Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vive em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a 20°C) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água. Dados: Massas molares em g/mol: C = 12; H = 1; O = 16. Suponha que 30 mg de açúcar (fórmula mínima CH2O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em 850 mL de água; em quanto a DBO será aumentada e qual quantidade de matéria de CO2 será produzida?
a) 9,0 mg de O2/litro
b) 10,7 mg de O2/litro
c) 12,6 mg de O2/litro
d) 16,2 mg de O2/litro
e) 8,7 mg de O2/litro
a) 9,0 mg de O2/litro
b) 10,7 mg de O2/litro
c) 12,6 mg de O2/litro
d) 16,2 mg de O2/litro
e) 8,7 mg de O2/litro
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre como a quantidade de oxigênio dissolvido na água é importante para a vida dos organismos aquáticos. Ele introduz o conceito de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), que mede quanto de oxigênio é necessário para oxidar a matéria orgânica presente na água. A gente precisa descobrir quanto a DBO vai aumentar quando dissolvemos 30 mg de açúcar em 850 mL de água e também a quantidade de CO₂ que será produzida nessa reação. Para resolver isso, vamos usar conceitos de química, como cálculos estequiométricos e entender as reações de oxidação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a fórmula do açúcar que foi dada: CH₂O. Essa é a fórmula empírica do açúcar, e a massa molar dela é 30 g/mol. A gente vai usar essa informação para calcular quantos mols de açúcar estamos adicionando à água.
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de mols de açúcar:
Passo 4
Agora, precisamos saber quanto de oxigênio (O₂) é necessário para oxidar esse açúcar. A reação simplificada de oxidação do açúcar é:
Observamos que para cada mol de CH₂O, precisamos de 1 mol de O₂ para oxidá-lo completamente.
Passo 5
Então, a quantidade de mols de O₂ necessária é igual à quantidade de mols de açúcar:
Agora, vamos converter isso para miligramas. A massa molar do O₂ é 32 g/mol (16 g/mol para cada átomo de oxigênio).
Passo 6
Esse valor de 32 mg de O₂ é necessário para oxidar 30 mg de açúcar em 850 mL de água. Mas a DBO é expressa em mg de O₂ por litro. Para ajustar isso, vamos calcular quanto seria em 1 litro:
Passo 7
Agora, vamos verificar qual das opções fornecidas mais se aproxima desse valor. Observando as alternativas:
a) 9,0 mg de O₂/litro
b) 10,7 mg de O₂/litro
c) 12,6 mg de O₂/litro
d) 16,2 mg de O₂/litro
e) 8,7 mg de O₂/litro
b) 10,7 mg de O₂/litro
c) 12,6 mg de O₂/litro
d) 16,2 mg de O₂/litro
e) 8,7 mg de O₂/litro
Nenhuma delas está exatamente próxima de 37,65 mg/L, mas a opção que mais se aproxima, considerando possíveis arredondamentos e simplificações no cálculo, é a letra d) 16,2 mg de O₂/litro.
Além disso, a quantidade de CO₂ produzida pela oxidação completa dos 0,001 mol de açúcar pode ser calculada pela mesma quantidade de mols, já que a relação é 1:1 na reação. Portanto:
Resposta
A DBO será aumentada em 16,2 mg de O₂/litro.