A troposfera consiste basicamente em N2 e O2 que, juntos, compreendem 99% da atmosfera da Terra. Outros gases, compreendidos como constituintes atmosféricos secundários, apesar de estarem presentes em concentrações muito baixas, podem ter efeitos importantes ou danosos no meio ambiente. O quadro apresenta as principais fontes e concentrações típicas de alguns desses gases secundários.
Pode-se reduzir as concentrações de um desses constituintes gasosos secundários na atmosfera pela passagem dos gases através de purificadores químicos contendo uma pasta de calcário, cujo principal constituinte é o CaCO3, sendo o gás removido por sua conversão em um sal (composto iônico sólido).
SPIRO, T. G.; STIGLIANI, W. M. Química ambiental. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009 (adaptado)
. BROWN, L.; LeMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005 (adaptado).
Entre os constituintes secundários apresentados, qual pode ser removido pela ação desse purificador químico?
A) Ozônio.
B) Metano.
C) Dióxido de enxofre.
D) Monóxido de carbono.
E) Monóxido de nitrogênio.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Química Inorgânica (ácidos, bases, sais e óxidos), Química Ambiental
Nível da Questão: Médio
Gabarito: C
Tema/Objetivo Geral (Opcional): Identificar qual gás secundário atmosférico, dentre os listados, pode ser removido pela ação de uma pasta de calcário (CaCO₃), compreendendo o caráter ácido-base envolvido na reação de purificação.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Retomada do Comando:
“O enunciado descreve que há gases secundários na atmosfera, como O₃, CH₄, SO₂, CO e NO, e informa que é possível reduzir as concentrações de um desses gases passando os gases atmosféricos por purificadores químicos com uma pasta de calcário (CaCO₃). Pergunta-se: qual desses constituintes pode ser removido pela conversão em um sal (composto iônico sólido)?”
🔹 Explicação Detalhada:
Precisamos determinar qual desses gases reage quimicamente com o carbonato de cálcio (CaCO₃), resultando na formação de um sal sólido. Como o CaCO₃ tem caráter básico, ele removerá preferencialmente um óxido ácido, convertendo-o em um composto sólido.
📌 Identificação de Palavras-chave:
- Gases secundários: O₃, CH₄, SO₂, CO, NO.
- Purificador químico: pasta de calcário (CaCO₃).
- Conversão em sal sólido.
📌 Definição do Objetivo:
Encontrar qual óxido ácido ou composto ácido reage com o carbonato de cálcio, gerando um sal e, consequentemente, removendo o gás da atmosfera.
“Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.”
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceitos Teóricos Essenciais:
- Caráter ácido de alguns óxidos: Óxidos de enxofre (SO₂, SO₃) e óxidos de nitrogênio (NO₂, N₂O₅) costumam ser classificados como óxidos ácidos. Quando dissolvidos em água, formam ácidos (ex.: SO₂ + H₂O → H₂SO₃).
- Caráter básico do CaCO₃: Sendo derivado de base forte (Ca(OH)₂) e de um ácido fraco (H₂CO₃), o carbonato de cálcio comporta-se como um agente básico em certas reações, podendo neutralizar ácidos ou óxidos ácidos.
📌 Definições Importantes:
- Reação de Neutralização: Quando um óxido ácido reage com uma base ou com um sal de caráter básico, pode formar um sal neutro e água (ou outro produto), removendo o óxido do meio gasoso.
“Com os conceitos bem estabelecidos, vamos agora interpretar o texto da questão.”
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Contexto:
- A pasta de calcário (CaCO₃) está presente para remover, por conversão em sal sólido, um gás de caráter ácido.
- Entre as opções:
- O₃ (ozônio): não reage dessa forma com CaCO₃.
- CH₄ (metano): hidrocarboneto, não reage diretamente com CaCO₃ em condições normais.
- SO₂ (dióxido de enxofre): óxido ácido, reage com bases para formar sulfito ou sulfato de cálcio.
- CO (monóxido de carbono): óxido neutro, não forma sal com bases.
- NO (monóxido de nitrogênio): óxido básico ou neutro, não forma sal com bases de forma simples.
📌 Identificação de Frases-chave:
- “O gás removido por conversão em um sal (composto iônico sólido).”
- “CaCO₃, sal de caráter básico, remove um óxido ácido.”
📌 Relação com o Conteúdo Químico:
- SO₂ + CaCO₃ → reação gerando um sulfito ou sulfato de cálcio (CaSO₃ ou CaSO₄) e liberando CO₂.
“Agora que o texto foi interpretado, vamos desenvolver o raciocínio e, se necessário, cálculos ou explicações técnicas para a resolução completa.”
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
📌 Resolução Completa:
- Identificar qual gás tem caráter ácido: Dentre as opções, o SO₂ (dióxido de enxofre) é um óxido ácido típico. Em contato com água, forma ácido sulfuroso (H₂SO₃).
- Verificar a interação com CaCO₃: A pasta de calcário, ao conter CaCO₃, pode neutralizar óxidos ácidos, convertendo-os em um sal sólido (por exemplo, CaSO₃ ou CaSO₄, dependendo das condições).
- Concluir qual gás será removido: Como SO₂ é um óxido ácido, ele reage com o carbonato de cálcio, removendo-se do meio gasoso por precipitação do sal de cálcio.
📌 Explicação da Lógica Química:
- O CO e NO não se comportam como óxidos ácidos.
- O O₃ e CH₄ tampouco formam sais iônicos com CaCO₃.
- O SO₂, sim, reage com compostos de caráter básico, formando sais sólidos.
“Com o raciocínio desenvolvido, vamos agora analisar as alternativas apresentadas.”
Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Reescrita e Análise das Alternativas:
- A) Ozônio (O₃) → não reage com CaCO₃ para formar sal sólido.
- B) Metano (CH₄) → hidrocarboneto, não sofre neutralização.
- C) Dióxido de enxofre (SO₂) → óxido ácido, reage com bases ou sais básicos, formando sal sólido.
- D) Monóxido de carbono (CO) → óxido neutro, não reage com CaCO₃.
- E) Monóxido de nitrogênio (NO) → também não reage com CaCO₃ para formar sal sólido.
“Finalmente, vamos concluir a resolução com um resumo e a justificativa final.”
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
- O CaCO₃, por ter caráter básico, remove da atmosfera um óxido de caráter ácido, gerando um sal iônico sólido.
- O único óxido ácido listado nas alternativas é o dióxido de enxofre (SO₂).
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
A alternativa C (dióxido de enxofre) é a correta, pois reage com o CaCO₃ para formar um sal sólido e, assim, é removido do meio gasoso.
🔍 Resumo Final:
Dentre os constituintes secundários listados, o SO₂ (dióxido de enxofre) pode ser removido por purificadores contendo CaCO₃, já que é um óxido ácido e reage formando um sal sólido, confirmando a alternativa C.
