza-se, em geral, uma solução saturada desse sal cuja solubilidade é de 1,0 x 10-5 mol/L.
2 24(s) (aq) 4 (aq)BaSO Ba SO+ −+
Considerando que o limite de tolerância do íon bário no organismo é cerca de 37,0 10 mol,− assinale
a alternativa INCORRETA.
a) A adição de mais sulfato diminui a solubilidade do sulfato de bário.
b) O BaSO4 é um material radiopaco, sendo capaz de barrar os raios X.
c) O produto de solubilidade (kps) do sal sulfato de bário é 101,0 10 .−
d) A ingestão de 100 mL de solução saturada de BaSO4 pode ser letal.
10. Estalactites e estalagmites se desenvolvem em cavernas constituídas por carbonato de cálcio
3(CaCO ), que é pouco solúvel em água. Essas formações ocorrem quando a água da chuva, ao
percorrer as rochas, dissolve parte delas formando bicarbonato de cálcio. Uma fração desse
bicarbonato de cálcio converte-se novamente em carbonato de cálcio, originando as estalactites e
estalagmites. Considerando a situação exemplificada acima:
Dado 9
psK 4,9 10 a 25 C.−=
a) Qual a solubilidade, em água, do 3CaCO em g/L?
b) Qual o efeito sobre a solubilidade do 3CaCO quando se adiciona 2 3Na CO ? Por quê?
Q
uí.
GABARITO
1. c
No equilíbrio analisado, para ocorrer a precipitação do cloreto de prata (AgC ) o produto entre as
concentrações molares de cátions prata e ânions cloreto deverá ser superior a 101,7 10 .−
10(s) (aq) (aq) PS
PS (aq) (aq)
10(aq) (aq) (s)
10(aq) (aq)
10(aq) (aq)
AgC Ag C K 1,7 10
K [Ag ][C ]
[Ag ][C ] 1,7 10 (precipitação de AgC )
[Ag ][C ] 1,7 10 (solução saturada com corpo de fundo)
[Ag ][C ] 1,7 10 (so
+ − −
+ −
+ − −
+ − −
+ − −
+ =
=
=
lução insaturada)
A adição de cloreto de sódio (NaC ) a uma solução saturada de AgC irá diminuir a concentração de
cátions prata, pois ocorrerá o efeito íon comum, o equilíbrio será deslocado para a esquerda. Neste caso
o ânion cloreto (C )− será o íon comum.
(s) (aq) (aq)
íoncomum
(s) (aq) (aq)deslocamentopara a esquerda consumo ocorre aumento
dos cátions de concentraçãoprata
NaC Na C
AgC Ag C
+ −
+ −
+
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ +⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
2.
a) Teremos
2 22 4 2 4
2 22 4
9 3 22 4
92 7 1
2 4 3
CaC O Ca C O
Kps [Ca ] [C O ]
2,6 10 (4 10 ) [C O ]
2,6 10[C O ] 6,5 10 mol L
4 10
+ −
+ −
− − −
−− − −
−
+
=
=
= =
b) Teremos
22 4 2 2 2 4C O 2H O H C O 2OH− −+ +
Uma dieta rica em alimentos cítricos (ácidos) aumenta a presença de íons H+ no meio, isso irá contribuir
para a diminuição dos íons hidroxila, deslocando o equilíbrio no sentido de formação de produto, ou
seja, dificulta a formação de oxalato 2
2 4(C O ).−
3.
a) Cálculo do Kps:
Q
uí.
2
2 10
10 5
AgC (s) Ag (aq) C (aq)
x x
Kps [Ag ][C ]
Kps x
x 2 10
x 2 10 1,42 10 mol / L
+ −
+ −
−
− −
+
=
=
=
= =
22
2 2
2
3 12
3 12 4
Mg(OH) (s) Mg (aq) 2OH (aq)
y 2y
Kps [Mg ][OH ]
Kps y (2y)
4y 8 10
y 2 10 1,26 10 mol / L
+ −
+ −
−
− −
+
=
=
=
= =
y > x
Conclusão: a solubilidade do 2Mg(OH) é maior do que a solubilidade do AgC .
b) Teremos:
17
3 3
4 2
8
8 17
Kps para o Agl 8 10
AgNO Ag NO
NaI Na I
AgI Ag I
z z
Kps [Ag ]I ]
Qps (1,0 10 )
Qps 1,0 10
1,0 10 8 10
Conclusão : haverá formação de precipitado.
−
+ −
+ −
+ −
+ −
−
−
− −
=
+
+
+
=
=
=
4. a
22Ca(OH) (s) Ca (aq) 2OH (aq)
s 2s
+ −+
2 2
2
3
6 3
63
2
Kps [Ca ] [OH ]
Kps (s) (2s)
Kps 4s
5,5 10 4s
5,5 10s
4
s 1,1 10 mol / L
+ −
−
−
−
=
=
=
=
=
=
5. Equação química completa e balanceada da obtenção do sulfato de bário no experimento:
Q
uí.
2 4(aq) 2(aq) (aq) 4(aq)
2 4(aq) 2(aq) (aq) 4(s)
2 2(aq) 4(aq) 4(s)
1H SO 1BaC 2 HC 1BaSO
ou
1H SO 1BaC 2 HC 1BaSO
ou
Ba SO BaSO+ −
+ → +
+ → +
+ →
Cálculo da solubilidade do sulfato de bário em uma solução saturada:
PS
2 24(s) (aq) 4(aq)
2 2PS 4
PS
10 2 2
10 2
10 5
5
K
BaSO Ba SO
K [Ba ][S
10 mol L
10
10 10 mol L
Solubilidade 10
O ]
K
mol L
− −
−
− −
−
+ −
+ −
=
=
=
=
=
=
+
=
M
M M
M M
M
6. a
Teremos:
2
2
ZnZn
FeFe
2 1
32 4
22
2 2S
17 1 2
2 16
8
c 6,54 g / L; M 65,4 g / mol
c 5,58 g / L; M 55,8 g / mol
6,54[Zn ] 10 mol / L
65,4
5,58 10[Fe ] 10 mol / L
55,8
Zn(OH) (s) Zn (aq) 2OH (aq)
K [Zn ][OH ]
9 10 10 [OH ]
[OH ] 9 10
[OH ] 3 10 mol
+
+
+ −
−+ −
+ −
+ −
− − −
− −
− −
= =
= =
= =
= =
+
/ L
22
2 2S
16 4 2
2 12
6
Fe(OH) (s) Fe (aq) 2OH (aq)
K [Fe ][OH ]
4 10 10 [OH ]
[OH ] 4 10
[OH ] 2 10 mol / L
+ −
+ −
− − −
− −
− −
+
7. a
Q
uí.
33(s) (aq) (aq)
3 3PS
3 4PS
4 PS PS4
33 3 3 33 3 36 394 4 4 4
39 94 4
A (OH) A 3 OH
S 3 S
K [A ][OH ]
K S (3S) 27 S
K KS S
27 27
1,0 10 10 10 10 10 10 10S 10
27 27 27 27
[OH ] 3 S
10 1.000[OH ] 3 10 3 10 mol L
27 27
+ −
+ −
− − − −−
−
− − −
⎯⎯→ +⎯⎯
=
= =
= =
= = = =
=
= =
8.
a) Teremos:
4 2CuSO 5H O 1
4 2
m 4,0 gn 0,016 mol
M 250 g mol
n 0,016 mol[CuSO 5H O] 0,16 mol L
V 0,1L
1mol do sal
−= = =
= = =
21mol Cu
0,16 mol do sal
+
2em 1L
0,16 mol de Cu
(0,16 64) gC 10,24 g L
1L
C 10,24 g L
+
= =
=
b) Teremos:
23
Cu
soluçãotóxica
2 3
2 2 37ps
2ps
-37 3 2
372 32
3
1n 10 mol
64
1 mol[Cu ] 10
64 L
CuS Cu S K 8 10
K [Cu ] [S ]
18 10 10 [S ]
64
8 10 64[S ] 5,12 10 mol L
10
+−
+ −
+ − −
+ −
− −
−− −
−
=
=
+ =
=
=
= =
9. d
Cálculo do KPS do sulfato de bário:
2 24(s) (aq) 4 (aq)
5 5 5
2 2PS 4
5 5 10 10PS
BaSO Ba SO
10 M 10 M 10 M
K [Ba ][SO ]
K 10 10 10 1,0 10
+ −
− − −
+ −
− − − −
+
=
= = =
Cálculo do número de mols de cátions bário em 100 mL de solução:
Q
uí.
2 24(s) (aq) 4 (aq)
5 5 5
5 2
BaSO Ba SO
10 M 10 M 10 M
10 mol (Ba )
+ −
− − −
− +
+
2Ba
1000 mL
n +
26 2 3
Ba
100 mL
n 10 mol (Ba ) 7,0 10 mol (tolerância)+− + −=
A ingestão de 100 mL de solução saturada de BaSO4 não pode ser letal.
10.
a) 2 2
3 3CaCO Ca CO+ −→ +
2ps
9 10 5 1
3
K x x x
x 4,9 10 49 10 7 10 mol L
1 mol de CaCO
− − − −
= =
= = =
5
100g
7 10 mol −
3 1
x
x 7 10 mol L− −=
b) Com a adição de 2 3Na CO , uma maior quantidade de íons carbonato estará sendo adicionado ao meio,
provocando o efeito do íon comum. Isso faz com que a diminua a solubilidade do 3CaCO , pois haverá
um excesso desse íon no meio reacional.
Q
uí.
Quí.
Professor: Xandão
Monitor: João Castro
Q
uí.
Equilíbrio iônico: Kps:
Revisão conceitual
20
ago
RESUMO
Durante as aulas de solubilidade fomos apresentados a regras de solubilidade que descreviam certos
sais como solúveis e outros como bastante insolúveis. Entretanto, mesmo os sais mais insolúveis dissolvem-
se em água em pequeno grau e suas soluções saturadas constituem um equilíbrio dinâmico que pode ser
estudado pelos mesmos princípios que já vimos até aqui sobre equilíbrio.
Praticamente todos os sais dissociam completamente em água. Exceções como o HgCl2 e o CdSO4
são raras.
Numa solução saturada, existe um equilíbrio entre o sal sólido e seus íons dissolvidos. Por exemplo,
em uma solução saturada de cloreto de prata temos o equilíbrio
AgCl(S) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq) Para o qual podemos escrever
K = [Ag+][Cl−]
[𝐴𝑔𝐶𝑙]
Lembre-se que a concentração de um sólido puro é independente da quantidade de sólido presente. Em
outras palavras, a concentração do sólido é uma constante e pode, portanto, ser incluída juntamente com a
constante K, de modo que
K[𝐴𝑔𝐶𝑙] = Kps = [Ag +][Cl−]
A constante de equilíbrio K multiplicada pela concentração do AgCl sólido é ainda uma outra constante
chamada constante do produto de solubilidade, identificada como Kps. Por exemplo, podemos obter a
expressão para o Kps do acetato de prata a partir de seu equilíbrio de solubilidade,
AgC2H3O2(s) ⇌ Ag+(aq) + C2H3O2
-(aq)
A condição de equilíbrio é, portanto,
Kps = [Ag+][ C2H3O2-]
Um exemplo em imagem:
Assim, a constante do produto de solubilidade é igual ao produto das concentrações dos íons formado na
solução saturada, cada uma delas elevada à potência igual ao seu coeficiente na equação balanceada.
Os cálculos de Kps podem ser divididos em três categorias
• Cálculo do Kps a partir de dados de solubilidade
• Cáulculo da solubilidade a partir do Kps
• Problemas envolvendo precipitação
Q
uí.
Vamos agora conversar sobre a determinação de quando um precipitado pode formar numa solução de
dois sais. Lembremo-nos sobre a definição de solução saturada na qual um soluto não dissolvido está em
equilíbrio dinâmico com a solução. Esta é, precisamente, a situação para a qual aplicamos o Kps. Em outras
palavras, uma solução saturada existe apenas quando o produto iônico, isto é, o produto das concentrações
dos ions dissolvidos, cada uma das quais elevada a sua própria potência, é exatamente igual ao Kps. Quando
o produto iônico é menor que o Kps a solução não esta saturada, porque mais sal teria que ser dissolvido, a
fim de aumentar a concentração dos íons para um valor em que o produto iônico se igualasse ao Kps. Por
outro lado, quando o produto iônico excede o valor do Kps, existe uma solução supersaturada. Nesse caso,
algum sal terá que precipitar, a fim de reduzir a concentração dos íons, até que o produto iônico se iguale,
novamente, ao Kps.
Em uma solução, um precipitado será formado apenas quando a mistura estiver supersaturada.
Consequentemente, podemos usar o valor do produto iônico em uma solução para nos indicar se ocorrerá
ou não precipitação. Resumindo:
Se o P.I < Kps → não haverá formação de precipitação
Se o P.I = Kps → não haverá formação de precipitação
Se o P.I > Kps → ocorrerá formação de precipitação
Quando se dissolve um sal numa solução que já contém um dos seus íons, sua solubilidade é menor do
que em água pura. Por exemplo, o cloreto de prata é menos solúvel numa solução de NaCl do que em água
pura. Neste caso, ambos os solutos têm um íon em comum: o íon cloreto. A redução da solubilidade na
presença de um íon comum é chamada efeito do íon comum. O efeito de um íon comum na solubilidade pode ser facilmente compreendido com base no princípio de
Le Chatelier. Suponhamos que o cloreto de prata sólido seja colocado em água pura e deixado entrar em
equilíbrio com os seus íons em solução.
AgCl(S) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)
Se um cloreto salino solúvel, tal como o NaCl, for adicionado á solução, a concentração do íon cloreto
aumentará e deslocará este equilíbrio para a esquerda, causando, portanto, a precipitação de algum AgCl.
Em outras palavras, o AgCl é menos solúvel quando o NaCl está presente na solução do que quando
colocado em água pura.
EXERCÍCIOS
1. Será então que poderia cair alguma questão ligada a Ecologia na prova de Química? - sugere Chuá. -
É uma boa! - responde Naná. - Veja aqui nesta notícia de jornal: Uma indústria foi autuada pelas
autoridades por poluir um rio com efluentes contendo íons Pb2+. O chumbo provoca no ser humano
graves efeitos toxicológicos. Acho que uma boa pergunta estaria relacionada ao possível tratamento
desses efluentes para retirar o chumbo. Ele poderia ser precipitado na forma de um sal muito pouco
solúvel e, a seguir, separado por filtração ou decantação.
a) Considerando apenas a constante de solubilidade dos compostos a seguir, escreva a fórmula do
ânion mais indicado para a precipitação do Pb 2+. Justifique.
Dados: Sulfato de chumbo, Ks = 2 · 10-8 ;
Carbonato de chumbo, Ks = 2 · 10-13;
Sulfeto de chumbo, Ks = 4 · 10-28 .
b) Se num certo efluente aquoso há 1 · 10-3 mol/L de Pb2+ e se a ele for adicionada a quantidade
estequiométrica do ânion que você escolheu no item a, qual é a concentração final de íons Pb2+
que sobra neste efluente? Admita que não ocorra diluição significativa do efluente.
Q
uí.
2. A 25°C, qual dos sais é o mais solúvel em água?
a) CuS
b) FeS
c) BaCO3
e) CaCO3
3. Pb3(SbO4)2 é um pigmento alaranjado empregado em pinturas a óleo.
a) Escreva o nome oficial do pigmento e indique a classe de compostos a que pertence.
b) Escreva a equação química balan
expressão da constante do seu produto de solubilidade (Kps).
4. Uma forma de identificar a presença de íons Cu2+ em solução aquosa, mesmo em baixas concentrações,
é acrescentar amônia. Forma-se um íon complexo que confere à solução uma cor azul intensa. Dessa
forma, quando a amônia é acrescentada a um sistema químico no qual ocorre o equilíbrio de
solubilidade
o mesmo:
a) mantém-se inalterado, mas a solução sobrenadante torna-se ácida.
b) mantém-se inalterado, mas a solução sobrenadante fica mais básica.
c) sofre perturbação e estabelece-se outro estado de equilíbrio no qual a quantidade de precipitado
é maior.
d) sofre perturbação e estabelece-se outro estado de equilíbrio no qual a quantidade de precipitado
é menor ou inexistente.
e) sofre perturbação e estabelece-se outro estado de equilíbrio no qual a concentração de íons OH-
(aq) é menor ou inexistente
5. Considere uma solução do eletrólito abaixo, assinale verdadeiro (V) ou falso (F).
Q
uí.
6. Considere os seguintes produtos de solubilidade a 25°C:
PbSO4 = Kps = 1,1 · 10 8
PbCO3 = Kps = 3,3 · 10 14
a) Descreva o que ocorrerá ao serem misturados volumes iguais das soluções saturadas desses sais.
Justifique sua resposta.
b) A solubilidade do carbonato de chumbo em ácido nítrico é maior do que a do sulfato de chumbo.
Justifique.
7. A ionização do ácido cianídrico é representada pela equação química abaixo:
Um experimento sobre esse equilíbrio químico, realizado a temperatura constante, analisou quatro
parâmetros, apresentados na tabela:
o ser estabelecido o equilíbrio químico da ionização, foi adicionada certa quantidade de NaCN(s). Após
a dissolução e dissociação completa desse composto, houve deslocamento do equilíbrio de ionização.
O parâmetro que sofreu redução, após a adição do composto, é representado pelo seguinte símbolo:
a) α
b) Ka
c) pH
d) [HCN]
8. Em um béquer que contém água a 25°C, adiciona-se, sob agitação, BaSO4 até que se obtenha uma
solução saturada. a) Escreva a expressão do produto de solubilidade para o BaSO4 em água.
b) Calcule o valor do produto de solubilidade do BaSO4 a 25°C, sabendo que sua solubilidade em
água é 1,0 · 10 5 mol/L.
9. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) Uma reação química atinge o equilíbrio quando a velocidade da reação inversa for máxima e a
velocidade da reação direta for mínima.
(02) Dada a reação em equilíbrio N2O4(g) 2 NO2 aumento na temperatura
do sistema deslocará o equilíbrio na direção da formação de N2O4(g).
(04) Um aumento de pressão desloca o equilíbrio químico da reação FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g).
(08) Se o pH de uma solução é igual a 14, a concentração de OH nessa solução é 1,0 mol/L. -10
e o do AgI é igual a 1,0 · 10-16 , portanto o AgI é mais solúvel q
SOMA: ( )
10. Qual a solubilidade molar do AgCl em uma solução 0,010 M de NaCl?
Kps AgCl = 1,7 x 10-10
Q
uí.
QUESTÃO CONTEXTO
Sabendo que em dois béqueres distintos foram colocados a mesma quantidade de água e a mesma
quantidade de matéria de dois sais, o Sulfeto de cobre (II) e Carbonato de estrôncio.
De a fórmula de cada um dos sais e indique qual solução possui uma maior concentração de íons.
Dados
Kps
Sulfeto de cobre (II) - 8×10-37
Carbonato de estrôncio - 5,60×10-10
Q
uí.
GABARITO
Exercícios
1. a) Para sais com a mesma proporção estequiométrica de cátions e ânions (1:1), o sal que precipitará
primeiro, com a adição do ânion, será o menos solúvel, ou seja, que apresenta o menor Kps, já que a
solubilidade e o produto de solubilidade são grandezas diretamente proporcionais. Sendo assim, o íon
Sulfeto é o mais indicado para precipitar Pb2+
2. d
Para sais com a mesma proporção estequiométrica de cátions e ânions (1:1), o sal mais solúvel é o que
apresenta maior Kps, já que a solubilidade e o produto de solubilidade são grandezas diretamente
proporcionais.
3. a) Antimoniato de chumbo II (plumboso); sal normal.
4. c
A adição de amônia à solução aquosa indicada origina íons OH- no meio: NH3(g) + H2 ⇌ NH4OH(aq) ⇌
NH4 + (aq) + OH(aq). A presença adicional dos íons OH, aumenta a concentração destes no equilíbrio,
para que a constante do equilíbrio permaneça inalterada, o equilíbrio será deslocado para a direita
ocorrendo precipitação do sólido.
5.
6. a) Como as soluções são saturadas, a adição de Pb2+ implica na precipitação do sal menos solúvel (menor
Kps) que é o PbCO3.
b) Observe as reações dos sais com o ácido nítrico: PbCO3(s) + 2 HNO3 3)2(aq) + H2
CO2(g) PbSO4(s) + 2 HNO3
chumbo é maior devido a reação com ácido nítrico ocorrer formando produto solúvel.
7. a
Q
uí.
A adição de NaCN sólido ao meio reacional aquoso acarreta sua dissolução e dissociação nos íons Na+ e
CN , aumentando a concentração do íon CN no meio reacional. De acordo com princípio de Le
Chatelier, a adição de um componente a um sistema em equilíbrio acarreta o deslocamento do equilíbrio
no sentido de consumir o novo componente. No caso em análise, o deslocamento do equilíbrio
promoverá o consumo dos íons CN e H+ e, consequentemente, maior produção de HCN, aumentando
sua concentração.
8.
9. (08)
(01) Uma reação química atinge o equilíbrio quando a velocidade da reação inversa for máxima e a
velocidade da reação direta for mínima. Falso. O equilíbrio químico é estabelecido quando as
concentrações dos reagentes e produtos ficarem constantes, neste instante a velocidade da reação direta
é igual a velocidade da reação inversa.
(02) Dada a reação em equilíbrio N2O4(g) 2 NO2
sistema deslocará o equilíbrio na direção da formação de N2O4(g). Falso. O aumento da temperatura
favorece a reação endotérmica, ou seja, desloca o equilíbrio para a direita.
(04) Um aumento de pressão desloca o equilíbrio químico da reação FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g).
Falso. O aumento de pressão não deslocará o equilíbrio pois a variação de volume é nula.
(08) Se o pH de uma solução é igual a 14, a concentração de OH nessa solução é 1,0 mol/L. Verdadeiro.
Para [OH] = 1 M = 100 M, temos pOH = 0
a 0,6 · 10-10 e o
do AgI é igual a 1,0 · 10-16
com a mesma proporção estequiométrica de cátions e ânions (1:1), o sal mais solúvel é o que apresenta
maior Kps, já que a solubilidade e o produto de solubilidade são grandezas diretamente proporcionais.
10. Para esse sal, tem-se
Kps = 1,7 x 10-10
Antes da dissolução de qualquer quantidade de AgCl, temos uma concentração inicial de Cl- de 0,01
mol/L. Podemos esquecer a presença do Na+, porque ele não está envolvido no equilíbrio. Chamemos x
o número de moles por dm3 de AgCl que se dissolvem. Isto aumenta tanto [Cl-] como [Ag+] de x. Assim,
[ ]inicial Variação [ ] no Equilíbrio
Ag+ 0,0 +x x
Cl- 0,01 +x 0,01 + x
Uma vez que o valor de Kps é muito pequeno podemos assumir que 0,01+ x ~ 0,01. Com isso, a parte
algébrica do problema é grandemente simplificada. Substituindo as concentrações no equilíbrio, na
expressão do Kps, tem-se
[Ag+][Cl-]=(x) (0,01) = 1,7 x 10-10
X = 1,7 x 10-8 mol/L
Assim, a solubilidade molar do AgCl é 1,7 x 10-8 mol/L. Podemos comparar esta com a solubilidade molar
do AgCl em água pura (1,3 x 10-5 mol/L). A solubilidade do AgCl é, portanto, muito menor em uma solução
contendo um íon comum.
Q
uí.
Questão Contexto
Formulas
Sulfeto de Cobere (II) - CuS
Carbonato de estrôncio SrCO3
Haverá maior concentração de íons no béquer que contiver o Carbonato de estrôncio, uma vez que sua
solubilidade é maior.