Questão 91, caderno azul do ENEM 2022 D2

A figura ilustra esquematicamente um processo de remediação de solos contaminados com tricloroeteno (TCE), um agente desengraxante. Em razão de vazamentos de tanques de estocagem ou de manejo inapropriado de resíduos industriais, ele se encontra presente em águas subterrâneas, nas quais forma uma fase líquida densa não aquosa (DNAPL) que se deposita no fundo do aquífero. Essa tecnologia de descontaminação emprega o íon persulfato (S₂O₈²⁻), que é convertido no radical •SO⁴⁻ por minerais que contêm Fe(III). O esquema representa de forma simplificada o mecanismo de ação química sobre o TCE e a formação dos produtos de degradação.

Esse procedimento de remediação de águas subterrâneas baseia-se em reações de

A) oxirredução.

B) substituição.

C) precipitação.

D) desidratação.

E) neutralização.

Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
Química Ambiental, Reações Orgânicas (Mecanismos), Eletroquímica (Oxirredução e Número de Oxidação – NOX).

Tema/Objetivo Geral:
Identificação de tipos de reações químicas aplicadas à remediação ambiental (Processos Oxidativos Avançados).

Nível da Questão: Médio.

(O nível é médio porque, embora o aluno possa eliminar algumas alternativas por absurdo, a distinção entre uma reação orgânica de substituição e um processo global de oxirredução exige a análise dos produtos finais, como o CO2, e a compreensão do papel dos radicais livres).

Gabarito: Alternativa (A).

O processo utiliza radicais livres para degradar a matéria orgânica (TCE). A transformação de um contaminante orgânico em CO2 e água (mineralização) envolve o aumento do número de oxidação do carbono, caracterizando uma oxirredução.

PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Vamos cortar o ruído técnico e ir direto ao ponto. O enunciado apresenta um cenário de desastre ambiental (contaminação por solvente) e uma solução tecnológica (uso de persulfato). A questão pede, pura e simplesmente, que você dê o nome químico ao processo que destrói o poluente.

Simplificando, imagine que…
O TCE é um prédio de Lego complexo e tóxico. O íon persulfato age como uma bola de demolição que quebra esse prédio até que restem apenas tijolos soltos e inofensivos (CO2, água, cloro). A pergunta é: qual é a natureza da força que essa “bola de demolição” usa? É uma troca de tijolos? É uma secagem? Ou é uma destruição eletrônica?

Nosso Plano de Ataque será o seguinte:

Identificar os “agentes” da reação no texto (quem ataca quem).
Analisar o esquema visual: comparar o reagente (TCE) com os produtos finais (CO2).
Verificar se houve alteração na carga elétrica (NOX) dos elementos principais.

PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

Para resolver isso sem “chutar”, precisamos entender duas ferramentas conceituais: a natureza dos radicais livres e o conceito de variação de NOX. Vamos usar um Dossiê Técnico para organizar isso.

DOSSIÊ: A Química da Destruição

1. O Agente Atacante: O Radical Livre (•SO4-)
O texto menciona que o persulfato vira um radical. Em química, um radical é uma espécie com um elétron desemparelhado. Ele está desesperado para estabilizar esse elétron.

Comportamento: Ele “rouba” elétrons de qualquer molécula próxima.
Tradução: Quem rouba elétrons é um agente oxidante. Quem perde elétrons sofre oxidação.

2. A Prova Real: Variação de NOX (Número de Oxidação)
A maneira infalível de identificar uma reação de oxirredução é olhar para o Carbono antes e depois.

Estado Inicial (No TCE): O Carbono está ligado a Cloros e Hidrogênio. O NOX do carbono aqui é intermediário.
Estado Final (No CO2): O diagrama mostra que o produto final é CO2 (gás carbônico). No CO2, o Carbono está ligado a dois Oxigênios. O Oxigênio tem NOX -2. Para zerar a molécula, o Carbono tem que ser +4.
Regra de Ouro: O NOX +4 é o estado máximo de oxidação do Carbono orgânico. Se o Carbono saiu de um estado menor e foi para o máximo (+4), ele perdeu elétrons violentamente.

Frase de Transição:
Agora que sabemos que o “radical” é um ladrão de elétrons e que o Carbono termina oxidado ao máximo, vamos aplicar isso ao desenho da questão.

PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Vamos ler o diagrama da esquerda para a direita, seguindo a seta da reação.

Análise da Cadeia de Eventos:

Entrada: Temos o persulfato (S2O8 2-) entrando no solo.
Ativação: O texto diz que ele vira radical •SO4- ao encontrar Ferro (Fe III).
Ataque: A seta sai do radical •SO4- e atinge o TCE. Note que as setas que saem do TCE levam a produtos quebrados.
Produtos: O diagrama mostra setas apontando para H2O, Cl- e, crucialmente, CO2.

Raciocínio Dedutivo:
O TCE (C2HCl3) é uma molécula orgânica. O produto final é CO2.
Essa transformação (composto orgânico -> CO2 + H2O) é exatamente o que acontece quando queimamos algo. A queima (combustão) é o exemplo mais clássico de oxirredução. Aqui, não temos fogo, temos uma “queima química” feita pelo radical persulfato.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! Muitos alunos olham para o desenho das moléculas intermediárias (aquelas no meio do caminho com grupos -OH e =O) e pensam: “Olha, saiu um Cloro e entrou um Oxigênio, isso é uma Substituição!”.
Este é um erro de foco. A substituição é um passo dentro do mecanismo, mas o processo global descrito, que leva à destruição total da molécula (mineralização em CO2), é uma oxidação. A pergunta pede a base do procedimento de remediação, e a base é oxidar o poluente até ele deixar de existir.

A Bússola (Síntese do Raciocínio):

Síntese: O radical rouba elétrons do TCE. O Carbono do TCE aumenta seu NOX até virar CO2.
Expectativa: Devemos procurar a alternativa que fala sobre transferência de elétrons ou oxidação.

PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

A) Oxirredução.
Análise de Correspondência:
Perfeito. Como provamos no Passo 3, a transformação do Carbono do TCE em CO2 envolve o aumento do NOX (perda de elétrons). Além disso, a presença de “radicais” é a assinatura química de processos oxidativos violentos. O poluente é oxidado (destruído) pelo persulfato.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.

B) Substituição.
Diagnóstico do Erro: Reducionismo (Olhar a parte, não o todo).
Embora em etapas intermediárias um átomo de Cloro possa ser trocado por uma hidroxila (-OH), o objetivo e o resultado final do processo não é apenas trocar peças, mas destruir a cadeia carbônica inteira até virar CO2. Chamar isso apenas de substituição ignora a variação do NOX e a quebra da cadeia.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

C) Precipitação.
Diagnóstico do Erro: Confusão de Estado Físico.
Precipitação é a formação de um sólido insolúvel a partir de soluções líquidas. O diagrama mostra a formação de gases (CO2) e íons dissolvidos (Cl-), não de um precipitado sólido que vai para o fundo. O DNAPL mencionado no texto é o poluente líquido original, não um precipitado da reação.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

D) Desidratação.
Diagnóstico do Erro: Contradição Visual.
Desidratação é a perda de água. Observe o diagrama: a água (H2O) aparece como um produto (lado direito da seta), formada a partir da degradação. O sistema está produzindo água, não consumindo/removendo a água da molécula para formar duplas ligações (como ocorreria na desidratação de alcoóis).
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

E) Neutralização.
Diagnóstico do Erro: Erro de Definição.
Neutralização é a reação clássica entre Ácido + Base -> Sal + Água. Não há menção de neutralização de pH aqui. O processo é de degradação de contaminante orgânico, não de ajuste de acidez.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Reafirmação:
O procedimento de remediação é baseado em reações de oxirredução, especificamente um Processo Oxidativo Avançado (POA), onde radicais livres oxidam a matéria orgânica até sua mineralização completa (CO2 e H2O).

Resumo-flash:
“Viu radical no texto e CO2 no produto? O Carbono perdeu elétrons. É Oxirredução na cabeça.”

Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Este mesmo princípio é usado no nosso corpo! Nossas células usam oxirredução para “queimar” glicose e gerar energia (respiração celular), liberando também CO2. E, ironicamente, o envelhecimento celular é causado, em parte, pelo ataque indevido de radicais livres às nossas estruturas saudáveis — o mesmo mecanismo que usamos aqui para destruir o poluente, lá destrói nossas células (Estresse Oxidativo).