ETAPA 1. Os técnicos notaram que as concentrações de Pb²⁺ e Cu²⁺ variaram drasticamente após um episódio de chuva ácida.

ETAPA 1. Os técnicos notaram que as concentrações de Pb²⁺ e Cu²⁺ variaram drasticamente após um episódio de chuva ácida. Sabe-se que metais podem formar compostos chamados hidróxidos, por exemplo, Cu(OH)₂ e Pb(OH)₂. No equilíbrio em água, podemos representar assim:

Cu(OH)₂(s) ⇌ Cu²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq)

Pb(OH)₂(s) ⇌ Pb²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq)

Explique com base nos conceitos de equilíbrio químico e o princípio de Le Chatelier:

1. a) Como a solubilidade de Pb²⁺ e Cu²⁺ é alterada frente a variações de pH?
2. b) Por que um episódio de chuva ácida pode aumentar temporariamente as concentrações de Pb²⁺ e Cu²⁺ no rio?
3. c) Em quais condições a biota é mais prejudicada?

Lembre-se de que o pH indica a concentração de H⁺ ou OH⁻ na água, e que variações nesses íons podem deslocar equilíbrios envolvendo hidróxidos.

ETAPA 2. Antes que o efluente chegue ao rio, deve ser realizado o tratamento químico em tanques controlados. Um dos métodos mais utilizados na remoção de metais pesados é a reação com carbonato de sódio (Na₂CO₃), que fornece íons CO₃²⁻ capazes de reagir com Pb²⁺ e Cu²⁺, como segue:

Pb²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → PbCO₃(s)

Cu²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → CuCO₃(s)

Além disso, o carbonato também aumenta o pH da solução. Com base nesse processo, responda:

1. a) Explique por que adicionar Na₂CO₃ ao efluente leva à remoção dos metais pesados.
2. b) Justifique por que esse tratamento deve ser feito no efluente industrial, e não diretamente no rio.
3. c) Com base no que você estudou na ETAPA 1, indique como o pH influencia simultaneamente a formação dos carbonatos e hidróxidos metálicos.

ETAPA 3. Durante o tratamento do efluente contendo Pb²⁺ e Cu²⁺, a equipe técnica observa que, em alguns dias, o precipitado de carbonato/hidróxido forma-se rapidamente, permitindo boa decantação. Em outros dias, mesmo adicionando a mesma quantidade de Na₂CO₃, a formação do precipitado é lenta e incompleta. Com base nesse contexto e nos conceitos de cinética química, responda:

1. a) Explique por que fatores como concentração inicial dos íons (Pb²⁺, Cu²⁺ e CO₃²⁻) e agitação da mistura influenciam a velocidade de formação dos precipitados metálicos.
2. b) Explique por que a temperatura afeta a velocidade com que o precipitado se forma e como isso se relaciona com a eficiência do tratamento.
3. c) Sugira duas ações operacionais que poderiam ser adotadas para garantir que a cinética do processo não prejudique a remoção dos metais (por exemplo: ajustes de mistura, controle de temperatura, maior tempo de decantação etc.).

ETAPA 4. Fenol e tolueno são compostos orgânicos aromáticos com propriedades químicas distintas. O fenol possui um grupo –OH ligado ao anel aromático, enquanto o tolueno contém uma cadeia lateral apolar (–CH₃). Essas diferenças estruturais influenciam diretamente a solubilidade, volatilidade e persistência ambiental desses compostos. Com base no conteúdo sobre química orgânica, responda:

1. a) Explique quais propriedades tornam esses compostos mais estáveis e menos suscetíveis à degradação química e biológica.
2. b) Comparando fenol e tolueno, qual deles tende a persistir mais tempo na água? Justifique com base na polaridade e na interação com o meio aquoso.
3. c) A partir das propriedades químicas de cada contaminante, aponte um processo de tratamento adequado para remover cada um e justifique.