Questão 41 Fuvest 2024 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 41

Pressão de Vapor Isótopos, Isóbaros e Isótonos Massa Molar

As moléculas de água podem conter o isótopo estável mais abundante de oxigênio, ${}^{16}O$ , ou o isótopo estável menos abundante, ${}^{18}O$ .

Essa pequena diferença de massa entre as moléculas de água é suficiente para alterar a sua pressão de vapor. Por esse motivo, a análise de isótopos de oxigênio na água da chuva possibilita a identificação de períodos secos e de períodos chuvosos.

A figura ilustra a mudança na constituição isotópica da água da chuva ao longo do tempo como resultado da diferença na pressão de vapor.

Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.

a)	Em períodos de alta pluviosidade, as primeiras precipitações da nuvem são isotopicamente mais leves e a nuvem de chuva se enriquece, relativamente, em ${}^{18}O$ .
b)	Em períodos de baixa pluviosidade, a constituição isotópica das nuvens pouco se altera ao longo do tempo, e a pouca chuva dessas nuvens é relativamente enriquecida em ${}^{18}O$ .
c)	No período atual, em função do aquecimento global, as temperaturas elevadas fazem com que o fracionamento isotópico de ${}^{16}O$ e ${}^{18}O$ resultante da evaporação e da precipitação da água não ocorra.
d)	Em períodos glaciais, em função da maior temperatura do planeta, as chuvas são enriquecidas em ${}^{18}O$ , enquanto, nos oceanos, a água é enriquecida em ${}^{16}O$ .
e)	Em períodos interglaciais, em função da menor temperatura do planeta, as chuvas são enriquecidas em ${}^{16}O$ , enquanto, nos oceanos, a água é enriquecida em ${}^{18}O$ .

Resolução

Calculando a massa molar (M) da água, utilizando o hidogênio (H) com massa molar igual a 1 g/mol, da água $H_{2} O^{16}$ e $H_{2} O^{18}$ :

$M (H_{2} O^{16}) = 2 . 1 + 16 \to M (H_{2} O^{16}) = 18 g / m o l$

$M (H_{2} O^{18}) = 2 . 1 + 18 \to M (H_{2} O^{18}) = 20 g / m o l$

Como a massa molar da água $H_{2} O^{18}$ é maior que a massa molar da água $H_{2} O^{16}$ , a pressão de vapor da água $H_{2} O^{18}$ é levemente menor que da água $H_{2} O^{16}$ .

a) Incorreta. Em períodos de alta pluviosidade, como observado na ilustração da questão, as primeiras precipitações são relativas à água $H_{2} O^{18}$ e a nuvem de chuva deve se enriquecer de água com isótopo de oxigênio-16.

b) Correta. Em períodos de baixa pluviosidade, há pouca chuva e a composição isotópica pouco se altera na nuvem. Pela ilustração, essa pouca chuva (precipitação) que ocorre será enriquecida com ${}^{18}O$ , uma vez que há maior quantidade de moléculas de água contendo esse isótopo.

c) Incorreta. As moléculas de $H_{2} O^{16}$ evaporam mais facilmente devido a maior pressão de vapor. Com o aquecimento global no período atual, as temperaturas mais elevadas devem acentuar a fração de moléculas de água com isótopo do oxigênio-16 que evapora, aumentando a proporção $H_{2} O^{16}$ : $H_{2} O^{18}$ nas nuvens e na precipitação.

d) Incorreta. Em períodos glaciais, em função da menor temperatura do planeta, a evaporação da água diminui e não deve se observar uma diferença significativa na proporção da água com isótopo do oxigênio-16 e da água com isótopo do oxigênio-18 em relação ao apresentado na figura, inclusive no oceano deve se esperar maior evaporação da água $H_{2} O^{16}$ e maior precipitação da água $H_{2} O^{18}$ .

e) Incorreta. Em períodos interglaciais, em função da maior temperatura do planeta, a evaporação da água aumenta e as chuvas, como apresentado na ilustração da questão, devem apresentar maior proporção da água $H_{2} O^{16}$ em relação à água $H_{2} O^{18}$ já que esta em maior proporção na atmosfera em virtude de sua maior volatilidade (maior pressão de vapor). Por consequência, nos oceanos a água é enriquecida com oxigênio-18.