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Questão 48 do ENEM 2014

1º dia · Ciências da Natureza · H10 · Química: Energia de ativação e catálise

A liberação dos gases clorofluorcarbonos (CFCs) na atmosfera pode provocar depleção de ozônio (\ce{O3}) na estratosfera. O ozônio estratosférico é responsável por absorver parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol, a qual é nociva aos seres vivos. Esse processo, na camada de ozônio, é ilustrado simplificadamente na figura.

Esquema da ação da radiação solar, indicada por hν, sobre uma molécula de CFC, liberando um átomo de cloro. Setas mostram a participação do cloro em um ciclo de reações com ozônio e oxigênio. A legenda identifica carbono (C) como círculo hachurado, flúor (F) como círculo branco, cloro (Cl) como círculo cinza e oxigênio (O) como círculo preto.

Quimicamente, a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrência da

  1. A
    clivagem da molécula de ozônio pelos CFCs para produzir espécies radicalares.
  2. B
    produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro.
  3. C
    oxidação do monóxido de cloro por átomos de oxigênio para produzir átomos de cloro.
  4. D
    reação direta entre os CFCs e o ozônio para produzir oxigênio molecular e monóxido de cloro.
  5. E
    reação de substituição de um dos átomos de oxigênio na molécula de ozônio por átomos de cloro.
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Resolução comentada

Os CFCs, ao absorverem radiação ultravioleta (h\nu), sofrem quebra de uma ligação C–Cl e liberam um átomo de cloro (\ce{Cl}), que é um radical muito reativo. É ele que age na camada de ozônio, em um ciclo mostrado na figura.\n\n1. O átomo de cloro ataca o ozônio: \ce{Cl + O3 -> ClO + O2}. Forma-se monóxido de cloro e oxigênio molecular.\n2. O monóxido de cloro reage com um átomo de oxigênio livre: \ce{ClO + O -> Cl + O2}. O cloro é regenerado.\n\nSomando as duas etapas, o cloro aparece como reagente e volta como produto, então se cancela:\n\n

\ce{O3 + O -> 2 O2}
\n\nO cloro não é consumido: ele acelera a transformação do ozônio em oxigênio molecular, ou seja, atua como catalisador.\n\nAvaliando as alternativas: em (A), quem quebra é a radiação sobre o CFC, e não o CFC sobre o ozônio. Em (C), o \ce{ClO} reage com O, mas isso é só uma etapa do ciclo; além disso, o oxigênio atômico é quem se reduz. Em (D), não há reação direta entre CFC e ozônio. Em (E), o cloro não substitui oxigênio no ozônio; ele retira um O e forma \ce{ClO}.\n\nAlternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aa clivagem que gera radicais ocorre no CFC, pela radiação ultravioleta, e não no ozônio pelo CFC.
  • Cdescreve só uma etapa do ciclo e a chama de oxidação do ClO; não explica a destruição do ozônio, que é a catálise.
  • Do CFC não reage diretamente com o ozônio; antes precisa liberar Cl pela ação da radiação.
  • Enão há substituição de átomo no ozônio; o Cl remove um O, formando ClO e O2.

Assuntos: Energia de ativação e catálise, Poluição atmosférica e chuva ácida.

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