Em uma ação de vigilância sanitária, foi analisado um esmalte cerâmico que contém cloreto de chumbo(II)…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma ação de vigilância sanitária, foi analisado um esmalte cerâmico que contém cloreto de chumbo(II), PbCl2. Em contato prolongado com alimentos ácidos, parte desse composto pode se dissolver. Para estimar essa dissolução, considera-se que a concentração de íons cloreto no alimento permaneça aproximadamente constante e igual a 0,050 mol·L?¹. O produto de solubilidade do PbCl2 é Kps = 1,7 × 10?5, e a massa molar do chumbo é 207 g·mol?¹. Como referência de segurança, adota-se o limite de 0,01 mg·L?¹ de chumbo no alimento. Com base nesses dados, qual é a concentração aproximada de chumbo dissolvido e qual conclusão deve ser tomada sobre o uso desse esmalte em utensílios destinados ao contato com alimentos?
- A) A concentração é aproximadamente 1,4 × 10³ mg·L⁻¹, valor muito superior ao limite; portanto, o esmalte não é seguro para esse uso.
- B) A concentração é aproximadamente 6,8 × 10⁻³ mg·L⁻¹, valor inferior ao limite; portanto, o esmalte é seguro para esse uso.
- C) A concentração é aproximadamente 6,8 mg·L⁻¹, valor superior ao limite; portanto, o esmalte não é seguro para esse uso.
- D) A concentração é aproximadamente 8,8 × 10⁻³ mg·L⁻¹, valor inferior ao limite; portanto, o esmalte é seguro para esse uso.
- E) A concentração é aproximadamente 7,0 × 10¹ mg·L⁻¹, valor superior ao limite; portanto, o esmalte não é seguro para esse uso.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Escreva o equilíbrio de dissolução: PbCl2 (s) <=> Pb^2+ (aq) + 2 Cl^- (aq). Seja s a solubilidade molar do PbCl2 em mol/L. Então [Pb^2+] = s e [Cl^-] = 2s, mas como o enunciado fixa [Cl^-] = 0,050 mol/L, esse valor é o que entra na expressão do produto de solubilidade.
- Aplique a expressão do Kps: Kps = [Pb^2+] x [Cl^-]^2. Como [Cl^-] = 0,050 mol/L, temos 1,7 x 10^-5 = [Pb^2+] x (0,050)^2 = [Pb^2+] x 2,5 x 10^-3.
- Calcule a concentração de chumbo: [Pb^2+] = 1,7 x 10^-5 / 2,5 x 10^-3 = 6,8 x 10^-3 mol/L.
- Converta para massa por volume usando a massa molar do chumbo (207 g/mol): 6,8 x 10^-3 mol/L x 207 g/mol = 1,41 g/L, ou seja, cerca de 1,4 x 10^3 mg/L. Esse é o valor correto, por isso a alternativa A está certa e coincide com o gabarito.
- Compare com o limite de 0,01 mg/L. O valor encontrado é cerca de 140 mil vezes maior que o limite, então o esmalte não é seguro para contato com alimentos ácidos.
- Por que as outras alternativas estão erradas: B confunde mol/L com mg/L e não aplica a massa molar; C também omite a massa molar, apenas trocando a unidade; D apresenta um valor numérico que não corresponde ao cálculo correto do Kps e da conversão para mg/L; E usa a relação s = Kps/[Cl^-], ignorando o expoente 2 do cloreto, o que gera cerca de 70 mg/L, valor que também seria acima do limite, mas com cálculo errado.
💡 Dica: Calcule a solubilidade de PbCl2 e compare com o limite de segurança.
Alternativa por alternativa
Para o equilíbrio PbCl₂(s) ⇌ Pb²⁺(aq) + 2 Cl⁻(aq), tem-se Kps = [Pb²⁺][Cl⁻]². Assim, [Pb²⁺] = (1,7 × 10⁻⁵)/(0,050)² = 6,8 × 10⁻³ mol·L⁻¹. Convertendo para massa: 6,8 × 10⁻³ × 207 = 1,4 g·L⁻¹ = 1,4 × 10³ mg·L⁻¹. Esse valor é cerca de 140 mil vezes maior que o limite de 0,01 mg·L⁻¹, portanto o material não deve ser usado em utensílios para alimentos.
O aluno obtém corretamente 6,8 x 10^-3 mol/L, mas deixa esse valor como se já estivesse em mg/L, sem multiplicar pela massa molar do chumbo.
Por que engana: O aluno pode confundir a concentração de Pb2+ com a de Cl-, levando a um cálculo incorreto da solubilidade.
O aluno chega à concentração molar correta, mas faz a conversão de unidades de forma incorreta, multiplicando por 1000 sem aplicar a massa molar de 207 g/mol.
O aluno erra o cálculo numérico da solubilidade ou da conversão para massa e, além disso, conclui que o valor está abaixo do limite de 0,01 mg/L sem verificar a ordem de grandeza do resultado.
O aluno usa s = Kps / [Cl^-] em vez de s = Kps / [Cl^-]^2, esquecendo o coeficiente 2 do íon cloreto na estequiometria do PbCl2.
Raio-X da questão
solubilidade de PbCl2
avaliacao
solubilidade de compostos iônicos · cálculo de Ksp
Revisar os conceitos de solubilidade e produtos de solubilidade.
O aluno pode confundir a concentração de Pb2+ com a de Cl-, levando a um cálculo incorreto da solubilidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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