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As fórmulas necessárias para a resoluçãode algumas questões são fornecidas noenunciado – leia com atenção. Quando ne-cessário, use:
g = 10 m/s2,π = 3e a velocidade da luz no vácuoc 3 108= × m/s.
Em 2011 o Atlantis realizou a última missãodos ônibus espaciais, levando quatro astro-nautas à Estação Espacial Internacional.a) A Estação Espacial Internacional gira emtorno da Terra numa órbita aproximadamentecircular de raio R = 6800 km e completa 16 vol-tas por dia. Qual é a velocidade escalar médiada Estação Espacial Internacional?b) Próximo da reentrada na atmosfera, naviagem de volta, o ônibus espacial tem veloci-dade de cerca de 8000 m/s, e sua massa é deaproximadamente 90 toneladas. Qual é a suaenergia cinética?
Resposta
a) Da definição de velocidade escalar média, te-mos:
vSt
16 2 Rt
16 2 3 680024m = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒Δ
Δ Δπ
⇒ v 27 200 km/hm =
b) Da definição de energia cinética, temos:
Em v
290 10 (8 000)
2c
2 3 2= ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒
⇒ E 2,88 10 Jc12= ⋅
O tempo de viagem de qualquer entrada daUnicamp até a região central do campus é deapenas alguns minutos. Assim, a economia
de tempo obtida, desrespeitando-se o limite develocidade, é muito pequena, enquanto o riscode acidentes aumenta significativamente.
a) Considere que um ônibus de massaM = 9000 kg, viajando a 80 km/h, colide natraseira de um carro de massa ma = 1000 kgque se encontrava parado. A colisão é inelás-tica, ou seja, carro e ônibus seguem grudadosapós a batida. Calcule a velocidade do conjuntologo após a colisão.b) Além do excesso de velocidade, a falta demanutenção do veículo pode causar acidentes.Por exemplo, o desalinhamento das rodas fazcom que o carro sofra a ação de uma força la-teral. Considere um carro com um pneu dian-teiro desalinhado de 3o, conforme a figura an-terior, gerando uma componente lateral da for-ça de atrito FL em uma das rodas. Para umcarro de massa mb = 1600 kg, calcule o móduloda aceleração lateral do carro, sabendo que omódulo da força de atrito em cada roda valeFat = 8000 N. Dados: sen 3 0,05o = e cos 3o == 0 99, .
Resposta
a) Considerando o sistema ônibus-carro isolado,temos:
Q Qantes depois= ⇒ ⋅ = + ⋅ ⇒M V (M m ) va
⇒ ⋅ = + ⋅ ⇒9000 80 (9000 1 000) v
⇒ v 72= km/h
Ciências da NaturezaETAPA
Questão 1
Questão 2
b) Do desenho fornecido, temos que o módulo daforça lateral (F )L na roda é dado por:
F F sen 3 F 8 000 0,05L ato
L= ⋅ ⇒ = ⋅ ⇒
⇒ =F 400 NL
Do Princípio Fundamental da Dinâmica, vem:
R m= ⇒ = ⋅ ⇒ = ⋅ ⇒γ F m a 400 1 600 aL b L L
⇒ a 0,25 m sL2= /
O óleo lubrificante tem a função de reduzir oatrito entre as partes em movimento no inte-rior do motor e auxiliar na sua refrigeração.O nível de óleo no cárter varia com a tempe-ratura do motor, pois a densidade do óleomuda com a temperatura. A tabela a seguirapresenta a densidade de certo tipo de óleopara várias temperaturas.
T (oC) ρ (kg/litro)
0 0,900
20 0,882
40 0,876
60 0,864
80 0,852
100 0,840
120 0,829
140 0,817
a) Se forem colocados 4 litros de óleo a 20 Co nomotor de um carro, qual será o volume ocupadopelo óleo quando o motor estiver a1 Co00 ?b) A força de atrito que um cilindro de motorexerce sobre o pistão que se desloca em seuinterior tem módulo Fatrito = 3,0 N. A cadaciclo o pistão desloca-se 6,0 cm para frente e6,0 cm para trás, num movimento de vai evem. Se a frequência do movimento do pistãoé de 2500 ciclos por minuto, qual é a potênciamédia dissipada pelo atrito?
Resposta
a) Sabendo que a massa de óleo não varia, da defi-nição de densidade e da tabela fornecida, vem:ρ ρ20 20 100 100V V⋅ = ⋅ ⇒
⇒ ⋅ = ⋅ ⇒0,882 4 0,840 V100 V 4,2100 = litros
b) Em um ciclo, o ponto de aplicação da força deatrito se desloca d = 12 cm. Da definição de po-tência média, vem:
Pt
PF dtm
Fatm
at= ⇒ =⋅ ⋅
⇒. .τΔ Δ
2 500
⇒ = ⋅ ⋅ ⇒Pm2 500 3,0 0,12
60Pm = 15 W
Os balões desempenham papel importanteem pesquisas atmosféricas e sempre encanta-ram os espectadores. Bartolomeu de Gusmão,nascido em Santos em 1685, é considerado oinventor do aeróstato, balão empregado comoaeronave. Em temperatura ambiente, Tamb == 300 K, a densidade do ar atmosférico valeρamb = 1,26 kg/m3. Quando o ar no interior
de um balão é aquecido, sua densidade dimi-nui, sendo que a pressão e o volume perma-necem constantes. Com isso, o balão é acele-rado para cima à medida que seu peso ficamenor que o empuxo.a) Um balão tripulado possui volume totalV = ×3 0 106, litros. Encontre o empuxo queatua no balão.b) Qual será a temperatura do ar no interiordo balão quando sua densidade for reduzida aρquente = 1,05 kg/m3?
Considere que o ar se comporta como um gásideal e note que o número de moles de ar nointerior do balão é proporcional à sua densi-dade.
Resposta
a) Sendo o volume do balão V 3 106= ⋅ =L
= ⋅3 10 m3 3 , temos:
E V g 1,26 3 10 10amb.3= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ρ
⇒ E 3,78 10 N4= ⋅
ciências da natureza 2
Questão 3
Questão 4
b) Da equação de estado dos gases ideais parauma transformação a pressão e volume constan-tes, com o número de mols proporcional à densi-dade, temos:
pV nRT n RT n RTamb amb quente quente= ⇒ = ⇒. .
⇒ = = ⇒n
n
T
Tamb.
quente
amb.
quente
quente
amb.
ρρ
⇒ = ⇒1,261,05
T
300quente T 360 Kquente =
Em 2015, estima-se que o câncer será respon-sável por uma dezena de milhões de mortesem todo o mundo, sendo o tabagismo a princi-pal causa evitável da doença. Além das inú-meras substâncias tóxicas e cancerígenascontidas no cigarro, a cada tragada, o fuman-te aspira fumaça a altas temperaturas, o queleva à morte células da boca e da garganta,aumentando ainda mais o risco de câncer.a) Para avaliar o efeito nocivo da fumaça,N0
49 0 10= ×, células humanas foram expos-tas, em laboratório, à fumaça de cigarro àtemperatura de 72oC, valor típico para a fu-maça tragada pelos fumantes. Nos primeirosinstantes, o número de células que permane-cem vivas em função do tempo t é dado por
N(t) = −⎛⎝⎜
⎞⎠⎟N
t0 1
2τ
, onde τ é o tempo necessá-
rio para que 90% das células morram. O grá-fico abaixo mostra como τ varia com a tempe-ratura θ. Quantas células morrem por segun-do nos instantes iniciais?
b) A cada tragada, o fumante aspira aproxi-madamente 35 mililitros de fumaça. A fu-maça possui uma capacidade calorífica mo-
lar C =×
32J
K mole um volume molar de
28 litros/mol. Assumindo que a fumaça en-tra no corpo humano a 72oC e sai a 37oC,calcule o calor transferido ao fumante numatragada.
Resposta
a) O número de células que morrem por segundonos instantes iniciais é igual à variação no tempodas células que permanecem vivas nos instantesiniciais.Como a função fornecida tem domínio definidopara "os primeiros instantes", a melhor maneirade calcular o número de células que morrem porsegundo nos "instantes iniciais" é pela derivadaN'(t) da função N(t), dada a seguir:
N' (t)N 2
N' (t)9,0 10 2
50
4= −
⋅⇒ = − ⋅ ⋅ ⇒
τ
⇒ = −N' (t) 36 000células
sAssim, 36 000 células morrem por segundo nosinstantes iniciais.b) Dos dados fornecidos, podemos calcular o ca-lor (Q) transferido ao fumante numa tragada pelaequação fundamental da calorimetria.Assim, temos:
Q n C Q 35 101
28mol
3= ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ ⋅−Δθ LL
⋅⋅
⋅ − ⇒32J
K mol(37 72)K Q 1,4 J= −
Assim, o calor transferido ao fumante numa traga-da é 1,4 J.
Em 1963, Hodgkin e Huxley receberam oprêmio Nobel de Fisiologia por suas desco-bertas sobre a geração de potenciais elétricosem neurônios. Membranas celulares separamo meio intracelular do meio externo à célula,sendo polarizadas em decorrência do fluxo deíons. O acúmulo de cargas opostas nas super-fícies interna e externa faz com que a membra-na possa ser tratada, de forma aproximada,como um capacitor.a) Considere uma célula em que íons, decarga unitária e = × −1,6 10 C19 , cruzam a
membrana e dão origem a uma diferença depotencial elétrico de 80 mV. Quantos íonsatravessaram a membrana, cuja área éA = × −5 10 cm5 2, se sua capacitância porunidade de área é Cárea = × −0 8 10 6, F/cm2?
ciências da natureza 3
Questão 5
Questão 6
b) Se uma membrana, inicialmente polarizada,é despolarizada por uma corrente de íons, quala potência elétrica entregue ao conjunto deíons no momento em que a diferença de poten-cial for 20 mV e a corrente for 5 108× íons/s,sendo a carga de cada íon e = × −1,6 10 C19 ?
Resposta
a) Do enunciado, a capacitância (C) da membra-na celular é:
C 0,8 10F
cm5 10 cm6
25 2= ⋅ ⋅ ⋅ ⇒− −
⇒ = ⋅ −C 4 10 F11
Assim, da equação de quantização da carga elé-trica e da definição de capacitância, a quantidade(n) de íons que atravessam a membrana, consi-derando-a inicialmente neutra, é dada por:
CQU
Q eC
eU
=
= ⋅⇒ = ⋅ ⇒
n
n
⇒ ⋅ = ⋅ ⋅⋅
⇒−−
−4 101,6 10
80 1011
19
3n
⇒ n = ⋅2 107 íons
b) A potência elétrica (P) entregue ao conjunto deíons é dada por:
P U i Uet
= ⋅ = ⋅ ⋅ =nΔ
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⇒− −20 10 5 10 1,6 103 8 19
⇒ P 1,6 10 W12= ⋅ −
Nos últimos anos, o Brasil vem implantandoem diversas cidades o sinal de televisão digi-tal. O sinal de televisão é transmitido atravésde antenas e cabos, por ondas eletromagnéti-cas cuja velocidade no ar é aproximadamenteigual à da luz no vácuo.a) Um tipo de antena usada na recepção dosinal é a log-periódica, representada na figu-ra a seguir, na qual o comprimento das has-tes metálicas de uma extremidade à outra,L, é variável. A maior eficiência de recepção éobtida quando L é cerca de meio comprimen-
to de onda da onda eletromagnética quetransmite o sinal no ar ( ~ / ).L λ 2 Encontre amenor frequência que a antena ilustrada nafigura consegue sintonizar de forma eficiente,e marque na figura a haste correspondente.
b) Cabos coaxiais são constituídos por doiscondutores separados por um isolante de ín-dice de refração n e constante dielétrica K,relacionados por K n= 2. A velocidade deuma onda eletromagnética no interior docabo é dada por v c n= / . Qual é o compri-mento de onda de uma onda de frequênciaf = 400 MHz que se propaga num cabo cujoisolante é o polietileno ( , )K = 2 25 ?
Resposta
a) Pela equação fundamental da ondulatória,v = λf, temos que, para a menor frequência, de-vemos ter o maior comprimento de onda. Logo, ahaste correspondente é aquela de 30 cm, ouseja, a de maior dimensão, mostrada na figuradada. Assim, vem:
v f
2L3 10 2 30 10 f8 2=
=⇒ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒−λ
λ
⇒ f 5 10 Hz8= ⋅
b) Do enunciado e da equação fundamental daondulatória, temos:
vcn
k n
v f
ck
f3 10
2,25400 102
86
=
=
=
⇒ = ⋅ ⇒ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒
λ
λ λ
⇒ λ = 0,5 m
ciências da natureza 4
Questão 7
Raios X, descobertos por Röntgen em 1895,são largamente utilizados como ferramentade diagnóstico médico por radiografia e tomo-grafia. Além disso, o uso de raios X foi essen-cial em importantes descobertas científicas,como, por exemplo, na determinação da es-trutura do DNA.a) Em um dos métodos usados para gerarraios X, elétrons colidem com um alvo metáli-co perdendo energia cinética e gerando fótonsde energia E h= ν, sendo h = × ×−6 6 10 34, J se ν a frequência da radiação. A figura (a) abai-xo mostra a intensidade da radiação emitidaem função do comprimento de onda, λ. Setoda a energia cinética de um elétron for con-vertida na energia de um fóton, obtemos o fó-ton de maior energia. Nesse caso, a frequên-cia do fóton torna-se a maior possível, ouseja, acima dela a intensidade emitida é nula.Marque na figura o comprimento de ondacorrespondente a este caso e calcule a energiacinética dos elétrons incidentes.
b) O arranjo atômico de certos materiais podeser representado por planos paralelos separa-dos por uma distância d. Quando incidemnestes materiais, os raios X sofrem reflexãoespecular, como ilustra a figura (b) a seguir.Uma situação em que ocorre interferênciaconstrutiva é aquela em que a diferença docaminho percorrido por dois raios paralelos,2 × L, é igual a λ, um comprimento de onda
da radiação incidente. Qual a distância d en-tre planos para os quais foi observada inter-ferência construtiva em θ = 14,5o usando-se
raios X de λ = 015, nm? Dados: sen 14,5o == 0,25 e cos 14,5o = 0 97, .
Resposta
a) Da equação fundamental da ondulatória(v )= ⋅λ ν , o fóton de maior frequência ν corres-ponde ao de menor comprimento de onda λ. Dográfico dado, o comprimento de onda mínimo éλ = ⋅ −30 10 m12 . Considerando a conservaçãoda energia e que os raios X propagam-se no vá-cuo, a energia cinética máxima de um elétron édada por:E E h
c vE h
celétron fótonelétron
= = ⋅= = ⋅
⇒ = ⇒ν
λ ν λ
⇒ = ⋅ ⋅ ⋅⋅
⇒−−E 6,6 10
3 10
30 10elétron
348
12
⇒ E 6,6 10 Jelétron15= ⋅ −
b) Da figura b temos que senLd
θ = . Considerando
que 2L = λ para θ = 14,5o , ou seja, que14,5o é oângulo para o qual se observa o primeiro máximode interferência construtiva, temos:2L
L d sen 14,52d sen 14,5o
o=
= ⋅⇒ ⋅ = ⇒
λλ
⇒ ⋅ = ⋅ ⇒−2d 0,25 0,15 10 9 d 3,0 10 10= ⋅ − m
Um dos grupos mais numerosos de artrópo-des, os insetos, passou a ocupar o ambienteterrestre. Algumas estruturas foram rele-vantes para que os insetos conquistassem a
ciências da natureza 5
Questão 8
Questão 9
terra firme e ocupassem vários espaços doplaneta, passando a ter importância ecológi-ca e influência na economia.a) Indique duas estruturas que possibilita-ram a conquista do meio terrestre e expliquepor que elas foram importantes.b) De que forma os insetos exercem influên-cia ecológica e econômica?
Resposta
a) Duas estruturas que possibilitaram a conquistado meio terrestre pelos insetos foram o exoesque-leto de quitina (proteção contra dessecação) e apresença de asas (favorece a dispersão).b) Os insetos são agentes polinizadores (influên-cia ecológica), produzem mel e seda (influênciaeconômica).
A distribuição de uma espécie em uma deter-minada área pode ser limitada por diferentesfatores bióticos e abióticos. Para testar a in-fluência de interações bióticas na distribuiçãode uma espécie de alga, um pesquisador ob-servou a área ocupada por ela na presença ena ausência de mexilhões e/ou ouriços-do-mar.Os resultados do experimento estão represen-tados no gráfico abaixo:
a) Que tipo de interação biótica ocorreu noexperimento? Que conclusão pode ser ex-traída do gráfico quando se analisam as cur-vas B e C?b) Cite outros dois fatores bióticos que podemser considerados como limitadores para a dis-tribuição de espécies.
Resposta
a) A interação biótica que ocorreu no experimentofoi o predatismo (herbivorismo), em que os animais(mexilhões e ouriços-do-mar) se alimentam das al-gas.As diferenças observadas nas curvas B e C mos-tram que os mexilhões exercem pequena influên-cia na população de algas, já os ouriços-do-marpraticamente impedem a ocupação da área porparte das algas.b) A competição e o parasitismo são fatores bióti-cos que podem limitar a distribuição de espécies.
A maior parte dos copinhos de café, copos deágua e mamadeiras é feita de policarbonatocom bisfenol A, substância que é liberadaquando algum líquido quente é colocado nes-ses recipientes. O bisfenol A é um compostoquímico cuja estrutura molecular é muito se-melhante à do hormônio estrógeno. A inges-tão do bisfenol A pode resultar em alteraçõesdo ciclo menstrual e também causar altera-ções no amadurecimento sexual principal-mente em adolescentes do sexo feminino.a) Considerando a semelhança do bisfenol Acom o estrógeno e a sua presença em adoles-centes, explique como o bisfenol A poderia in-fluenciar no amadurecimento sexual dessesadolescentes e no espessamento do endomé-trio no início do ciclo menstrual.b) Embora o amadurecimento sexual ocorrapara meninos e meninas em torno dos 12 anos,no sexo feminino a divisão celular meióticacomeça muito antes e pode durar décadas.Quando esse processo de divisão começa nosexo feminino e por que essa divisão pode sertão longa?
Resposta
a) Devido à grande semelhança molecular, o bis-fenol A pode exercer efeitos bioquímica e fisiologi-camente semelhantes aos do estrógeno: estimula
ciências da natureza 6
Questão 10
Questão 11
o desenvolvimento sexual secundário nas mulhe-res e, no útero, promove o espessamento inicialdo endométrio.b) A divisão meiótica no sexo feminino começa nainfância. No entanto, essa divisão só se completano momento da fecundação do ovócito. Evidente-mente, a mulher pode levar décadas para ter fi-lhos.
A cirrose hepática é uma séria enfermidadeque frequentemente surge do hábito de ingerirbebida alcoólica. O álcool pode alterar váriasestruturas do fígado, como ductos biliares e ascélulas produtoras de bile, além de causaracúmulo de glóbulos de gordura.a) Qual a importância da bile para o processode digestão e em que parte do tubo digestórioa bile é lançada?b) Outra função realizada pelo fígado é a pro-dução e armazenamento de glicogênio. Espe-ra-se que esse processo ocorra depois de umarefeição ou após um longo período de jejum?Qual a importância do armazenamento doglicogênio?
Resposta
a) A bile é responsável pelo processo de emulsifi-cação de gorduras, facilitando a ação da lipasepancreática.A bile é secretada no duodeno, primeira porçãodo intestino delgado.b) A produção e armazenamento de glicogênioocorre depois de uma refeição. O armazenamentodo glicogênio, polímero de glicose, é fundamentalpara o nosso organismo, pois, após um certo pe-ríodo de jejum, acontece a hidrólise do glicogêniohepático, fornecendo glicose para diversas célu-las. A glicose é o principal combustível celular.
As funções das células estão relacionadascom sua estrutura e com sua atividade me-tabólica. Apresenta-se a seguir uma tabelaem que estão discriminadas, em porcenta-gens, as extensões de membranas de algumasorganelas de duas células, A e B, provenientesde dois órgãos diferentes.
Tipo de membrana
Porcentagem deárea de membrana
Célula A Célula B
Membrana de retículoendoplasmático rugoso
35 60
Membrana de retículoendoplasmático liso
16 < 1
Membrana do comple-xo de Golgi
7 10
Membrana externa damitocôndria
7 4
Membrana interna damitocôndria
32 17
a) Compare os dados das células A e B e indiqueem qual delas predomina a atividade dedestoxificação e em qual predomina a ativi-dade de secreção. Justifique.b) Experimentos bioquímicos realizados comos dois tipos celulares mostraram que a cé-lula A apresentava metabolismo energéticomais elevado do que o da célula B. Como oresultado desses experimentos pode serconfirmado a partir dos dados fornecidospela tabela?
Resposta
a) Na célula A predomina o processo de destoxifi-cação, pois a porcentagem de área de membranado retículo endoplasmático liso é muito maior, eessa organela está intimamente relacionada à me-tabolização de toxinas. Já na célula B, as áreas doretículo endoplasmático rugoso e do complexo gol-giense, em maior porcentagem, indicam que a célu-la em questão está mais associada à atividade desecreção, pois muitas substâncias secretadas pelascélulas (principalmente proteínas) são produzidasno retículo endoplasmático rugoso e armazenadasno complexo golgiense.b) Na tabela observamos um maior percentual damembrana externa e interna da mitocôndria nacélula A, confirmando que esta deve apresentarum maior metabolismo energético, atividade inti-mamente relacionada às mitocôndrias.
ciências da natureza 7
Questão 12
Questão 13
A anemia falciforme é uma doença genéticaautossômica recessiva, caracterizada pelapresença de hemácias em forma de foice edeficiência no transporte de gases. O aleloresponsável por essa condição é o HbS, quecodifica a forma S da globina β. Sabe-se queos indivíduos heterozigotos para a HbS nãotêm os sintomas da anemia falciforme e apre-sentam uma chance 76% maior de sobreviverà malária do que os indivíduos homozigotospara o alelo normal da globina β (alelo HbA).Algumas regiões da África apresentam altaprevalência de malária e acredita-se que essacondição tenha influenciado a frequência doalelo HbS nessas áreas.a) O que ocorre com a frequência do aleloHbS nas áreas com alta incidência de malária?Por quê?b) O heredograma abaixo se refere a umafamília com um caso de anemia falciforme.Qual é a probabilidade de o casal em questãoter outro(a) filho(a) com anemia falciforme?Explique.
Resposta
a) Em regiões de alta incidência de malária, os in-divíduos heterozigotos são favorecidos pela sele-ção natural. Isso porque não apresentam os sinto-mas da anemia falciforme e os protozoários dogênero Plasmodium sp não conseguem se multi-plicar dentro das suas hemácias, assim, tambémnão terão os sintomas da malária.Uma vez selecionados favoravelmente, eles cres-cem, multiplicam-se e deixam descendentes, mos-trando uma grande adaptação às regiões malaríge-nas. Nessas regiões, a frequência de heterozigotoschega a mais de 40% dos indivíduos.
b)
A probabilidade do casal ter outra criança comanemia falciforme é de 25%.
A malária é a principal parasitose dos paísestropicais. Segundo a Organização Mundialde Saúde, há mais de 200 milhões de casosde malária a cada ano e 500 mil deles ocor-rem no Brasil. Até hoje, a principal forma decombate à malária consiste no controle dovetor de seu agente etiológico. No entanto,em estudo publicado na revista Science emsetembro de 2011, cientistas anunciaram quevacinas produzidas a partir de células intei-ras do agente causador da malária, depois desubmetidas a uma dose letal de radiação γ,deram bons resultados em estudos prelimina-res realizados inclusive com humanos.a) Qual é o agente causador da malária? Equal é o seu vetor?b) Qual é a importância do tratamento dascélulas dos agentes causadores da maláriacom dosagem letal de radiação? Como célulasmortas podem agir como vacina?
Resposta
a) O agente causador (etiológico) da malária é oprotozoário do gênero Plasmodium, e o vetor(transmissor) é o mosquito do gênero Anopheles.b) A radiação compromete a estrutura do materialgenético da célula do protozoário, inviabilizandosua multiplicação (e, portanto, os danos causa-dos) no corpo humano. As células mortas podemainda apresentar moléculas que atuem como antí-genos, estimulando a produção de anticorpos e aformação de memória imunológica nos seres hu-manos.
ciências da natureza 8
Questão 14
Questão 15
Os esquemas I e II abaixo mostram as etapasda expressão gênica em dois organismos dis-tintos, um procarioto e um eucarioto.a) Indique, com justificativa, qual esquema serefere ao eucarioto. Em qual ou quais com-partimentos celulares ocorrem as etapas indi-cadas por 1 e 2 no esquema I, e as etapas 3 e5 do esquema II?b) A remoção diferencial de íntrons do RNAmensageiro pode resultar na produção de di-ferentes peptídeos. Qual das etapas indicadasnos esquemas corresponde ao processo de re-moção de íntrons? Explique por que a remo-ção diferencial de íntrons pode acarretar aprodução de diferentes peptídeos.
Resposta
a) O esquema II refere-se ao organismo eucarioto,pois observamos que certas regiões, íntrons, não co-dificam peptídeos. As etapas 1 e 2, no esquema I,ocorrem no citoplasma do procarioto. Em relaçãoao esquema II do eucarioto, as etapas 3 e 5 aconte-cem, respectivamente, no núcleo e no citoplasma.b) O processo de remoção de íntrons ocorre naetapa 4 do esquema II. A remoção diferencial deíntrons permite a produção de moléculas de RNAcom distintas combinações. A partir dessas molé-culas de RNA processadas, os eucariotos podemtraduzi-las em diferentes peptídeos.
Um acidente comum ocorre com bastante fre-quência na cozinha. Uma panela com óleoquente para fritura é esquecida sobre a chamade um fogão e, por um procedimento errado nomomento da fritura, um pequeno incêndio apa-
rece na superfície do óleo. A boa prática decombate a incêndios recomenda que se desliguea chama do fogão e se tampe a panela com umpano molhado.a) Levando-se em conta que o fogo é um fenô-meno em que está presente uma reação quí-mica, como se justifica o uso do pano molhado,do ponto de vista químico?b) Por outro lado, jogar água sobre a panela emchamas é uma prática totalmente desaconse-lhável. Descreva o que pode ocorrer nesse casoe justifique, levando em conta transformaçõesfísicas e propriedades de estado.
Resposta
a) O uso do pano molhado para interromper areação de combustão se justifica por:• "abafa o fogo", isto é, diminui a entrada do com-burente (O )2 na panela;• a evaporação da água absorve calor e causauma diminuição da temperatura, então, a veloci-dade da reação de combustão diminui.b) A prática de jogar água líquida no óleo quenteem combustão é desaconselhável porque ocorreráa ebulição violenta da água, causando respingos deóleo quente que poderão produzir ferimentos. Issoocorre porque o óleo quente está a uma tempera-tura muito maior que o ponto de ebulição da água.
A partir de um medicamento que reduz aocorrência das complicações do diabetes,pesquisadores da UNICAMP conseguiraminibir o aumento de tumores em cobaias.Esse medicamento é derivado da guanidina,C(NH)(NH )2 2, que também pode ser encontra-da em produtos para alisamento de cabelos.a) Levando em conta o conhecimento químico,preencha os quadrados incluídos no espaço deresposta abaixo com os símbolos de átomosou de grupos de átomos, e ligue-os através delinhas, de modo que a figura obtida representea molécula da guanidina.
ciências da natureza 9
Questão 16
Questão 17
Questão 18
b) Que denominação a figura completa e semos quadrados, recebe em química? E o querepresentam as diferentes linhas desenhadas?
Resposta
a)
b) A figura completa e sem os quadrados é deno-minada fórmula estrutural, e as linhas representamligações covalentes.
Uma solução de luminol e água oxigenada,em meio básico, sofre uma transformaçãoquímica que pode ser utilizada para algumasfinalidades. Se essa transformação ocorrelentamente, nada se observa visualmente; noentanto, na presença de pequenas quantidadesde íons de crômio, ou de zinco, ou de ferro, oumesmo substâncias como hipoclorito de sódioe iodeto de potássio, ocorre uma emissão deluz azul, que pode ser observada em ambientescom pouca iluminação.a) De acordo com as informações dadas,pode-se afirmar que essa solução é útil naidentificação de uma das possíveis fontes decontaminação e infecção hospitalar. Quefonte seria essa? Explique por que essa fontepoderia ser identificada com esse teste.b) Na preparação da solução de luminol, geral-mente se usa NaOH para tornar o meio básico.Não havendo disponibilidade de NaOH, pode-seusar apenas uma das seguintes substâncias:CH OH3 , Na CO2 3, Al (SO )2 4 3 ou FeCl3. Esco-lha a substância correta e justifique, do pontode vista químico, apenas a sua escolha.
Resposta
a) A fonte de contaminação e infecção hospitalar éo sangue, que poderia ser identificado pelo teste
devido à emissão de luz azul quando em contatocom a solução de luminol e água oxigenada emmeio básico e em ambiente com pouca iluminação.Isso ocorre devido à presença de íons ferro presen-tes nas moléculas de hemoglobina.b) A substância que pode ser utilizada no lugardo NaOH deverá ter característica básica, o queé observado no Na CO2 3 , pois, em meio aquoso,o íon CO3
2 − hidrolisa, tornando o meio básico:
CO H O32
2− + HCO OH3
− −+
Após uma competição, a análise da urina dealguns nadadores mostrou a presença de fu-rosemida (um diurético), sendo que a suapresença na urina pode indicar um possívelcaso de doping. Para justificar a branda pu-nição que os nadadores receberam, um médi-co emitiu uma declaração à imprensa sobre osresultados das análises das urinas. Os itens ae b abaixo mostram trechos adaptados dessadeclaração.a) Inicialmente o médico declarou: “Quandoo atleta tenta esconder alguma coisa,ele usa diuréticos... A urina encontradaestava muito concentrada”. Levando-seem conta o contexto da questão e o conheci-mento químico, estaria o médico referindo-seà concentração de furosemida na urina? Jus-tifique.b) O médico continuava sua declaração: “OpH estava bastante ácido nas quatroamostras de urina. Quando você usasubstâncias dopantes...”. Levando-se emconta as outras informações do texto e consi-derando que esse trecho seja válido do pontode vista químico, o que se pode inferir sobre ocaráter ácido-base das substâncias dopantes?Justifique sua resposta utilizando as infor-mações fornecidas pelo texto.
Resposta
a) Não, pois como a urina estava muito concen-trada, a concentração do diurético furosemida en-contrada foi pequena.b) A elevada acidez das amostras de urina indicaa ausência de substâncias dopantes, que apre-sentariam características básicas, de modo que apunição que os nadadores receberam foi branda.
ciências da natureza 10
Questão 19
Questão 20
Em escala de laboratório desenvolveu-se odispositivo da figura abaixo, que funciona àbase de óxido de cério. Ao captar a luz, háum aumento da temperatura interna do dis-positivo, o que favorece a formação do óxidode Ce3 + , enquanto a diminuição da tempera-tura favorece a formação do óxido de Ce4 +
(equação 1). Por conta dessas características,o dispositivo pode receber gases em fluxo,para serem transformados quimicamente. Asequações 2 e 3 ilustram as transformaçõesque o CO2 e a H2O sofrem, separadamente.
equação 1 1/2 O (g) Ce O (s) 2 CeO (s)2 2 3 2+
equação 2CO Ce O (s) 2 CeO (s)2 2 3 2+ → +
+ CO(g)
equação 3H O Ce O (s) 2 CeO (s)2 2 3 2+ → +
+ H (g)2
a) Levando em conta as informações dadas eo conhecimento químico, a injeção (e transfor-mação) de vapor de água ou de dióxido decarbono deve ser feita antes ou depois de odispositivo receber luz? Justifique.b) Considere como uma possível aplicaçãoprática do dispositivo a injeção simultânea dedióxido de carbono e vapor de água. Nessecaso, a utilidade do dispositivo seria “a obten-ção de energia, e não a eliminação de polui-ção”. Dê dois argumentos químicos que justi-fiquem essa afirmação.
Resposta
a) A partir das informações do texto, conclui-seque as transformações envolvendo os óxidos decério seguem o esquema a seguir:
12
O Ce O 2 CeO2(g) 2 3(s) endotérmica
exotérmica2(s)+
Para que as reações representadas pelas equa-ções 2 e 3 ocorram, é necessária a presença deCe O2 3(s) . Isso se dá deslocando o equilíbrio ante-rior no sentido inverso pelo fornecimento de energia.Portanto, a injeção dos gases deve ser feita depoisde o dispositivo receber luz.b) Associando-se as três equações dadas, obtém-sea seguinte equação global:
CO H O12
O 3 Ce O2(g) 2 (g) 2(g) 2 3(s)+ + + →
→ + +6 CeO CO H2(s) (g) 2(g)
A equação anterior demonstra que há a produçãode dois gases combustíveis que podem ser utili-zados para a obtenção de energia. Por outro lado,a queima do CO repõe na atmosfera a mesmaquantidade do gás estufa (CO )2 consumido, demodo que o dispositivo não tem utilidade na elimi-nação de poluição.
A questão ambiental relativa ao destino deplásticos utilizados é bastante antiga e algu-mas propostas têm sido feitas para contornaresse problema. A mais simples é a queima des-ses resíduos para aproveitamento da energia, eoutra é o seu reúso após algum tratamentoquímico. Para responder aos itens a e b, consi-dere a estrutura abaixo como um fragmento(C H O10 8 4) representativo do PET.a) Levando em conta a equação de combustãocompleta do fragmento do PET, calcule a ener-gia liberada na queima de uma garrafa PET demassa igual a 48 gramas.b) No tratamento químico da embalagemPET com solução de hidróxido de sódio ocorreuma reação de hidrólise que remove uma ca-mada superficial do polímero, e que permitea reutilização da embalagem. Com base nes-sas informações complete a equação químicade hidrólise do fragmento de PET, no espaçode respostas.
ciências da natureza 11
Questão 21
Questão 22
Dados de entalpia de formação em kJ mol−1:fragmento = −476; CO2 = −394; H2O = −286.
Resposta
a) A equação que representa a combustão com-pleta do fragmento do PET é:
1C H O 10 O 10 CO 4 H O10 8 4 2 2 2+ → +Pode-se determinar o ΔHcombustão por:
Δ Δ ΔH H Hcombustão fprodutos freagentes= −∑ ∑ΔHcombustão [10( 394 kJ)= − +
+ − − −4( 286 kJ)] ( 476 kJ)ΔHcombustão = −4 608 kJ/molC H O10 8 4
E, finalmente, a energia liberada na queima deuma garrafa de massa igual a 48 g é dada por:
48 g C H O1 mol C H O192 g C H O10 8 4
10 8 4
10 8 4
massa molar
⋅� ���� ���� � ���� ��
⋅ 4 608 kJ1 mol C H O10 8 4
H combustãoΔ��
=
= 1 152 kJb) A equação que representa a hidrólise alcalinado fragmento do PET é dada por:
A Tireoidite de Hashimoto é uma doença quepode estar associada à ingestão excessiva deiodo, enquanto o Bócio é uma doença associa-da à falta de iodo na juventude. Já o Cretinis-mo é provocado pela deficiência de iodo du-rante a gestação. Essas são as questões consi-deradas pelo Ministério da Saúde (MS), queacredita que os brasileiros estejam consumin-do, em média, 12 gramas de sal iodado pordia, em vez dos 5 gramas atualmente reco-mendados. Por isso, há uma proposta no MSno sentido de diminuir a quantidade de iodono sal comercializado.
a) Considerando que a ingestão diária de iodorecomendada é de 70 microgramas e conside-rando ainda que o sal seja a única fontede iodo, que a ingestão diária média de sal dosbrasileiros é de 12 gramas e que haja 25 micro-gramas de iodo por grama de sal, calcule o per-centual de redução de iodo do sal que o MS de-veria recomendar.b) Alguns pesquisadores, preocupados com essapossível medida, afirmam que “O MS deveriase esforçar para diminuir o consumo desal em vez de propor a diminuição daconcentração de iodo, pois essa mudan-ça poderia trazer consequências para asaúde humana em locais onde o consumodiário não atinge 12 gramas de sal”. Le-vando-se em conta apenas as informações da-das, o aumento de que doença(s) estaria preo-cupando esses pesquisadores, caso a propostafosse adotada? Justifique.
Resposta
a) Cálculo da massa de iodo ingerida por dia:12 g sal
dia25 g Ig sal
300g I
dia⋅ =μ μ
Cálculo do percentual de redução de iodo reco-mendado:70 g I300 g I
100 23,3%μμ
⋅ ≅
Como a quantidade de iodo recomendada repre-senta 23,3% da quantidade ingerida diariamentepelos brasileiros, o MS deveria recomendar umaredução de 76,7% do iodo contido no sal.b) O aumento do bócio e do cretinismo estariapreocupando esses pesquisadores, pois ambasas doenças estão associadas à deficiência deiodo, o que pode ocorrer caso seja reduzido o teorde iodo no sal dos indivíduos que não ingerem12 gramas de sal diariamente.
Recentemente a Prefeitura de São Pauloameaçava fechar as portas de um centro co-mercial por causa do excesso de gás metanoem seu subsolo. O empreendimento foi cons-truído nos anos 1980 sobre um lixão e, segun-do a CETESB, o gás metano poderia subir àsuperfície e, eventualmente, causar explo-sões.
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Questão 23
Questão 24
a) Uma propriedade que garante a ascensãodo metano na atmosfera é a sua densidade.Considerando que os gases se comportamcomo ideais, e que a massa molar média do aratmosférico é de 28,8 g mol−1, justifique essecomportamento do metano em relação ao aratmosférico.b) Na época do acontecimento, veiculou-se naimprensa que, “numa mistura com o ar, seo metano se encontra dentro de um de-terminado percentual (5% a 15% em vo-lume quando em ar ambiente com 21% deoxigênio) e existe uma faísca ou iniciador,a explosão irá ocorrer”. Partindo-se do aratmosférico e de metano gasoso, seria possí-vel obter a mistura com a composição
anteriormente mencionada, pela simples mis-tura desses gases? Justifique.
Resposta
a) Nas mesmas condições de pressão e tempera-tura, o gás que possui a maior massa molar será omais denso. Logo, o metano (M 16 g/mol)= é me-nos denso que o ar atmosférico (Mmédia == 28,8 g/mol), garantindo sua ascensão na atmos-fera.b) Não, seria impossível obter a mistura com acomposição mencionada, pois, à medida que ometano se mistura com o ar, num dado volume,moléculas de oxigênio (que representam aproxi-madamente 21% do volume do ar), assim comooutras, estão sendo substituídas. Assim, a porcen-tagem de oxigênio durante a mistura diminui, impos-sibilitando que no final seja 21%.
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