Questões comentadas ENEM 2010 – Parte 9 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Caro estudante, Trazemos para você todas as questões de “Ciências da Natureza e suas tecnologias” das duas provas do ENEM aplicadas em 2010; ao todo, portanto, são noventa questões! É uma ótima oportunidade para você rever seus conhecimentos e se preparar melhor. Acompanhe os comentários e resoluções! Bom aprendizado! QUESTÃO 81 O pH do solo pode variar em uma faixa significativa devido a várias causas. Por exemplo, o solo de áreas com chuvas escassas, mas com concentrações elevadas do sal solúvel carbonato de sódio (Na2CO3), torna-se básico devido à reação de hidrólise do íon carbonato, segundo o equilíbrio: CO32 (aq) H 2O(l) HCO3 (aq) OH (aq) Esses tipos de solos são alcalinos demais para fins agrícolas e devem ser remediados pela utilização de aditivos químicos. BAIRD, C. Química ambiental. São Paulo: Artmed, 1995 (adaptado). Suponha que, para remediar uma amostra desse tipo de solo, um técnico tenha utilizado como aditivo a cal virgem (CaO). Nesse caso, a remediação (A) foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a direita, em decorrência da elevação de pH do meio. (B) foi realizada, pois o caráter ácido da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da redução de pH do meio. (C) não foi realizada, pois o caráter ácido da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a direita, em decorrência da redução de pH do meio. (D) não foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da elevação de pH do meio. (E) não foi realizada, pois o caráter neutro da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da manutenção de pH do meio. Comentários O problema dos solos áridos e ricos em carbonato de sódio (Na2CO3) é o caráter básico do ânion carbonato (CO32-), que produz íons hidróxido (OH-) por reação com água, como afirma o enunciado. Reação I: CO32-(aq) + H2O(l) HCO31-(aq) + OH1-(aq) A adição de óxido de cálcio (CaO) não é uma solução para o problema, pelo contrário. O óxido de cálcio, também conhecido como “cal virgem”, reage com água, produzindo hidróxido de cálcio Ca(OH) 2, ou seja, promove o aumento da concentração de íons hidróxido. Reação II: CaO(s) + H2O(l) → Ca2+(aq) + 2 OH−(aq) Dessa forma, a adição de mais ânions hidróxido (reação II) promoverá o deslocamento do equilíbrio da reação I para a esquerda, diminuindo a concentração de ânions bicarbonato (HCO 31-), aumentando a concentração de ânions carbonato (CO32-). Mas esse deslocamento para a esquerda não diminui os ânions hidróxido (OH1-), que são consumidos apenas em pequena parte, já que foram adicionados muito mais pela reação II. Portanto, o solo continuará alcalino. A solução para o problema seria adicionar ao solo alguma espécie química de caráter ácido para consumir o ânion hidróxido, diminuindo sua concentração, provocando a diminuição da alcalinidade do meio. Grau de dificuldade – Difícil. A questão não trata de uma variação simples de concentração por deslocamento de equilíbrio, pois o ânion hidróxido foi acrescentado de forma indireta pela reação II. Não é muito fácil o estudante perceber que, mesmo o equilíbrio sendo deslocado para a esquerda e, por isso, tendendo a consumir os ânions hidróxido, este permanece com concentração mais elevada do que antes da adição do óxido de cálcio. Resposta (D) não foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da elevação de pH do meio. QUESTÃO 82 O flúor é usado de forma ampla na prevenção de cáries. Por reagir com a hidroxiapatita [Ca 10(PO4)6(OH)2] presente nos esmaltes dos dentes, o flúor forma a fluorapatita [Ca 10(PO4)6F2], um mineral mais resistente ao ataque ácido decorrente da ação de bactérias específicas presentes nos açúcares das placas que aderem aos dentes. Disponível em: http://www.odontologia.com.br. Acesso em: 27 jul. 2010 (adaptado). A reação de dissolução da hidroxiapatita é: 2– Dados: Massas molares em g/mol – [Ca10(PO4)6(OH2)] = 1004; HPO4 = 96; Ca = 40. Supondo-se que o esmalte dentário seja constituído exclusivamente por hidroxiapatita, o ataque ácido que dissolve completamente 1 mg desse material ocasiona a formação de, aproximadamente, (A) 0,14 mg de íons totais. (B) 0,40 mg de íons totais. (C) 0,58 mg de íons totais. (D) 0,97 mg de íons totais. (E) 1,01 mg de íons totais. Comentários A questão oferece os dados de massa molar da hidroxiapatita (1004g), do hidrogenofosfato (96g) e do cálcio (40g). E a equação balanceada nos permite deduzir a seguinte relação em mols de esmalte e íons: 1mol de hidroxiapatita → 10mol de Ca2+ + 6mol de HPO42- A partir desses dados, podemos dizer que 1mol de esmalte dentário “dissolvido” pelo ácido produz 10mol, ou 400g de cátions cálcio (10 x 40g), e 6mol ou 576g de hidrogenofosfato (6 x 96g). Assim, a relação em massa é: 1004g hidroxiapatita → 400g Ca2+ ou 1004g hidroxiapatita → 976g de íons totais + 576g HPO42- Como a questão pede a massa de íons totais formados no desgaste de 1mg de esmalte dentário, temos: 1004g hidroxiapatita --------------1mg --------------Grau de dificuldade – Médio. 976g de íons totais x x = 0,97mg Todas as questões que envolvem cálculos em sequência, bem como a interpretação de equações químicas, demandam mais tempo de análise e muita atenção por parte do candidato. Resposta (D) 0,97 mg de íons totais. QUESTÃO 83 Vários materiais, quando queimados, podem levar à formação de dioxinas, um composto do grupo dos organoclorados. Mesmo quando a queima ocorre em incineradores, há liberação de substâncias derivadas da dioxina no meio ambiente. Tais compostos são produzidos em baixas concentrações, como resíduos da queima de matéria orgânica em presença de produtos que contenham cloro. Como consequência de seu amplo espalhamento no meio ambiente, bem como de suas propriedades estruturais, as dioxinas sofrem magnificação trófica na cadeia alimentar. Mais de 90% da exposição humana às dioxinas é atribuída aos alimentos contaminados ingeridos. A estrutura típica de uma dioxina está apresentada a seguir: A molécula do 2,3,7,8-TCDD é popularmente conhecida pelo nome „dioxina‟, sendo a mais tóxica dos 75 isômeros de compostos clorados de dibenzo-p-dioxina existentes. FADINI, P. S.; FADINI, A. A. B. Lixo: desafios e compromissos. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, n. 1, maio 2001 (adaptado). Com base no texto e na estrutura apresentada, as propriedades químicas das dioxinas que permitem sua bioacumulação nos organismos estão relacionadas ao seu caráter (A) básico, pois a eliminação de materiais alcalinos é mais lenta do que a dos ácidos. (B) ácido, pois a eliminação de materiais ácidos é mais lenta do que a dos alcalinos. (C) redutor, pois a eliminação de materiais redutores é mais lenta do que a dos oxidantes. (D) lipofílico, pois a eliminação de materiais lipossolúveis é mais lenta do que a dos hidrossolúveis. (E) hidrofílico, pois a eliminação de materiais hidrosolúveis é mais lenta do que a dos lipossolúveis. Comentários Observando a fórmula estrutural apresentada, percebemos que a molécula tem forma simétrica; por isso, apolar. Assim, a substância possui propriedades “lipofílicas”, interagindo melhor com outras substâncias apolares, como as gorduras. Como as gorduras ficam armazenadas em depósitos no organismo humano, as dioxinas podem ficar acumuladas no corpo, associadas às gorduras. No entanto, a questão refere-se a “propriedades químicas”, enquanto a opção que explica o fenômeno da bioacumulação é uma “propriedade física”, como é a interação intermolecular com as gorduras. Há outras propriedades químicas mencionadas em outras opções, como “caráter ácido” (opção B), “caráter básico” (opção A) ou “caráter redutor”. Assim, todas as opções estão, a rigor, erradas, não existindo resposta. Se, no enunciado, os elaboradores usassem apenas a expressão “propriedades” ou “propriedades químicas ou físicas”, teriam ampliado a abrangência das opções, e a resposta correta seria a letra D. Grau de dificuldade – Difícil. O estudante pode se confundir com o erro do enunciado, marcando alguma propriedade química da dioxina, sendo que a resposta que explica o fenômeno é uma propriedade física. Resposta Todas estão erradas. Suprimindo a palavra “químicas” do enunciado, a resposta é: (D) lipofílico, pois a eliminação de materiais lipossolúveis é mais lenta do que a dos hidrossolúveis. QUESTÃO 84 A curcumina, substância encontrada no pó amarelo-alaranjado extraído da raiz da curcuma ou açafrão-da-índia (Curcuma longa), aparentemente, pode ajudar a combater vários tipos de câncer, o mal de Parkinson e o de Alzheimer e até mesmo retardar o envelhecimento. Usada há quatro milênios por algumas culturas orientais, apenas nos últimos anos passou a ser investigada pela ciência ocidental. Na estrutura da curcumina, identificam-se grupos característicos das funções (A) éter e álcool. (B) éter e fenol. (C) éster e fenol. (D) aldeído e enol. (E) aldeído e éster. Comentários A curcumina apresenta vários grupos funcionais. São dois grupos “éter” (losango), dois grupos “fenol” (oval), um grupo cetona (triângulo) e um grupo enol (retângulo). Grau de dificuldade – Médio. O estudante precisa estar familiarizado com os diferentes grupos funcionais da química orgânica. Esse tipo de questão é bastante comum, sendo de grande probabilidade a presença de questões semelhantes nas futuras provas do ENEM. No entanto nem sempre é fácil identificar os grupos nas fórmulas resumidas, onde os carbonos e hidrogénios estão implícitos, bem como a maioria das ligações carbono-hidrogênio. Resposta (B) éter e fenol. QUESTÃO 85 Os dínamos são geradores de energia elétrica utilizados em bicicletas para acender uma pequena lâmpada. Para isso, é necessário que a parte móvel esteja em contato com o pneu da bicicleta e, quando ela entra em movimento, é gerada energia elétrica para acender a lâmpada. Dentro desse gerador, encontram-se um ímã e uma bobina. O princípio de funcionamento desse equipamento é explicado pelo fato de que a (A) corrente elétrica no circuito fechado gera um campo magnético nessa região. (B) bobina imersa no campo magnético em circuito fechado gera uma corrente elétrica. (C) bobina em atrito com o campo magnético no circuito fechado gera uma corrente elétrica. (D) corrente elétrica é gerada em circuito fechado por causa da presença do campo magnético. (E) corrente elétrica é gerada em circuito fechado quando há variação do campo magnético. Comentários Todos os geradores obedecem ao mesmo princípio básico: a energia cinética (movimento) é aproveitada para fazer variar o campo magnético (produzido por um ou mais ímãs) próximo a uma bobina, onde é criada uma corrente elétrica. Assim, a bobina é acoplada a um eixo que gira com o movimento do pneu da bicicleta; em torno da bobina, o ímã fixo mantém o campo magnético com intensidade e direção constantes. Mas, como a bobina gira, o circuito adquire diferentes angulações em relação ao campo magnético, criando a corrente elétrica e fazendo acender a lâmpada. Grau de dificuldade – Médio. O estudante precisa estar bem atento e concentrado, pois as opções apresentadas para resposta possuem texto muito parecido, dando margem a confusões de interpretação. É preciso lembrar que é a variação do campo magnético que produz a corrente elétrica na bobina. Resposta (E) corrente elétrica é gerada em circuito fechado quando há variação do campo magnético. QUESTÃO 86 Usando pressões extremamente altas, equivalentes às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo cristal capaz de armazenar quantidades enormes de energia. Utilizando-se um aparato chamado bigorna de diamante, um cristal de difluoreto de xenônio (XeF 2) foi pressionado, gerando um novo cristal com estrutura supercompacta e enorme quantidade de energia acumulada. Inovação Tecnológica. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 07 jul. 2010 (adaptado). Embora as condições citadas sejam diferentes do cotidiano, o processo de acumulação de energia descrito é análogo ao da energia (A) armazenada em um carrinho de montanha russa durante o trajeto. (B) armazenada na água do reservatório de uma usina hidrelétrica. (C) liberada na queima de um palito de fósforo. (D) gerada nos reatores das usinas nucleares. (E) acumulada em uma mola comprimida. Comentários As duas primeiras opções (A e B) são exemplos de energia potencial gravitacional. A opção C é um exemplo de energia potencial química, que é liberada por combustão. A opção D é a energia potencial nuclear. E a opção E se refere à energia potencial elástica. As opções A, B e D não têm boa relação com o exemplo do cristal de difluoreto de xenônio, pois este não armazena energia gravitacional, e nem os átomos de xenônio e flúor possuem núcleos instáveis e, por isso, não são radioativos. No entanto, a opção C se assemelha um pouco, pois a energia armazenada no cristal pode ser considerada química, caso a nova estrutura cristalina tenha modificações nas ligações entre os átomos. O que difere é que a liberação de energia não ocorre em uma reação de queima, como no caso do fósforo. A opção E apresenta também uma semelhança, principalmente pelo uso da compressão como forma de armazenar energia. No caso da mola, quando é distendida, libera energia cinética; no caso do cristal, quando retorna à estrutura anterior, libera energia elétrica. A melhor opção é a E, pois, para a energia ser acumulada e armazenada, é usada a compressão do material, semelhante ao que se faz com uma mola. No caso da opção C, a energia armazenada é, primariamente, de origem solar. Grau de dificuldade – Difícil. A questão oferece para análise um recurso energético ainda desconhecido. Além disso, as opções dadas para resposta não se destinam a explicar o princípio deste recurso. Ao contrário, são exemplos de recursos usuais de obtenção de energia, dentre os quais o estudante tem que escolher um que melhor sirva de analogia ao primeiro. Todos os exemplos trazem um tipo de energia potencial, que, a princípio, poderia servir de analogia; mas o estudante precisa escolher o melhor. Resposta (E) acumulada em uma mola comprimida. QUESTÃO 87 Ao contrário dos rádios comuns (AM e FM), em que uma única antena transmissora é capaz de alcançar toda a cidade, os celulares necessitam de várias antenas para cobrir um vasto território. No caso dos rádios FM, a frequência de transmissão está na faixa dos MHz (ondas de rádio), enquanto, para os celulares, a frequência está na casa dos GHz (micro-ondas). Quando comparado aos rádios comuns, o alcance de um celular é muito menor. Considerando-se as informações do texto, o fator que possibilita essa diferença entre propagação das ondas de rádio e as micro-ondas é que as ondas de rádio são (A) facilmente absorvidas na camada da atmosfera superior conhecida como ionosfera. (B) capazes de contornar uma diversidade de obstáculos como árvores, edifícios e pequenas elevações. (C) mais refratadas pela atmosfera terrestre, que apresenta maior índice de refração para as ondas de rádio. (D) menos atenuadas por interferência, pois o número de aparelhos que utilizam ondas de rádio é menor. (E) constituídas por pequenos comprimentos de onda que lhes conferem um alto poder de penetração em materiais de baixa densidade. Comentários A frequência das ondas dos rádios comuns (AM e FM) está na faixa dos megahertz, enquanto as de celular estão na faixa dos gigahertz; ou seja, mil vezes maior que as dos rádios comuns. Como a velocidade das ondas eletromagnéticas é constante (cerca de 300.000km/s), podemos utilizar a equação ν = λ.f (velocidade igual ao produto do comprimento de onda pela frequência) para deduzir que o comprimento de onda das ondas de rádio é cerca de mil vezes maior que o comprimento das ondas dos celulares. A “difração” é a capacidade das ondas de passar por frestas e orifícios, ampliando-se depois novamente do outro lado do material; ou seja, a capacidade de ultrapassar e contornar obstáculos. Sabe-se que, quanto maior o comprimento de onda, melhor a capacidade de difração, ou seja, maior a área de alcance. Se a ionosfera absorvesse as ondas eletromagnéticas (opção A), elas seriam retiradas do meio atmosférico, diminuindo seu alcance. A ionosfera reflete as ondas eletromagnéticas em geral. A atmosfera não refrata as ondas eletromagnéticas (opção C), mas as deixa passar. Caso contrário, não haveria possibilidade de transmissão de um local para outro. Todos os tipos de ondas podem sofrer atenuação por interferência (opção D), quando a frequência é igual. Como já demonstrado, as ondas de rádio possuem maior comprimento de onda; e não menor (opção E). Resposta (B) capazes de contornar uma diversidade de obstáculos como árvores, edifícios e pequenas elevações. QUESTÃO 88 Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada. O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção. Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 110 V, em uma residência, possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão utiliza 2100 W, na posição primavera, 2400 W, e na posição inverno, 3200 W. GREF. Física 3: Eletromagnetismo. São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado). Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado? (A) 40 A (B) 30 A (C) 25 A (D) 23 A (E) 20 A Comentários A tensão da instalação elétrica em que está instalado o chuveiro é constante, igual a 110 volts. Para calcular a corrente máxima permitida, sem que haja riscos de incêndio, devemos considerar a potência máxima do chuveiro, que é de 3200 watts. Potências menores limitariam o uso do chuveiro às regulagens mais frias. O valor da corrente elétrica (i) será influenciado pela potência elétrica (P) dividida pela resistência (U), de acordo com a expressão i = P / U. Ou seja, i = 3200W / 110V i = 29,1A Assim, o disjuntor adequado é o de 30A. Grau de dificuldade – Fácil. Apesar de a fórmula não ter sido fornecida pela questão, o cálculo é bastante simples. O estudante precisa ficar atento quanto à escolha do valor de potência que deve ser usado no cálculo. Resposta (B) 30 A QUESTÃO 89 Com a frequente adulteração de combustíveis, além de fiscalização, há necessidade de prover meios para que o consumidor verifique a qualidade do combustível. Para isso, nas bombas de combustíveis existe um densímetro, semelhante ao ilustrado na figura. Um tubo de vidro fechado fica imerso no combustível, devido ao peso das bolinhas de chumbo colocadas no seu interior. Uma coluna vertical central marca a altura de referência, que deve ficar abaixo ou no nível do combustível para indicar que sua densidade está adequada. Como o volume do líquido varia com a temperatura mais que o do vidro, a coluna vertical é preenchida com mercúrio para compensar variações de temperatura. De acordo com o texto, a coluna vertical de mercúrio, quando aquecida, (A) indica a variação da densidade do combustível com a temperatura. (B) mostra a diferença de altura da coluna a ser corrigida. (C) mede a temperatura ambiente no momento do abastecimento. (D) regula a temperatura do densímetro de acordo com a do ambiente. (E) corrige a altura de referência de acordo com a densidade do líquido. Comentários Para entender como funciona esse densímetro especial, imaginemos as seguintes situações: 1) A temperatura ambiente aumenta: O combustível dilata por estar mais quente; e, consequentemente, sua densidade diminui. O densímetro tende a afundar mais em um líquido menos denso. O mercúrio presente na coluna interna, por sua vez, também fica mais aquecido, dilatando também, e sobe mais pela coluna. Assim, a subida do mercúrio compensa o fato de o densímetro ter afundado mais no combustível. 2) A temperatura diminui: O combustível sofre contração, aumentando sua densidade. O densímetro tende a sair mais do líquido, tendendo a marcar uma leitura de combustível adulterado. No entanto o mercúrio sofre contração também por estar mais frio, e desce na coluna interna, compensando a subida do densímetro. Assim, a coluna interna com mercúrio compensa as variações de temperatura do ambiente e corrige a altura de referência, evitando erros de leitura do densímetro. Grau de dificuldade – Difícil. O estudante precisa analisar com bastante cuidado os efeitos da temperatura na contração ou dilatação de volume do líquido combustível e na sua densidade; além da influência da temperatura na contração ou dilatação do mercúrio localizado na coluna interna. E, a partir dessa análise, entender a função da coluna de mercúrio. Resposta (E) corrige a altura de referência de acordo com a densidade do líquido. QUESTÃO 90 Devido ao seu teor de sais, a água do mar é imprópria para o consumo humano e para a maioria dos usos da água doce. No entanto, para a indústria, a água do mar é de grande interesse, uma vez que os sais presentes podem servir de matérias-primas importantes para diversos processos. Nesse contexto, devido a sua simplicidade e ao seu baixo potencial de impacto ambiental, o método da precipitação fracionada tem sido utilizado para a obtenção dos sais presentes na água do mar. Tabela 1: Solubilidade em água de alguns compostos presentes na água do mar a 25ºC Suponha que uma indústria objetiva separar determinados sais de uma amostra de água do mar a 25ºC, por meio da precipitação fracionada. Se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, a seguinte ordem de precipitação será verificada: (A) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. (B) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio. (C) Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio. (D) Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio e, por último, cloreto de magnésio. (E) Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. Comentários A “precipitação fracionada” acontece por aquecimento lento e controlado da solução aquosa, e está relacionada à solubilidade dos sais presentes na mistura, de forma que o sal menos solúvel será precipitado antes dos demais. Como a tabela da questão oferece os dados de solubilidade em notação científica e os números são de ordem de grandeza diversa, podemos compará-los mais facilmente, após colocá-los em notação decimal comum: Fórmula Solubilidade (g/kg de H2O) NaBr 1200 CaCO3 0,013 NaCl 360 MgCl2 541 MgSO4 360 CaSO4 0,68 Assim, a sequência de precipitação dos sais é dada pela ordem: 1) carbonato de cálcio, 2) sulfato de cálcio, 3) cloreto de sódio e sulfato de magnésio, 4) cloreto de magnésio, e 5) brometo de sódio. Grau de dificuldade – Fácil. Depois de analisar a relação entre solubilidade como inverso da capacidade de precipitação, o candidato precisa apenas verificar a sequência crescente de solubilidade. Resposta (A) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.