Pregunta de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5bdd

1. Compreensão do Contexto Geral

A degradação de obras de arte muitas vezes resulta de processos químicos espontâneos de oxirredução e precipitação. No caso da tela Flores em um vaso azul, de Vincent van Gogh, o pigmento amarelo de cádmio (sulfeto de cádmio, $\text{CdS}$) sofreu oxidação gradual pelo oxigênio atmosférico, gerando sulfato de cádmio (${\text{CdSO}}_4$), um composto esbranquiçado e solúvel em água. Ao se tentar proteger a obra com um verniz contendo íons chumbo (${\text{Pb}}^{2+}$), ocorreu uma reação iônica de precipitação: os íons ${\text{Pb}}^{2+}$ reagiram com o sulfato presente na superfície da pintura, gerando sulfato de chumbo (${\text{PbSO}}_4$), um sal de baixíssimo produto de solubilidade ($K_{\text{ps}}$), que precipitou como uma camada sólida opaca e acinzentada.

2. Justificativa da Alternativa Correta

Para representar adequadamente o processo ocorrido:

• Reagentes: O sulfato de cádmio formado sobre a tela é um sólido (${\text{CdSO}}_4\text{ (soˊlido)}$) e o verniz aplicado continha íons de chumbo na fase líquida/solvente (${\text{Pb}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}$).
• Produtos: Devido à forte afinidade e baixa solubilidade do sulfato de chumbo, forma-se o precipitado ${\text{PbSO}}_4\text{ (soˊlido)}$ (a camada acinzentada), liberando os cátions cádmio no meio sob a forma de íons livres em solução (${\text{Cd}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}$).
• Conservação de Carga e Massa: A equação deve ser balanceada tanto em matéria quanto em carga elétrica:
  ${\text{CdSO}}_4\text{ (soˊlido)}+{\text{Pb}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}\to {\text{PbSO}}_4\text{ (soˊlido)}+{\text{Cd}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}$
  Ambos os membros apresentam carga total $+2$ e os mesmos elementos com coeficientes estequiométricos unitários.

3. Análise dos Distratores (Alternativas Incorretas)

• ${\text{CdSO}}_4\text{ (soˊlido)}+\text{Pb (soˊlido)}\to {\text{PbSO}}_4\text{ (soˊlido)}+\text{Cd (soˊlido)}$: Incorreta. O verniz continha cátions de chumbo em solução (${\text{Pb}}^{2+}$) e não chumbo metálico neutro sólido (${\text{Pb}}^0$). Da mesma forma, a reação não produz cádmio metálico sólido (${\text{Cd}}^0$).
• ${\text{CdSO}}_4\text{ (soˊlido)}+{\text{Pb}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}\to {\text{PbSO}}_4\text{ (soˊlido)}+\text{Cd (soˊlido)}$: Incorreta. Essa equação viola a lei de conservação de cargas elétricas (reagentes com carga $+2$ e produtos com carga nula) e prevê a redução errônea do cádmio ao estado metálico neutro (${\text{Cd}}^0$), sem haver espécie que sofra oxidação correspondente.
• ${\text{PbSO}}_4\text{ (soluc¸a˜o)}+{\text{Cd}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}\to {\text{CdSO}}_4\text{ (soˊlido)}+\text{Pb (soˊlido)}$: Incorreta. Apresenta o sentido inverso ao do fenômeno, além de colocar o ${\text{PbSO}}_4$ como solúvel em solução (ele é muito insolúvel) e propor a formação de chumbo metálico sólido a partir de uma reação que desbalanceia as cargas.
• ${\text{PbSO}}_4\text{ (soˊlido)}+{\text{Cd}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}\to {\text{CdSO}}_4\text{ (soˊlido)}+{\text{Pb}}^{2+}\text{ (soluc¸a˜o)}$: Incorreta. A equação está invertida, representando a dissolução do ${\text{PbSO}}_4$ para formar ${\text{CdSO}}_4$, o que contraria o texto do enunciado, que afirma categoricamente que a camada acinzentada (composta por ${\text{PbSO}}_4$) se formou após a aplicação do verniz contendo ${\text{Pb}}^{2+}$.