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Questão 89 do ENEM 2016

1º dia · Ciências da Natureza · H17 · Química: Geometria molecular e polaridade

O aquecimento de um material por irradiação com micro-ondas ocorre por causa da interação da onda eletromagnética com o dipolo elétrico da molécula. Um importante atributo do aquecimento por micro-ondas é a absorção direta da energia pelo material a ser aquecido. Assim, esse aquecimento é seletivo e dependerá, principalmente, da constante dielétrica e da frequência de relaxação do material. O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.

Gráfico de temperatura (°C) em função do tempo (s), de 0 a 80 s, para cinco solventes. Água, indicada por quadrados, sobe de cerca de 30 °C a 70 °C; metanol, por círculos, sobe até cerca de 64 °C; etanol, por triângulos para cima, sobe até cerca de 80 °C; propanol, por triângulos para baixo, sobe até cerca de 97 °C; n-hexano, por losangos, permanece próximo de 30 °C.

BARBOZA, A. C. R. N. et al. Aquecimento em forno de micro-ondas. Desenvolvimento de alguns conceitos fundamentais. Química Nova, n. 6, 2001 (adaptado).

No gráfico, qual solvente apresenta taxa média de aquecimento mais próxima de zero, no intervalo de 0\ \text{s} a 40\ \text{s}?

  1. A
    \ce{H2O}
  2. B
    \ce{CH3OH}
  3. C
    \ce{CH3CH2OH}
  4. D
    \ce{CH3CH2CH2OH}
  5. E
    \ce{CH3CH2CH2CH2CH2CH3}
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Resolução comentada

A taxa média de aquecimento é a variação de temperatura dividida pelo intervalo de tempo:

\text{taxa} = \frac{\Delta T}{\Delta t} = \frac{T_{40} - T_{0}}{40\ \text{s} - 0\ \text{s}}

O enunciado diz que o aquecimento por micro-ondas depende da interação do dipolo elétrico da molécula com a onda. Por isso, um solvente sem absorção quase não esquenta, e a taxa dele fica perto de zero.

Lendo o gráfico, entre 0 s e 40 s:

  1. Água: de cerca de 29 °C a 49 °C, então \Delta T \approx 20\ °\text{C} e taxa de 0{,}5\ °\text{C/s}.
  2. Metanol: de cerca de 29 °C a 64 °C, então \Delta T \approx 35\ °\text{C} e taxa de \approx 0{,}9\ °\text{C/s}.
  3. Etanol: de cerca de 30 °C a 75 °C, então \Delta T \approx 45\ °\text{C} e taxa de \approx 1{,}1\ °\text{C/s}.
  4. Propanol: de cerca de 30 °C a 85 °C, então \Delta T \approx 55\ °\text{C} e taxa de \approx 1{,}4\ °\text{C/s}.
  5. n-Hexano: de cerca de 29 °C a 30 °C, então \Delta T \approx 1\ °\text{C} e taxa de \approx 0{,}03\ °\text{C/s}.

O n-hexano é apolar, quase não tem dipolo elétrico, e por isso praticamente não absorve micro-ondas. A curva dele é quase horizontal, e a taxa é a mais próxima de zero.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA água esquenta cerca de 20 °C em 40 s, taxa de aproximadamente 0,5 °C/s, bem acima de zero.
  • BO metanol sobe cerca de 35 °C em 40 s, uma taxa alta.
  • CO etanol sobe cerca de 45 °C em 40 s, uma taxa alta.
  • DO propanol tem a maior variação, cerca de 55 °C em 40 s, a taxa mais distante de zero.

Assunto: Geometria molecular e polaridade.

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