Questão 16
UNICAMP 2018
(UNICAMP - 2018 - 2ª FASE)
Graças a sua alta conversão energética e à baixa geração de resíduos, o gás hidrogênio é considerado um excelente combustível. Sua obtenção a partir da fermentação anaeróbia de biomassas, como bagaço de cana, glicerol, madeira e resíduos do processamento da mandioca, abundantes e de baixo custo, parece ser uma boa alternativa tecnológica para o Brasil. A velocidade da fermentação, bem como os diferentes produtos formados e suas respectivas quantidades, dependem principalmente do tipo de substrato e do tipo de microrganismo que promove a fermentação. As equações e a figura abaixo ilustram aspectos de uma fermentação de 1 litro de solução de glicose efetuada pela bactéria Clostridium butyricum.
Equação 1: C6H12O6(aq) + 2H2O(l) → 2CH3COOH(aq) + 4H2(g) + 2CO2(g)
Equação 2: C6H12O6(aq) + 2H2O(l) → CH3CH2CH2COOH(aq) + 2H2(g) + 2CO2(g)
a) Levando em conta as informações presentes no texto e na figura, e considerando que a fermentação tenha ocorrido, concomitantemente, pelas duas reações indicadas, qual ácido estava presente em maior concentração (mol∙L-1) ao final da fermentação, o butanoico ou o etanoico? Justifique sua resposta.
b) A velocidade instantânea da fermentação, em qualquer ponto do processo, é dada pela relação entre a variação da quantidade de hidrogênio formado e a variação do tempo. De acordo com o gráfico, quanto tempo após o início da fermentação a velocidade atingiu seu valor máximo? Justifique sua resposta.
Dados: massa molar da glicose: 180 g∙mol-1; volume molar do hidrogênio: 25 L∙mol-1.
Gabarito:
Resolução:
a)O gráfico mostra que foram utilizados 25 g de glicose, ou , obtendo-se 9 L de H2, ou
. Considerando as equações químicas, temos:
Assim, a quantidade produzida de H2 [4n+ (2(0,14-n))]= 0,36 mol. Resolvendo a equação, temos: n= 0,04 mol. Pela estequiometria das equações, formaram-se 2n mol de ácido etanoico => 0,04 x 2 = 0,08 mol e 0,14-n = 0,10 mol de ácido butanoico. Portanto, formou-se mais ácido butanoico ao final da fermentação.
b)De acordo com a definição dada, a velocidade instantânea da fermentação num ponto qualquer da curva pode ser obtida por ΔH2/Δtempo(essencialmente, a inclinação da curva de concentração por tempo). Essa relação será tanto maior quanto mais inclinada for a curva. Isso ocorre por volta de 30 horas. Portanto, 30 horas depois de iniciada a fermentação, a velocidade da reação atinge seu valor mais alto.