Questão 1 Unifesp 2º dia
O nitrogênio é um macroelemento essencial para a vida por ser um dos principais componentes dos aminoácidos formadores de proteínas. Embora o nitrogênio seja um dos elementos mais abundantes da Terra, compondo cerca de da atmosfera sob a forma de nitrogênio molecular gasoso (), a baixa reatividade química dessa molécula faz com que somente algumas bactérias presentes nas raízes de certas plantas sejam capazes de retirar nitrogênio molecular da atmosfera. Nesse processo, as bactérias transformam a molécula de em compostos solúveis em água, passíveis de serem absorvidos e utilizados pelas plantas.
A partir do início do século XX, o ser humano aprendeu a converter o nitrogênio molecular da atmosfera em amônia (), por meio da reação com , processo conhecido como Haber-Bosch. Com isso, houve a produção de grandes quantidades de adubos químicos contendo espécies solúveis de nitrogênio, essenciais para a agricultura moderna. Ao mesmo tempo que os adubos revolucionaram a agricultura, seu uso excessivo e indiscriminado tem acarretado sérios problemas ambientais. O adubo em excesso, ao ser arrastado pelas chuvas para as águas de rios e lagos, pode acarretar o crescimento descontrolado de algas, que cobrirão grandes superfícies de água.
a) Como é denominado o processo de crescimento descontrolado das algas, provocado pelo excesso de adubos em rios e lagos? Qual é a consequência desse crescimento descontrolado para a vida de seres fotossintetizadores subaquáticos?
b) Escreva a fórmula estrutural da molécula de nitrogênio molecular, . Indique a variação do número de oxidação do átomo de nitrogênio nas substâncias envolvidas na reação de obtenção de amônia pelo processo Haber-Bosch.
A) O processo de crescimento descontrolado de algas devido ao excesso de adubo em rios e lagos, é denominado floração das águas. Este processo é um tipo de eutrofização, comum em açudes ou lagos próximos a propriedades agrícolas em que o uso de adubos nitrogenados pode ser feito de forma descuidada ou em excesso, permitindo que estes nutrientes alcancem as águas.
As algas que proliferam na camada superior formam uma cobertura densa, que se assemelha a um tapete verde cobrindo a superfície da água. Nestes casos, praticamente toda a luz aproveitável para a fotossíntese (os comprimentos correspondentes ao azul e ao vermelho) é absorvida por estas algas, e os seres fotossintetizantes subaquáticos passam a ter dificuldade para fazer fotossíntese devido à pouca quantidade de luz que chega até eles. Consequentemente, os seres fotossintetizadores subaquáticos podem ser levados à morte devido à baixa capacidade de fotossíntese e de formação de glicose, carboidrato essencial para a manutenção da vida.
Obs: Vale ressaltar que há raros casos nos quais alguns organismos subaquáticos conseguem fazer ajustes no metabolismo que permitem uma outra forma de sobrevivência, consumindo a matéria orgânica disponível no meio ao invés de sintetizá-la, por exemplo.
B) O átomo de nitrogênio é da família VA, logo, apresenta distribuição eletrônica da camada de valência sendo s2p3 e, portanto, acomoda 5 elétrons na mesma. Para completar o octeto e atingir estabilidade eletrônica, o átomo de nitrogênio precisa realizar três compartilhamentos com o outro átomo de nitrogênio formando uma ligação tripla conforme representado na fórmula estrutural a seguir:
O nitrogênio molecular, N2, é uma substância simples, portanto, o número de oxidação (nox) do nitrogênio é zero. Já na amônia, NH3, o átomo de nitrogênio é mais eletronegativo e, portanto, apresenta densidade de carga negativa. Desse modo, o nitrogênio da amônia apresenta nox –3, conforme representado a seguir:
Sendo assim, a variação do nox do átomo de nitrogênio (Δnox) no processo Haber-Bosch é: