Unifesp 2021 - 2ª fase - Bioexatas

a) A ameba da espécie Entamoeba histolytica é um protozoário anaeróbico e parasita do grupo Rhizopoda, ou Sarcodina, segundo a classificação tradicional baseada na forma de locomoção. Os protozoários desse grupo são organismos que se locomovem e incorporam alimentos por meio de pseudópodes. A E. histolytica é uma espécie de ameba encontrada no intestino grosso de seres humanos e de outros primatas, nos quais pode causar uma doença conhecida como amebíase ou desinteria amebiana.

O ambiente onde as amebas vivem é o intestino grosso humano, local onde existe uma solução isotônica em relação ao citoplasma da E. histolytica, ou seja, uma solução que contém uma concentração de solutos semelhante àquela encontrada na célula do protozoário. Em uma solução isotônica, as taxas de entrada e saída de água da célula são equivalentes, de modo que não há ganho líquido nem perda líquida de água em relação ao meio extracelular.

Porém, se as amebas fossem colocadas em uma solução constituída por água marinha, que apresenta uma alta concentração de solutos (1.000 mOsm/L), ou seja, é hipertônica em relação às células desse parasita humano, elas perderiam água por osmose. Em uma solução hipertônica, a taxa de saída de água da célula é maior do que a taxa de entrada de água na célula, de modo que há perda líquida de água para o meio extracelular. Devido à perda excessiva de água para o meio, a velocidade das reações químicas irá diminuir drasticamente, os processos metabólicos vitais das amebas serão comprometidos e os protozoários serão levados à morte.

b) O contágio dos seres humanos pelas amebas da espécie E. histolytica ocorre quando há ingestão dos cistos das amebas presentes na água e nos alimentos contaminados com fezes de uma pessoa infectada. Portanto, o contágio dos seres humanos ocorre na fase de cisto do ciclo de vida das amebas (Figura 1).

Figura 1: ciclo de vida da E. histolytica. Fonte: Amabis, José Mariano. Fundamentos da Biologia moderna. 5. ed.  São Paulo: Moderna: 2018.

Quando os cistos chegam ao intestino delgado, eles se rompem e liberam a forma infectante do protozoário, conhecida como trofozoíto. Os trofozoítos migram para o intestino grosso, onde se multiplicam por fissão binária e podem invadir a mucosa intestinal. As amebas secretam proteinases, lipases e outras substâncias, moléculas capazes de destruir o tecido do hospedeiro, levando as células da mucosa intestinal à morte por contato, além de poderem realizar a fagocitose de eritrócitos. A presença das amebas nos tecidos da mucosa intestinal atraem leucócitos para o local de infeção, os quais também podem ser lisados pelas amebas, o que leva à liberação de enzimas digestivas sobre as células saudáveis, causando ainda mais destruição aos tecidos.

Devido aos extensos danos causados pelas ambeas à parede do intestino grosso, nos quadros mais graves da doença, um dos sintomas resultantes é a desinteria mucosanguinolenta. Assim, a perda excessiva de sangue por meio das fezes pode causar anemia, doença caracterizada por uma baixa quantidade de hemácias circulantes, o que leva a pessoa a apresentar falta de ar, cansaço, palidez, tontura e taquicardia.

a) A Síndrome de Kartagener, também chamada de discinesia ciliar primária, é uma rara condição genética autossômica recessiva sem cura, porém, com possibilidade de tratamento que promove melhora nos sintomas (fonte: https://rarediseases.info.nih.gov/diseases/6815/kartagener-syndrome acesso em 12/02/2021). A origem dos sintomas da síndrome é explicada pela deficiência na dineína, proteína que, juntamente com os microtúbulos, compõe os cílios e flagelos conforme mostra a imagem abaixo.

Imagem: REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. Ed. 2015.

Cílios e flagelos são projeções de membrana plasmática que formam estruturas móveis que permitem a locomoção de células ou a movimentação de conteúdo extracelular. Os flagelos são, geralmente, longos e únicos, permitindo a locomoção da célula como ocorre com os espermatozoides. Enquanto isso, os cílios são numerosos e curtos e permitem a locomoção de células inteiras, como ocorre em protozoários ciliados. Além disso, os cílios presentes na superfície apical de células epiteliais, como as que fazem o revestimento das vias respiratórias, realizam a movimentação de muco, promovendo um batimento mucociliar fundamental para renovação do muco, limpeza, saúde e integridade das vias respiratórias. Portanto, as estruturas afetadas nas vias respiratórias são os cílios e, as estruturas afetadas nos espermatozoides são os flagelos.

b) O epitélio de revestimento interno da tuba uterina é dotado de cílios voltados para a luz desta estrutura. Uma das funções destes cílios é de mover o ovócito feminino, gameta imóvel que ao sair do ovário, deverá percorrer a tuba e chegar na cavidade uterina. Outra função desempenhada por estes cílios é o transporte do embrião, formado após a fecundação, até a cavidade uterina, onde o embrião será implantado e irá completar o desenvolvimento até o momento do parto. Assim, uma mulher portadora da Síndrome de Kartagener terá maior chance de desenvolver uma gravidez na tuba uterina, fenômeno conhecido também como gravidez ectópica já que a imobilidade dos cílios não permitirá a movimentação do embrião até a cavidade uterina.

Representação do sistema reprodutor feminino. Imagem: REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. Ed. 2015.

Provavelmente, um homem portador desta síndrome terá espermatozoides com locomoção limitada ou inexistente, condição que inviabiliza a fecundação, já que sem o batimento flagelar, o espermatozoide não irá alcançar a tuba uterina onde encontraria o ovócito para fecundação. Uma alternativa da medicina reprodutiva consiste em coletar os espermatozoides em amostra de sêmen e promover, in vitro, o encontro do espermatozoide com o ovócito (coletado da mulher) através da técnica conhecida como FIV – fertilização in vitro. Caso o procedimento tenha sucesso, será formado um embrião que, posteriormente, será inserido no útero materno para implantação e continuação do desenvolvimento embrionário.

a) A molécula de hemoglobina tem natureza proteica e é formada por vários aminoácidos mantidos unidos por ligações peptídicas. A produção de proteínas, também chamado de tradução, é tarefa de organoides conhecidos como ribossomos. Os ribossomos são organelas não membranosas, formados pela associação de RNA ribossômico e proteínas. Embora os ribossomos também possam ser encontrados livres no hialoplasma, a maior parte deles se encontra associada à face externa de um sistema membranoso complexo que se espalha por toda a célula, formando o retículo endoplasmático rugoso ou RER. Caso o candidato respondesse retículo endoplasmático rugoso a resposta também poderia ser considerada correta.

Os eritroblastos são produzidos a partir do tecido conjuntivo hematopoiético, também conhecido como medula óssea vermelha. Esse tecido pode ser encontrado na região medular dos ossos, concentrando-se principalmente na região intermediária, nas diáfises. Esse tecido está presente em todos os osso, quando nascemos, porém, gradativamente vai dando lugar à medula óssea amarela, repleta de tecido gorduroso. Nos adultos, ainda é possível encontrar medula óssea vermelha em ossos achatados, como costelas, crânio, bacia, vértebras e outros. A função da medula óssea vermelha é a de produzir as células sanguíneas, originando tanto os eritrócitos como os leucócitos, em um processo que chamamos de hematopoese. O tecido hematopoiético possui células indiferenciadas, as células-tronco hematopoiéticas, que se multiplicam por mitoses e podem se diferenciar em células mais especializadas.

Fonte: biozoom

Quando o caminho de diferenciação segue a linhagem linfoide, são originados os linfócitos; quando o caminho de diferenciação segue a linhagem mieloide pode ser originada uma grande variedade de células, entre elas os basófilos, os neutrófilos, os monócitos, os eosinófilos e os eritroblastros, que são células intermediárias, ainda em processo de diferenciação. Conforme mencionado no exercício, no processo de diferenciação de eritroblastos em eritrócitos, alguns fenômenos são importantes, e destacam-se principalmente a perda do núcleo e a síntese de uma grande quantidade de proteínas, as hemoglobinas.

b) Quando adultas, as hemácias, eritrócitos ou glóbulos vermelhos são células sanguíneas desprovidas de núcleo e organelas, como retículo endoplasmático, complexo golgiense e mitocôndrias. Desse modo, todo o citoplasma das hemácias é dedicado ao armazenamento de hemoglobina, proteína cuja função é se ligar ao oxigênio (O₂) e transportá-lo para todas as células e tecidos do corpo, através da corrente sanguínea. Devido à ausência da organela responsável pela produção de ATP, ou seja, de mitocôndrias, as hemácias não realizam o processo de respiração aeróbica. Esse processo requer oxigênio como aceptor final de elétrons, durante a cadeia respiratória, o qual se combina com íons H⁺ e elétrons para gerar a água metabólica.

Em um experimento no qual uma hemácia adulta é colocada em um tubo de ensaio e mantida fechada, em contato com certo volume de gás oxigênio, o volume de O₂ não irá variar ao longo do tempo, ou seja, ele irá permanecer constante, como indicado pela curva 1 (com ressalvas da nota ao final). O resultado obtido no experimento pode ser explicado pelo fato do gás oxigênio não ser consumido durante a síntese de ATP, devido à ausência de mitocôndrias nas hemácias.

Como as hemácias não conseguem gerar ATP por meio da respiração aeróbica, devido à ausência de mitocôndrias, elas devem produzir energia mediante outro processo metabólico: a fermentação lática (veja figura abaixo). Durante a fermentação lática, a glicose é convertida em duas moléculas de piruvato por meio da glicólise, processo que resulta na síntese de duas moléculas de ATP (saldo energético final dos processos fermentativos). Na sequência, o piruvato é convertido em ácido lático pela atividade da enzima lactato desidrogenase.

Processo de fermentação lática, que converte uma molécula de glicose em duas moléculas de ácido lático.

Nota: o gráfico mostrado na questão apresenta como variável, no eixo y, o consumo de gás oxigênio. Consideramos que essa variável é inadequada para o desenho experimental sugerido, uma vez que as células utilizadas no experimento são hemácias, as quais são desprovidas de mitocôndrias, não utilizam oxigênio em seu metabolismo e são incapazes de consumi-lo. Assim sendo, o consumo de O₂ pelas hemácias é zero e nenhuma das três curvas apresentadas é totalmente compatível com o fato. Diante do exposto, seriam mais adequadas as variáveis “volume de gás oxigênio a pressão e temperatura constantes”, “concentração de gás oxigênio a volume constante” ou “pressão parcial de oxigênio a volume e temperatura constantes” no eixo das ordenadas. 

Com a variável "Consumo de gás oxigênio" no eixo y, a questão somente pode ser considerada válida se admitirmos que o zero do eixo das ordenadas é o ponto do início da curva 1 (a seguir indicamos o eixo das abscissas sobre a origem do eixo das ordenadas - o mais importante seria indicar a origem do eixo das ordenadas: o "0" indicado na figura, entretanto, fizemos a construção dessa forma, por ser a mais usual). 

Acreditamos, contudo, que a Unifesp poderia ter utilizado as variáveis “volume de gás oxigênio a pressão e temperatura constantes”, “concentração de gás oxigênio a volume constante” ou “pressão parcial de oxigênio a volume e temperatura constantes”, ou ainda ter acrescentado um curva constante localizada sobre o eixo do tempo no gráfico (curva 4 da figura abaixo), como é feito usualmente, para indicar que o consumo de gás oxigênio pelas hemácias foi nulo

a) A relação ecológica estabelecida entre os bois (Bos taurus) e as araras-azuis (Anodorhynchus hyacinthinus) é o comensalismo. Essa interação é classificada como:

• Interespecífica, pois ocorre entre espécies diferentes de seres vivos (Bos taurus e Anodorhynchus hyacinthinus).
• Harmônica, pois um dos participantes é beneficiado (araras-azuis), enquanto o outro participante não é beneficiado e nem prejudicado (bois).

O comensalismo (+/0), relação também conhecida como de “hospedeiro-hóspede”, é uma interação interespecífica que envolve a obtenção de alimento por uma das espécies, chamada de comensal (Anodorhynchus hyacinthinus), às custas de outra espécie, chamada de hospedeira (Bos taurus). Apesar da espécie comensal se aproveitar dos restos alimentares da espécie hospedeira, a relação não gera nenhum prejuízo para a última.

Além do exemplo caracterizado no enunciado, existem dois outros exemplos clássicos de comensalismo:

• A interação entre os tubarões (hospedeiros) e os peixes-piloto (rêmoras). Nessa interação, os peixes-piloto (espécie comensal) se associam aos tubarões (espécie hospedeira) por meio de um disco adesivo localizado na região superior da cabeça e se alimentam dos restos de alimento deixados pelos tubarões após a captura de uma presa.
• A interação entre os búfalos e as garças. Nessa interação, o pastejo pelos búfalos (espécie hospedeira) desloca pequenos insetos da vegetação baixa e rasteira da savana, os quais são capturados pelas garças (espécie comensal), as quais sempre permanecem nas cercanias de onde os búfalos se alimentam.

Uma teia alimentar ou teia trófica representa um conjunto formado por diferentes cadeias alimentares, ou seja, a teia alimentar engloba todos os diferentes caminhos pelos quais a matéria e a energia são transferidas em uma comunidade biológica. Em uma teia, assim como em uma cadeia trófica, os seres vivos são classificados em diferentes níveis tróficos:

• Produtores: organismos autótrofos, como algas e plantas, capazes de sintetizar moléculas orgânicas usando uma fonte inorgânica de carbono (CO₂).
• Consumidores primários: organismos heterótrofos e herbívoros, os quais se alimentam dos organismos produtores para deles obter moléculas orgânicas.
• Consumidores secundários: organismos heterótrofos e carnívoros, os quais se alimentam dos consumidores primários para deles obter moléculas orgânicas.
• Decompositores: organismos heterótrofos, como bactérias e fungos, que se alimentam por meio da absorção de nutrientes orgânicos gerados pela digestão extracelular e extracorpórea da matéria orgânica morta.

Os demais níveis de consumidores (de terceira ordem, quarta ordem etc.) são sempre carnívoros, alimentando-se dos organismos de níveis tróficos inferiores.

Na teia alimentar descrita no enunciado da questão (Figura 1), as araras-azuis ocupam o nível trófico de consumidores primários, uma vez que se alimentam dos restos dos frutos do acuri (organismo autótrofo fotossintetizante) deixados pelos bois.

Figura 1: teia alimentar envolvendo três espécies (Attalea phalerata, Bos taurus e Anodorhynchus hyacinthinus) e dois níveis tróficos (produtores e consumidores primários).

b) O ciclo do nitrogênio é um ciclo biogeoquímico que envolve a transformação e a ciclagem do nitrogênio entre a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera (Figura 2). Nesse ciclo, o nitrogênio molecular (N₂), presente na atmosfera ou nas águas de lagos, rios e oceanos, é transformado em amônia (NH₃) por bactérias fixadoras de nitrogênio, em um processo conhecido como fixação biológica. A amônia, por sua vez, é transformada em nitrito (NO₂^-) por bactérias que realizam a nitrosação, sendo ele posteriormente convertido em nitrato (NO₃^-) por bactérias que realizam a nitratação. O nitrato pode ser então absorvido pelas raízes das plantas (assimilação) e incorporado às suas moléculas orgânicas, como proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA). As moléculas orgânicas nitrogenadas podem ser obtidas pelos consumidores e pelos decompositores por meio da transferência de matéria que ocorre nas cadeias alimentares. O nitrato pode ser transformado novamente em nitrogênio molecular (N₂) pela atividade das bactérias desnitrificantes, que utilizam o NO₃^- como aceptor final de elétrons no processo de respiração anaeróbica (desnitrificação). Por fim, as moléculas orgânicas nitrogenadas podem ser convertidas em amônia pela atividade das bactérias decompositoras, que realizam o processo conhecido como amonificação.

Figura 2: Ciclo do nitrogênio.

Na Figura 2, é possível notar que o ciclo do nitrogênio envolve a participação de diferentes espécies de bactérias que vivem no solo, como as bactérias fixadoras de nitrogênio (por exemplo, Rhizobium), as bactérias nitrificantes (por exemplo, Nitrosomonas e Nitrobacter), as bactérias decompositoras e as bactérias desnitrificantes (por exemplo, Pseudomonas). Essas bactérias podem ser destruídas durante os incêndios que ocorrem nas áreas de matas nativas, como o Pantanal. O calor extremo liberado pelas queimadas provoca a combustão da matéria orgânica e a morte dos organismos que vivem nas camadas mais superficiais do solo, como o horizonte O. Desse modo, o ciclo do nitrogênio pode entrar em colapso, uma vez que as bactérias responsáveis pela transformação dos compostos nitrogenados terão suas populações drasticamente reduzidas.

A principal consequência da interrupção do ciclo do nitrogênio é o déficit de nitrato e amônia no solo, macronutrientes aproveitados pelas plantas para a síntese de suas moléculas orgânicas nitrogenadas (proteínas e ácidos nucleicos). Assim sendo, um solo desprovido das bactérias que participam do ciclo do nitrogênio será um solo pobre em nitrogênio e desestruturado, resultando em uma baixa produtividade agrícola, uma vez que as plantas cultivadas apresentarão uma oferta reduzida de compostos nitrogenados, como o nitrato.

a) Aglutinogênios são moléculas geneticamente determinadas que estão presentes na superfície externa de glóbulos vermelhos (eritrócitos). Dependendo do genótipo para os genes que determinam os sistemas ABO e Rh, o indivíduo apresentará um determinado tipo sanguíneo conforme mostra a tabela abaixo:

Cientes destas informações, os genótipos dos indivíduos do heredograma são desvendados:

O genótipo da irmã de Talita (apontada pela seta no heredograma acima) é I^Bi dd, já que ela possui fenótipo B^-, e, portanto, herdou da mãe os alelos i e d; e herdou do pai os alelos I^B e d.

A eritroblastose fetal (ou doença hemolítica do recém-nascido – DHRN) é uma doença que ocorre em recém-nascidos do tipo Rh⁺ que foram gerados em útero de mãe Rh- que já tenha sido previamente sensibilizada pelos aglutinogênios deste sistema. A sensibilização da mãe deve ter ocorrido devido ao prévio contato com sangue do tipo Rh⁺, seja por transfusão sanguínea incompatível para o sistema Rh ou por gestação de feto Rh⁺ que tenha ocorrido anteriormente. Assim, ao entrar em contato com o sangue de Rh⁺, a mãe Rh^- desencadeia uma resposta imune que culmina na produção de anticorpos que irão durar para o resto da vida, resposta característica da memória imunológica. Dessa forma, a mãe já portadora destas células de memória, ao gerar uma criança Rh⁺ irá produzir anticorpos, imuniglobulinas Anti-Rh, que atravessarão a barreira placentária e serão capazes de destruir as hemácias do feto, provocando anemia e icterícia devido ao acúmulo de bilirrubina. O contato com o sangue da mãe, contendo anticorpos, também pode acontecer na ocasião dos nascimento, já que é comum a ocorrência de trocas de sangue durante o parto. Diante destas informações, a eritroblastose fetal só pode ocorrer em crianças Rh⁺ que são filhas de mães Rh^- previamente sensibilizadas, fenótipo que não corresponde ao fenótipo de Talita, que é Rh⁺.

b) Aline é do tipo A^-, fenótipo que pode receber os tipos sanguíneos A^- e O^-. Isso se justifica pelo fato de pessoas do tipo A, como a Aline, possuírem anticorpos (aglutininas) anti-B que inviabilizam o recebimento de sangue com aglutinogênio B, já que as aglutininas do receptor iriam aglutinar e destruir as hemácias do sangue recebido do doador. Assim, pessoas do sangue A só podem receber sangue do tipo A ou O, já que estes tipos sanguíneos não possuem o aglutinogênio B. Com relação ao sistema Rh, pessoas do tipo Rh^- devem receber sangue do mesmo tipo, uma vez que o recebimento de sangue Rh⁺ irá resultar em uma resposta imune, em aglutinação e rejeição das células recebidas. Porém, diferentemente do sistema ABO, as aglutininas do sistema Rh são produzidas apenas após a primeira transfusão ou contato, enquanto as aglutininas do sistema ABO já estão presentes logo nos meses iniciais de vida.

Analisando a família de Aline, sabe-se que:

- seu pai (Gustavo) possui tipo sanguíneo B^-

- sua mãe (Talita) possui tipo sanguíneo A⁺

- sua avó materna possui sangue O^-

A partir das informações expostas acima, as respostas de transfusão esperadas são:

- ao receber sangue do pai B^-, as aglutininas anti-B de Aline iriam aglutinar, de imediato, as hemácias com aglutinogênio B.

- ao receber sangue da mãe A⁺, a Aline iria iniciar a produção de imunoglobulinas anti-Rh, como resposta gerada pelo contato com aglutinogênios das hemácias Rh⁺, assim, a aglutinação não seria de imediato.

- ao receber sangue da avó materna O^-, não ocorreria qualquer resposta imune, já que este tipo sanguíneo é compatível com o sangue da receptora.

Assim, as hemácias aglutinariam de imediato se a Aline recebesse sangue do pai.

a) Existem 3 tipos de ligações químicas interatômicas: ligação iônica, ligação covalente e ligação metálica.

A ligação iônica é formada a partir da transferência de elétrons entre duas espécies de tal forma que uma fica com carga positiva (cátion) e outra com carga negativa (ânion). Em geral, os elementos metálicos apresentam tendência em doar elétrons, formando cátions, enquanto os elementos ametálicos apresentam tendência ganhar elétrons, formando ânions.

A ligação covalente consiste no compartilhamento de elétrons entre dois átomos e, em geral, ocorre entre átomos ametálicos.

A ligação metálica consiste em um arranjo de cátions do metal, ordenadamente posicionados, unidos por um mar de elétrons (da camada de valência) livres neutralizando as cargas. Ocorre entre átomos metálicos apenas.

Analisando a silvita, vemos que é formada por um elemento metálico $\left(K\right)$ e um ametálico $\left(\mathrm{Cl}\right)$, sendo assim, trata-se de um sal formado pelos íons ${\mathrm{K}}^{+}$ e ${\mathrm{Cl}}^{-}$, logo, na silvita temos átomos que se unem por ligação iônica.

O potássio é um elemento cujo o número atômico é 19, ou seja, possui 19 prótons. Na forma atômica neutra, o número de prótons é igual ao de elétrons, logo, há 19 elétrons. A distribuição eletrônica em camada será:

₁₉K:     K = 2 e^-; L = 8 e^-; M = 8 e^-; N = 1 e^-.

Visto que no composto o potássio está na forma de cátion monovalente (carga +1), isso indica que o átomo perdeu 1 elétron, o qual sai da camada de valência. Portanto, a distribuição eletrônica, em camadas, para o K⁺ será:

₁₉K⁺:     K = 2 e^-; L = 8 e^-; M = 8 e^-.

b) As massas molares dos elementos presentes nos compostos são:

O = 16 g/mol; Cl = 35,5 g/mol; K = 39 g/mol;

A massa molar do KCl é igual a $74,5 \mathrm{g}/\mathrm{mol}$. Considerando uma amostra inicial contendo 100 g de $\mathrm{KCl}$, teremos a seguinte massa do elemento potássio (m_K):

$$\begin{gathered} 74,5 \mathrm{g} \mathrm{KCl} — 39 \mathrm{g} \mathrm{de} \mathrm{K} \\ 100 \mathrm{g} \mathrm{KCl} — m_K \end{gathered}$$

$m_K=\frac{100·39}{74,5}\mathrm{g}\Rightarrow$

$\boxed{ m_K=52,3 \mathrm{g}}$

Essa massa do elemento K equivale a, aproximadamente, 52% da massa da amostra inicial.

Se essa massa de potássio fosse proveniente apenas do composto K₂O, de massa molar 94 g/mol, teríamos a seguinte massa total:

$$\begin{gathered} 94 \mathrm{g} {\mathrm{K}}_2\mathrm{O} — 2 · 39 \mathrm{g} \mathrm{K} \\ m_{{\mathrm{K}}_2\mathrm{O}} — 52,3 \mathrm{g} \mathrm{K} \end{gathered}$$

$m_{K_{2}O}=\frac{52,3·94}{2·39}\Rightarrow$

$\boxed{ m_{K_{2}O}=63,0 \mathrm{g}}$

Essa massa do composto K₂O equivale a 63% da massa da amostra inicial.

a) O isótopo mais abundante do irídio, de acordo com o texto, é o Ir-193 (62,7%). Consultando a tabela periódica (fornecida nos anexos da prova), o número atômico (Z) do irídio é 77. Sabendo que o número de massa (A) é igual à soma da quantidade de prótons, dada por Z, com a quantidade de nêutrons (N), temos:

$$\begin{gathered} A= Z\hspace{0.17em}+ N \\ 193 = 77 +\hspace{0.17em}N \\ \boxed{N = 116 nêutrons} \end{gathered}$$

Do ponto de vista estrutural, os metais no estado sólido consistem em um arranjo de cátions unidos por um mar de elétrons livres. Dessa forma, esses materiais são excelentes condutores elétricos pois apresentam portadores de carga livres possibilitando a passagem de corrente elétrica quando submetidos a uma diferença de potencial. 

b) O irídio-192 emite partículas beta e raios gama segundo a equação: 

${}_{77}{}^{192}Ir \to {}_{-1}{}^0\beta + {}_{78}{}^{192}Pt + {}_0{}^0\gamma$

Inicialmente (t=0) parte-se de um teor de 100% de irídio-192. Após cada período de meia-vida, 74 dias, o teor decai à metade, portanto, o gráfico que descreve o decaimento desse radioisótopo é 

a) No refrigerante, assim como em demais soluções, o sódio encontra-se na forma catiônica, Na⁺.
A concentração molar desse íons sódio na bebida, tomando sua massa molar igual 23 g·mol^-1 (valor fornecido na tabela periódica da prova), é dada por:

$$\begin{gathered} C_m = \frac{n_{N{a}^{+}}}{V}=\frac{{\displaystyle \frac{m_{N{a}^{+}}}{M{M}_{N{a}^{+}}}}}{V_{refrigerante}} =\frac{m_{N{a}^{+}}}{M{M}_{N{a}^{+}}·V_{refrigerante}} \\ {C}_m= \frac{27 mg}{23 g mo{l}^{-1}·350 mL} =\frac{27·\cancel{{10}^{-3}}g}{23 g mo{l}^{-1}·350·\cancel{{10}^{-3}}L}= 3,35·{10}^{-3} mol·L^{-1} \end{gathered}$$

b) O valor energético (Q) total da bebida é de 613 kJ por lata, portanto, a massa de água (m) será:

$$\begin{gathered} Q = m.c. ∆T \\ 613 kJ= m_{H_{2}O}. 4,18 \frac{kJ}{kg·°C} .(50 - 20)°C \\ \boxed{m_{H_{2}O}= 4,89 kg} \end{gathered}$$

Sendo a sacarose (MM = 342 g mol^-1) o único açúcar no refrigerante, a quantidade, em número de mols, presente em uma lata da bebida é dada por:

$$\begin{gathered} n_{sacarose} = \frac{m_{sacarose}}{M{M}_{sacarose}} \\ {n}_{sacarose} = \frac{36 g}{342 g mo{l}^{-1}} \Rightarrow \boxed{n_{sacarose} =0,105 mol} \end{gathered}$$

Portanto, tomando o valor energético da lata (613 kJ) totalmente devido ao referido carboidrato, tem-se que a entalpia molar de queima desse açúcar é:

$$\begin{gathered} - 613 kJ\hspace{0.17em} --- 0,105 mol \\ ∆H_{combustão} --- 1 mol \\ \boxed{∆H_{combustão} =- 5838,09 kJ mo{l}^{-1}} \end{gathered}$$

Obs.: deve-se apresentar o valor de entalpia, associado à queima, com sinal negativo visto que reações de combustão são exotérmicas.

a) O oxalato de cálcio apresenta o seguinte equilíbrio de dissociação:

${\mathrm{CaC}}_2{\mathrm{O}}_{4\left(s\right)}\rightleftharpoons {{\mathrm{Ca}}^{2+}}_{\left(aq\right)} + {\mathrm{C}}_2{{{\mathrm{O}}_4}^{2-}}_{\left(aq\right)}$

A constante do equilíbrio acima, denominada ${\mathrm{K}}_{\mathrm{ps}}$ ou produto de solubilidade, é dada por:

${\mathrm{K}}_{\mathrm{ps}}=\left[{{\mathrm{Ca}}_{}}^{2+}\right]\left[{\mathrm{C}}_2{{\mathrm{O}}_4}^{2-}\right]$

Obs: o reagente, ${\mathrm{CaC}}_2{\mathrm{O}}_4$, não participa do equilíbrio visto que está no estado sólido.

A reação da etapa 3 ocorre entre um sal e um ácido forte sendo, então, uma reação de dupla-troca onde, em água, teremos a troca do cátion Ca²⁺ por H⁺ gerando (H₂C₂O₄) e CaSO₄.

​${\mathrm{CaC}}_2{\mathrm{O}}_{4 }\left(s\right)+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \left(aq\right) \rightleftharpoons {\mathrm{CaSO}}_4\left(aq\right) + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_{4 } \left(aq\right)$​

Vale observar que o fator de ocorrência dessa reação de dupla-troca é a formação ácido oxálico (H₂C₂O₄) que é um ácido mais fraco que o ácido sulfúrico. Além do mais, o próprio CaSO₄ também é pouco solúvel em água, logo, dependendo da quantidade reagida podemos ter sua precipitação como mais um fator de ocorrência.

O composto CaSO₄ é um sal formado pelos íons cálcio, Ca²⁺, e sulfato, SO₄^2-. A nomenclatura do sal segue o seguinte esquema:

"nome do ânion" + de + "nome do cátion"

Sendo assim, o nome do composto será sulfato de cálcio.

b) O NOx dos elementos Mn e C em cada composto da reação são apresentados a seguir:

Analisando a variação do NOx dos elementos nas espécies do reagente e do produto, podemos observar que houve a oxidação do C (NOx +3 para NOx +4) ao passo o elemento Mn reduziu (NOx +7 para NOx +2).

Na reação fornecida, a equação está balanceada para duas unidades de KMnO₄, portanto, os átomos do elemento Mn precisam receber um total de 10 elétrons, os quais são provenientes dos carbonos do ácido oxálico:

Visto que  cada molécula do ácido oxálico é capaz de doar apenas 2 elétrons, então, serão necessárias 5 moléculas desse ácido para satisfazer o balanço de elétrons. Desse modo teremos:

$$\begin{gathered} 2{\mathrm{KMnO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + 3{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + 5 {\mathrm{H}}_2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) \rightleftharpoons \\ {\mathrm{\_\_K}}_2{\mathrm{SO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + {\mathrm{\_\_MnSO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + {\mathrm{\_\_CO}}_2 \left(\mathrm{g}\right) + {\mathrm{\_\_H}}_2\mathrm{O} \left(\mathrm{l}\right) \end{gathered}$$​

Agora que os coeficientes iniciais obtidos pelo balanço de elétrons já estão na equação, basta fazer o balanço de massa comparando a quantidade de átomos de cada elemento nos reagentes e nos produtos acertando os coeficientes para que sejam iguais. Como há $2 {\mathrm{KMnO}}_4$, então o número de átomos de ${\mathrm{MnSO}}_4$ é 2, já que o número de átomos do $\mathrm{Mn}$ em cada molécula tanto do reagente quanto do produto é 1 e o número de átomos de ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{SO}}_4$ é 1 já que há $2 \mathrm{K}$ em cada ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{SO}}_4$ e apenas $1 \mathrm{K}$ em cada ${\mathrm{KMnO}}_4$.

Além disso, há 10 átomos de $\mathrm{C}$ do lado dos reagentes e este elemento aparece somente no ${\mathrm{CO}}_2$ nos produtos, portanto, o coeficiente estequiométrico do ${\mathrm{CO}}_2$ é 10. Por fim, há um total de $16 \mathrm{H}$ do lado dos reagentes e este elemento aparece somente na ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ do lado dos produtos, de modo que o coeficiente estequiométrico da ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ é 8.

Desse modo, chegaremos na seguinte equação balanceada:

$$\begin{gathered} 2{\mathrm{KMnO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + 3{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + 5 {\mathrm{H}}_2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) \rightleftharpoons \\ 1 {\mathrm{K}}_2{\mathrm{SO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) + 2 {\mathrm{MnSO}}_4 \left(\mathrm{aq}\right) +10 {\mathrm{CO}}_2 \left(\mathrm{g}\right) + 8 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \left(\mathrm{l}\right) \end{gathered}$$

A proporção estequiométrica entre permanganato de potássio (KMnO4) e CO₂ é de 2:10, isto é, simplificadamente, 1:5. Sendo assim, 1 mol de KMnO₄ forma 5 mols de CO₂, sendo cada mol desse gás equivalente a 25 L. Para a quantidade de 0,01 mol de permanganato de potássio, teremos:

$$\begin{gathered} 1 \mathrm{mol} {\mathrm{KMnO}}_4 — 5 \times 25 \mathrm{L} \mathrm{de} {\mathrm{CO}}_2 \\ 0,01 \mathrm{mol} {\mathrm{KMnO}}_{4 } — V_{{\mathrm{CO}}_2} \end{gathered}$$

$V_{{\mathrm{CO}}_2}=\frac{125·0,01}{1}\mathrm{L} \mathrm{de} {\mathrm{CO}}_2\Rightarrow$

$\boxed{V_{{\mathrm{CO}}_2} = 1,25 \mathrm{L} \mathrm{de} {\mathrm{CO}}_2}$

a) A função éster (que também pode ser chamado de lactona já que o grupo funcional está em uma estrutura cíclica) é encontrada no composto ácido L-ascórbico, conforme indicado abaixo:

Considerando as fórmulas moleculares dos compostos fornecidos

a D-glicose e a L-sorbose são isômeros, ou seja, são diferentes estruturas que apresentam a mesma fórmula molecular.

b) A redução em compostos orgânicos ocorre pela inserção de hidrogênios à molécula levando à diminuição do número de oxidação médio do carbono. Portanto, a reação que envolve a adição de hidrogênio é a primeira etapa da sequência

portanto, é a D-glicose que sofre redução.    
O composto ácido L-ascórbico admite enantiomeria e os carbonos quirais presentes na estrutura estão indicados abaixo.