Questões comentadas ENEM 2012 – Parte 5 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Caro estudante, Trazemos para você a quinta parte da prova do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), do ano de 2012, do grupo “Ciências da Natureza e suas tecnologias”. Acompanhe nossos comentários e resoluções! Bom aprendizado! QUESTÃO 37 Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaCl (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas. A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaCl tem, como consequência, a (A) adsorção de íons Na+ sobre a superfície da célula. (B) difusão rápida de íons Na+ para o interior da célula. (C)diminuição da concentração das soluções presentes na célula. (D)transferência de íons Na+ da célula para a solução. (E) transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. Comentários A questão avalia se o estudante está familiarizado com o princípio da osmose. As células possuem paredes, que são membranas semipermeáveis, através das quais a passagem de água é bem mais fácil que a passagem de sais. A tendência é que as duas soluções salinas, de um lado e, de outro, da membrana, atinjam o equilíbrio de suas concentrações; para isso, a água tende a migrar da solução menos concentrada (hipotônica) para a mais concentrada (hipertônica). Como a concentração salina é maior no exterior da célula humana, a água tende a migrar naturalmente para o exterior, causando desidratação da célula. É importante lembrar que, para todos os fenômenos coligativos, como a osmose, deve-se sempre analisar a concentração das espécies químicas dispersas; no caso dos sais, a concentração de íons. Ou seja, na célula humana, como a concentração de cloreto de sódio (NaCl) é de 0,15mol/L, haverá 0,30mol/L de cátions (Na+) e de ânions (Cl-), considerados em conjunto. Em outras palavras, cada mol de NaCl produz dois mol de íons. Se fosse uma substância molecular, como o açúcar, por exemplo, um mol de substância produz um mol de moléculas solubilizadas na água, já que não há ionização ou dissociação. No caso apresentado, o sal é o mesmo, dentro e fora da célula. Assim, a rigor, no interior da célula há 0,30mol/L de concentração de íons (0,15 de Na+ e 0,15 de Cl-), enquanto na solução externa há 0,40mol/L (0,20 de Na+ e 0,20 de Cl-). 1 NaCl (s) 1 mol 0,15 mol 0,20 mol → 1 Na+ (aq) 1 mol 0,15 mol 0,20 mol + 1 Cl- (aq) 1 mol 0,15 mol 0,20 mol (2 mol de íons) (0,30 mol de íons) (0,40 mol de íons) São muito comuns as questões em que o estudante tem que comparar várias soluções diferentes, algumas contendo substâncias moleculares e outras contendo sais que ionizam diferentes proporções de cátions e de ânions. Grau de dificuldade – Fácil. A questão envolve duas soluções do mesmo sal, não apresenta necessidade de cálculos ou de interpretação de gráficos e diagramas. O estudante familiarizado apenas com o princípio básico da osmose acertará a questão sem dificuldades. Resposta (E) transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução. QUESTÃO 38 Paleontólogos estudam fósseis e esqueletos de dinossauros para tentar explicar o desaparecimento desses animais. Esses estudos permitem afirmar que esses animais foram extintos há cerca de 65 milhões de anos. Uma teoria aceita atualmente é a de que um asteróide colidiu com a Terra, formando uma densa nuvem de poeira na atmosfera. De acordo com essa teoria, a extinção ocorreu em função de modificações no planeta que (A) desestabilizaram o relógio biológico dos animais, causando alterações no código genético. (B) reduziram a penetração da luz solar até a superfície da Terra, interferindo no fluxo energético das teias tróficas. (C)causaram uma série de intoxicações nos animais, provocando a bioacumulação de partículas de poeira nos organismos. (D)resultaram na sedimentação das partículas de poeira desaparecimento de rios e lagos. levantada com o impacto do meteoro, provocando o (E) evitaram a precipitação de água até a superfície da Terra, causando uma grande seca que impediu a retroalimentação do ciclo hidrológico. Comentários A “teoria do meteoro” foi proposta pelo físico norte-americano Luis Alvarez (Nobel de Física, 1968) e seu filho geólogo, Walter Alvarez, em 1980. Eles encontraram uma camada de rocha sedimentar rica no elemento químico irídio (77Ir), entre duas camadas de calcário, sendo que a camada de baixo era rica em fósseis e a de cima, muito pobre. O irídio é muito mais comum em asteróides e cometas do que na Terra. E a camada de rocha sedimentar datava de cerca de 65 milhões de anos, coincidindo com a época da extinção dos dinossauros. De acordo com cálculos realizados com outros cientistas, um meteoro de cerca de 10km de diâmetro deveria ter causado uma cratera de uns 300km, mas não se sabia onde teria acontecido o impacto. Em 1981, perceberam que, na região de Yucatán, no México, havia uma enorme cratera (Chicxulub), antes atribuída a atividades vulcânicas, que era rica não só em irídio, mas também em cristais de quartzo vitrificado, cujos padrões demonstravam ter se formado em temperaturas extremamente altas, consistentes com o impacto de meteoro. Depois do impacto, o asteróide ou o cometa teria levantado grande quantidade de poeira para a atmosfera, bloqueando a luz solar por um período de tempo longo, vários meses ou anos. Sem incidência solar adequada, as plantas não puderam realizar fotossíntese, afetando toda a cadeia alimentar, especialmente para a sobrevivência de animais de grande porte, que necessitam de grandes volumes de alimento por dia. Os répteis de pequeno porte puderam sobreviver. Mais recentemente, alguns cientistas defendem que o impacto tenha sido causado por um cometa, de menor tamanho, mas de maior velocidade que um asteróide, após análises mais detalhadas da quantidade de irídio presente na cratera Chicxulub. Grau de dificuldade – Médio. As opções falsas contêm distratores que realmente podem confundir o estudante, principalmente a opção C. As outras opções apresentam afirmativas falsas mais óbvias. Resposta (B) reduziram a penetração da luz solar até a superfície da Terra, interferindo no fluxo energético das teias tróficas. QUESTÃO 39 O armazenamento de certas vitaminas no organismo apresenta grande dependência de sua solubilidade. Por exemplo, vitaminas hidrossolúveis devem ser incluídas na dieta diária, enquanto vitaminas lipossolúveis são armazenadas em quantidades suficientes para evitar doenças causadas pela sua carência. A seguir são apresentadas as estruturas químicas de cinco vitaminas necessárias ao organismo. Dentre as vitaminas apresentadas na figura, aquela que necessita de maior suplementação diária é (A) I. (B) II. (C) III. (D) IV. (E) V. Comentários As vitaminas hidrossolúveis precisam ser ingeridas diariamente. Isso acontece porque, sendo mais solúveis em água, são mais facilmente eliminadas pelo organismo através da urina. Ou seja, apesar de presentes no corpo, nem sempre elas são aproveitadas. Para determinar o grau relativo de solubilidade de uma substância orgânica, devemos analisar dois fatores: o tamanho da cadeia carbônica e o número de grupos muito polares, como aminas (-NH2), hidroxilas (OH) e carbonilas (C=O) presentes na fórmula. Quanto maior a cadeia carbônica, menos hidrossolúvel é a substância. Um exemplo importante são os alcoóis: o metanol (CH3OH) e o etanol (CH3CH2OH) são infinitamente solúveis em água. Mas a solubilidade dessa função vai diminuindo, à medida que a cadeia carbônica cresce, sendo que o pentanol (CH3CH2CH2CH2CH2OH) já é considerado insolúvel. Nesse caso, a parte apolar da molécula (contendo apenas carbonos e hidrogênios) sofre pouca influência da parte muito polar (-OH). Por outro lado, se inserirmos várias hidroxilas (-OH) nos carbonos da cadeia do pentanol, certamente ele se tornará solúvel, pois as hidroxilas atraem as moléculas de água por forças intermoleculares do tipo “ligações de hidrogênio”. Mas devemos lembrar que os átomos de oxigênio, mesmo não formando hidroxilas, são capazes de formar ligações de hidrogênio com moléculas de água, por possuírem pares de elétrons não ligantes. No entanto, as hidroxilas são mais polarizadas que os oxigênios ligados a carbono; e, por isso, as ligações de hidrogênio formadas com hidroxilas são mais intensas. Assim, apresentamos as estruturas repetidas abaixo, com destaque, não só nas hidroxilas (em vermelho), mas também nos oxigênios (em azul) - também capazes de atrair moléculas de água: Percebemos que a estrutura III (vitamina C, ácido ascórbico) possui cadeia carbônica menor e um grande número de hidroxilas e de oxigênios ligados a carbonos, favorecendo muito sua solubilidade em água. ENEM Grau de dificuldade – Fácil. O estudante familiarizado com os fatores que influenciam a polaridade das substâncias não terá dificuldade de identificar que a estrutura III é a mais solúvel, já que esta tem menor cadeia e mais grupos polares. Resposta (C) III. QUESTÃO 40 O boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma “lenda urbana”, pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer a oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais: Potencial Padrão de Redução (V) Li e Li 3,05 K e K 2,93 2 Mg 2e Mg 2,36 3 Al 3e Al 1,66 2 Zn 2e Zn 0,76 Cu 2 2e Cu 0,34 Semi reação Disponível em: www.sucatas.com. Acesso em: 28 fev. 2012 (adaptado). Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem? (A) Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução. (B) Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução. (C)Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio. (D)Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio. (E) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio. Comentários Observe o posicionamento dos elementos da questão na Tabela Periódica abaixo e as setas, indicando a variação da propriedade periódica “eletropositividade”: Li Mg K Al Cu Zn I Tendência geral de crescimento da eletropositividade ao longo das colunas e dos períodos. Quanto mais para a esquerda e para baixo o elemento (átomo neutro) estiver na Tabela Periódica, maior a sua tendência de perder elétrons; consequentemente, seu potencial de oxidação será menor. Como vimos, o potencial de oxidação dos metais alcalinos tende a ser maior do que o dos outros elementos. Mas isso é considerando o átomo neutro e sua tendência de perder elétrons. O potencial de redução é dado pela tendência do cátion (átomo positivo) de tornar a receber elétrons para voltar ao estado metálico, como consta na tabela dada pela questão, as semirreações de redução. Como a palavra “potencial” pode ser entendida como “dificuldade”, podemos dizer que é mais difícil para o cátion lítio (Li+) e para o cátion potássio (K+) ganharem um elétron cada um para voltarem ao estado metálico ou neutro do que para os demais elementos. Isto significa que a tendência desses mesmos elementos para perder elétrons no estado metálico e formar cátions é maior que a dos outros elementos da questão. Obs.: O cobre (29Cu), na condição de metal nobre, é o único da questão com potencial de oxidação positivo; ou seja, seu cátion (Cu2+) tem mais tendência a ganhar elétrons para formar o metal neutro que os outros metais comuns. Ora, para que outro elemento possa agir como “eletrodo de sacrifício”, preservando o alumínio (13Al) no estado metálico ou neutro, este elemento deverá perder elétrons mais facilmente que o alumínio. No caso da reciclagem da latinha, trata-se do magnésio (Mg); mas, dentre as alternativas apresentadas, poderia ser também o potássio ou o lítio. Grau de dificuldade – Médio. O estudante com algum conhecimento de propriedades periódicas e de eletroquímica percebe que o metal de sacrifício é aquele que tem maior tendência de perder elétrons, de forma a sofrer oxidação no lugar do metal que se quer preservar. Como o metal magnésio (12Mg) já foi tomado como referência no enunciado da questão, o estudante não terá dificuldades em escolher uma alternativa que o substitua, procurando o metal que apresente um potencial de redução semelhante. Resposta (E) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio. QUESTÃO 41 DAVIS. J. Garfield está de dieta. Porto Alegre: L&PM, 2006. A condição física apresentada pelo personagem da tirinha é um fator de risco que pode desencadear doenças como (A) anemia. (B) beribéri. (C)diabetes. (D)escorbuto. (E) fenilcetonúria. Comentários A obesidade é um fator de risco à saúde, causando hipertensão, doenças cardiovasculares, artrite, cálculos biliares etc. Os níveis elevados de gorduras no sangue (ácidos graxos livres) causam resistência à insulina, o que faz com que o pâncreas fabrique essa substância em maior quantidade, até levar a um desgaste das células produtoras de insulina. O organismo passa a não conseguir corrigir a hiperglicemia, o que caracteriza a diabetes tipo 2. Anemia é uma carência de nutrientes, que pode ser de ferro, zinco, vitamina B12 e proteínas, o que pode provocar uma baixa no teor de hemoglobina no sangue. A mais comum é a deficiência de ferro. Escorbuto é uma doença desencadeada por carência de vitamina C (ácido ascórbico), causando sangramento e inflamação gengival, com consequente perda dos dentes, inflamação e dor nas articulações e queda de cabelos. Fenilcetonúria (FNC) é uma doença hereditária recessiva, em que o metabolismo funciona de modo errado, levando ao acúmulo de fenilalanina no sangue e aumento de secreção urinária de ácido fenilpirúvico e fenilalanina. A doença precisa ser identificada até os três primeiros meses de vida, pois pode desencadear atraso nas funções neuropsicomotoras, deficiência mental, comportamento agitado e convulsões. O tratamento é realizado com dieta específica. Beribéri é uma doença causada pela carência de vitamina B1 (tiamina), importante para o desenvolvimento cerebral, sistema nervoso e o fortalecimento do músculo do coração. Insônia, músculos fracos, perda de apetite, problemas respiratórios, dificuldade na memória, aumento no ritmo do coração, taquicardia ou algum tipo de insuficiência cardíaca são alguns dos sintomas. O tratamento é realizado com reposição da vitamina B1. Grau de dificuldade – Fácil. Mesmo não conhecendo todas as doenças citadas nas opções, o estudante terá facilidade de relacionar a obesidade ao diabetes, pois o assunto é frequentemente discutido nos meios de comunicação e publicações sobre saúde. Resposta (C) diabetes. QUESTÃO 42 O manual que acompanha uma ducha higiênica informa que a pressão mínima da água para o seu funcionamento apropriado é de 20 kPa. A figura mostra a instalação hidráulica com a caixa d’água e o cano ao qual deve ser conectada a ducha. O valor da pressão da água na ducha está associado à altura (A) h1. (B) h2. (C)h3. (D)h4. (E) h5. Comentários A questão avalia um conhecimento simples de hidráulica, sobre a pressão de um sistema de distribuição de água, da caixa até a uma saída, que pode ser uma torneira. O estudante deve ter em mente que toda coluna de água tem um peso e, consequentemente, exerce uma pressão de saída. Esta pressão é máxima, no ponto mais baixo do sistema, pois a altura da coluna de água é máxima nesse ponto, considerada desde o nível da superfície livre da água dentro da caixa. Assim, quanto mais alta estiver instalada a caixa d’água, e quanto mais ela estiver cheia, maior a pressão de saída. Da mesma forma, para uma casa de três andares, por exemplo, a pressão em uma torneira localizada no andar térreo terá maior pressão do que uma torneira no primeiro andar, que, por sua vez, terá maior pressão do que a torneira do segundo andar. Isso acontece, mesmo que os encanamentos façam a água descer para o térreo para, depois, subir aos andares superiores. Um paralelo pode ser percebido para a observação desse fenômeno, com uma mangueira transparente, fixada em “U”, e cheia de água, muito usada em construção para “tirar o nível”. A água tende a ficar exatamente na mesma altura de um lado e de outro, por equilíbrio da pressão exercida pela água, de um lado e de outro. Assim, não há influência na pressão de saída pelo fato de a água descer e voltar a subir no trecho correspondente à diferença de h4 e h1. A pressão da água no sistema apresentado na ilustração será proporcional à altura h3. Grau de dificuldade – Médio. O estudante familiarizado com os fenômenos que envolvem a pressão da água em sua residência não terá dificuldades de acertar a questão. A análise do diagrama apresentado também permite deduzir a resposta correta, desde que o estudante identifique corretamente as duas colunas do sistema. Resposta (C) h3. QUESTÃO 43 O menor tamanduá do mundo é solitário e tem hábitos noturnos, passa o dia repousando, geralmente em um emaranhado de cipós, com o corpo curvado de tal maneira que forma uma bola. Quando em atividade, se locomove vagarosamente e emite som semelhante a um assobio. A cada gestação, gera um único filhote. A cria é deixada em uma árvore à noite e é amamentada pela mãe até que tenha idade para procurar alimento. As fêmeas adultas têm territórios grandes e o território de um macho inclui o de várias fêmeas, o que significa que ele tem sempre diversas pretendentes à disposição para namorar! Ciência Hoje das Crianças, ano 19, n. 174, nov. 2006 (adaptado). Essa descrição sobre o tamanduá diz respeito ao seu (A) hábitat. (B) biótopo. (C) nível trófico. (D)nicho ecológico. (E) potencial biótico. Comentários O texto apresentado pela questão descreve alguns hábitos e comportamentos específicos dessa espécie de tamanduá no seu ambiente, suas relações com o meio, suas atividades e estilo de vida. Ou seja, a forma específica como a espécie interage e atua no ambiente. Essa abordagem diz respeito ao “nicho ecológico” ou “papel funcional” da espécie no seu hábitat. O texto não descreve o hábitat onde a espécie vive; nem menciona seu nível trófico (posição da espécie na “cadeia” ou “teia” alimentar). O “potencial biótico” é a capacidade de uma espécie em multiplicar seus indivíduos. O texto menciona apenas que a gestação gera apenas um filhote e que várias fêmeas estão disponíveis para cada macho, mas não aprofunda a análise sobre a sua capacidade de multiplicação. Por exemplo, não cita o tempo de gestação, o tempo médio de vida de cada indivíduo etc. A expressão “biótopo” refere-se às características abióticas regulares de um ambiente que possam ser identificadas facilmente; ou seja, à uma porção de um hábitat onde as características físicas de solo, umidade, iluminação, etc. são constantes. Grau de dificuldade – Médio. O estudante precisa conhecer o significado de todas as expressões dadas nas opções, para não se confundir com os distratores das opções falsas. Resposta (D) nicho ecológico. QUESTÃO 44 Uma dona de casa acidentalmente deixou cair na geladeira a água proveniente do degelo de um peixe, o que deixou um cheiro forte e desagradável dentro do eletrodoméstico. Sabe-se que o odor característico de peixe se deve às aminas e que esses compostos se comportam como bases. Na tabela são listadas as concentrações hidrogeniônicas de alguns materiais encontrados na cozinha, que a dona de casa pensa em utilizar na limpeza da geladeira. Material Concentração de H 3O (mol/L) Suco de limão 102 Leite 106 Vinagre 103 Álcool 108 Sabão 1012 Carbonatode 1012 sódio/barrilha Dentre os materiais listados, quais são apropriados para amenizar esse odor? (A) Álcool ou sabão. (B) Suco de limão ou álcool. (C)Suco de limão ou vinagre. (D)Suco de limão, leite ou sabão. (E) Sabão ou carbonato de sódio/barrilha. Comentários A questão deixa claro que o cheiro característico de peixe é devido à presença de substâncias com função amina (-NH2), informando também que as aminas possuem propriedades básicas. Assim, fica claro que quaisquer das soluções com propriedades ácidas são capazes de neutralizá-las, anulando o cheiro. A tabela apresentada informa dados de concentração de cátions H3O+ em mol/L. Como a escala em pH é dada por -log [H3O+], temos que o suco de limão apresenta pH 2, o leite apresenta pH 6 e o vinagre pH 3. Como os valores abaixo de 7 são ácidos e os acima de 7, básicos, o suco de limão, o leite e o vinagre são capazes de neutralizar as aminas. Grau de dificuldade – Fácil. A questão deu todas as informações necessárias para que o estudante escolha as opções mais ácidas. Mesmo sem os dados de concentração hidrogeniônica da tabela, é possível acertar a questão facilmente, pois são bastante conhecidas as propriedades ácidas do limão e do vinagre. Resposta (C) Suco de limão ou vinagre. QUESTÃO 45 Em uma planície, ocorreu um acidente ambiental em decorrência do derramamento de grande quantidade de um hidrocarboneto que se apresenta na forma pastosa à temperatura ambiente. Um químico ambiental utilizou uma quantidade apropriada de uma solução de para-dodecil-benzenossulfonato de sódio, um agente tensoativo sintético, para diminuir os impactos desse acidente. Essa intervenção produz resultados positivos para o ambiente porque (A) promove uma reação de substituição no hidrocarboneto, tornando-o menos letal ao ambiente. (B) a hidrólise do para-dodecil-benzenossulfonato de sódio produz energia térmica suficiente para vaporizar o hidrocarboneto. (C)a mistura desses reagentes provoca a combustão do hidrocarboneto, o que diminui a quantidade dessa substância na natureza. (D)a solução de para-dodecil-benzenossulfonato possibilita a solubilização do hidrocarboneto. (E) o reagente adicionado provoca uma solidificação do hidrocarboneto, o que facilita sua retirada do ambiente. Comentários Embora o nome complicado da substância utilizada possa assustar um pouco o estudante, percebemos que se trata de um composto “detergente” ou “sabão de sódio”, pois contém uma parte de cadeia carbônica longa (para-dodecil-benzenos...) e outra iônica (...sulfonato de sódio), já que o sódio (11Na) é um metal alcalino, sempre na forma de cátion (Na+). Certamente a parte orgânica da substância tem uma carga negativa para anular a carga positiva do sódio, o que está indicado pelo sufixo “ato” em “benzosulfonato”. CH3 O + Na O - S O Estrutura do dodecil-benzossulfonato de sódio O destaque em azul é a ramificação “dodecil”, com doze carbonos. O destaque verde é para o “benzenossulfonato”. O destaque vermelho é para a parte iônica da substância, com carga negativa no oxigênio e positiva no sódio. Como todo “sabão” ou “detergente”, há uma a parte apolar (em destaque azul e verde) longa e a uma pequena parte polar ou iônica na extremidade da estrutura. A parte apolar é hidrofóbica e interage com o hidrocarboneto que foi acidentalmente derramado no ambiente. A parte iônica é hidrofílica e interage com a água. Assim, a substância adicionada ao ambiente ajuda na solubilização do hidrocarboneto, fazendo-o interagir com a água, podendo ser “lavado” do local onde foi derramado. Certamente, haverá certa contaminação da água do ambiente, porque a substância não foi “destruída” ou eliminada, mas apenas dissolvida em água, dispersando-se, talvez, para córregos e rios das proximidades. Grau de dificuldade – Difícil. Como a questão só forneceu o nome da substância, o estudante pode ficar confuso pela ausência de uma fórmula a ser analisada, como normalmente acontece com a maioria das questões sobre polaridade e solubilidade. É muito importante que o estudante se lembre de que o sódio, o potássio e outros elementos muito eletropositivos formam mais frequentemente compostos iónicos solúveis em água, enquanto nomes muito longos costumam se referir a partes orgânicas, quase sempre apolares devido ao comprimento da cadeia carbônica. Resposta (D) a solução de para-dodecil-benzenossulfonato possibilita a solubilização do hidrocarboneto.