Questão 53, caderno azul do ENEM 2012

O rótulo de um desodorante aerossol informa ao consumidor que o produto possui em sua composição os gases isobutano, butano e propano, dentre outras substâncias. Além dessa informação, o rótulo traz, ainda, a inscrição “Não contém CFC”. As reações a seguir, que ocorrem na estratosfera, justificam a não utilização de CFC (clorofluorcarbono ou Freon) nesse desodorante:

A preocupação com as possíveis ameaças à camada de ozônio (O₃) baseia-se na sua principal função: proteger a matéria viva na Terra dos efeitos prejudiciais dos raios solares ultravioleta. A absorção da radiação ultravioleta pelo ozônio estratosférico é intensa o suficiente para eliminar boa parte da fração de ultravioleta que é prejudicial à vida.

A finalidade da utilização dos gases isobutano, butano e propano neste aerossol é:

A) substituir o CFC, pois não reagem com o ozônio, servindo como gases propelentes em aerossóis.

B) servir como propelentes, pois, como são muito reativos, capturam o Freon existente livre na atmosfera, impedindo a destruição do ozônio.

C) reagir com o ar, pois se decompõem espontaneamente em dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O), que não atacam o ozônio.

D) impedir a destruição do ozônio pelo CFC, pois os hidrocarbonetos gasosos reagem com a radiação UV, liberando hidrogênio (H₂), que reage com o oxigênio do ar (O₂), formando água (H2O).

E) destruir o CFC, pois reagem com a radiação UV, liberando carbono (C), que reage com o oxigênio do ar (O₂), formando dióxido de carbono (CO₂), que é inofensivo para a camada de ozônio.

Resolução em Texto

📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão

Química Ambiental (Camada de Ozônio, Efeito dos CFCs)
Química Orgânica (Hidrocarbonetos, Clorofluorcarbonos)
Interpretação de Texto e de Reações Químicas

🎯 Tema/Objetivo Geral: Análise da substituição dos CFCs por hidrocarbonetos em aerossóis, compreendendo o papel de cada substância e o problema ambiental associado.

📊 Nível da Questão: Médio.

Por quê? A questão exige a interpretação de um mecanismo de reação em duas etapas e a compreensão do papel funcional dos gases em um aerossol. As alternativas apresentam explicações químicas incorretas que podem confundir quem não tem clareza sobre a reatividade dos hidrocarbonetos na estratosfera.

✅ Gabarito: Alternativa A.

Resumo: O problema dos CFCs é que eles liberam cloro na estratosfera, que destrói o ozônio. Os gases butano, isobutano e propano são hidrocarbonetos usados como substitutos porque cumprem a mesma função de propelente, mas não contêm cloro e, portanto, não causam a mesma reação de destruição da camada de ozônio.

🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

Transcrição Essencial 📌
“A finalidade da utilização dos gases isobutano, butano e propano neste aerossol é…”

O que está sendo pedido? ❓
A questão quer saber por que esses três gases (isobutano, butano e propano) são usados nos aerossóis em vez dos CFCs. Precisamos entender duas coisas:

Qual é a função desses gases dentro da lata (seu papel “mecânico”).
Por que eles são uma alternativa ambientalmente melhor que os CFCs.

Objetivo Cristalino 🎯
Nosso objetivo é analisar as reações mostradas, entender por que o CFC é um vilão, e depois determinar o papel dos gases substitutos, tanto funcionalmente (como propelentes) quanto ambientalmente (não reagindo com o ozônio).

🧠 O problema todo do CFC está relacionado a qual átomo? Flúor, Carbono ou Cloro? As reações mostram claramente que o cloro (Cl) é o culpado. Os gases substitutos (isobutano, butano, propano) possuem cloro em sua composição? A resposta a essa pergunta é a chave da solução.

📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários

Definição de Termos 🔖

CFC (Clorofluorcarbono): Molécula orgânica que contém Carbono, Flúor e Cloro. Exemplo: CF₂Cl₂ (diclorodifluorometano). Eram muito usados por serem estáveis e não tóxicos na baixa atmosfera.
Hidrocarbonetos (Isobutano, Butano, Propano): Moléculas orgânicas que contêm apenas Carbono e Hidrogênio. São componentes do GLP (gás de cozinha).
Propelente de Aerossol: É um gás liquefeito sob pressão dentro da lata. Quando a válvula é pressionada, o líquido do produto é expulso junto com o gás, que se expande rapidamente, criando o spray. A função do propelente é criar a pressão para ejetar o conteúdo.
Mecanismo de Destruição do Ozônio:
1. Etapa I (Fotólise): Na estratosfera, a radiação ultravioleta (UV) é forte o suficiente para quebrar a ligação C-Cl no CFC, liberando um átomo de cloro radicalar (Cl•), que é extremamente reativo.
  CF₂Cl₂ + UV → CF₂Cl• + Cl•
2. Etapa II (Ciclo Catalítico): O radical Cl• reage com o ozônio (O₃), “roubando” um oxigênio para formar ClO• e liberando uma molécula de O₂.
  Cl• + O₃ → ClO• + O₂
3. O ClO• então reage com um átomo de oxigênio livre, regenerando o Cl• e liberando mais um O₂. O radical Cl• fica livre para destruir outra molécula de O₃. Um único átomo de cloro pode destruir milhares de moléculas de ozônio.

📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema

Contextualização Simplificada 💬
A história é a seguinte: Antigamente, usávamos o gás CFC para empurrar o desodorante para fora da lata. Mas descobrimos que, lá no alto, o CFC solta um “monstrinho” de cloro que come o ozônio, que é o nosso protetor solar natural. Então, a indústria precisou encontrar um novo gás para fazer o mesmo trabalho de “empurrar”, mas que não soltasse esse monstrinho comedor de ozônio. A solução foi usar gases como butano e propano. A questão quer saber: qual é o papel desses novos gases?

Estratégia Geral 🗺️

Entender o problema do CFC: ele libera cloro que destrói o ozônio.
Analisar a composição dos gases substitutos (isobutano, butano, propano): eles são hidrocarbonetos, não têm cloro.
Concluir que eles são usados porque fazem a mesma função de propelente, mas sem o problema ambiental do cloro.

⚙️ Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio

Passo a Passo Detalhado 👣

Função Mecânica: A presença de gases sob pressão em um aerossol serve para propelir (expulsar) o conteúdo líquido na forma de spray. Tanto os CFCs quanto os hidrocarbonetos (butano, etc.) são bons propelentes.
Problema Ambiental do CFC: As reações I e II mostram que o CFC, sob ação da luz UV, libera um radical de cloro (Cl•). Esse radical reage com o ozônio (O₃) e o destrói, convertendo-o em oxigênio comum (O₂).
A Solução Ambiental: A inscrição “Não contém CFC” é um selo de qualidade ambiental. Ela indica que o produto utiliza substâncias que não causam esse dano à camada de ozônio.
Análise dos Substitutos: Isobutano, butano e propano são hidrocarbonetos. Sua fórmula química contém apenas carbono e hidrogênio. Eles não possuem cloro. Portanto, mesmo que cheguem à estratosfera, eles não podem iniciar o ciclo catalítico de destruição do ozônio mostrado na reação II, pois não têm de onde liberar o radical Cl•.
Conclusão: A finalidade de usar esses hidrocarbonetos é dupla: (1) servir como propelentes, e (2) fazer isso sem destruir a camada de ozônio, ou seja, substituir o CFC.

Possível armadilha 🚨
As alternativas B, D e E propõem reações químicas complexas e incorretas para os hidrocarbonetos na atmosfera, tentando fazer parecer que eles “consertam” o problema do CFC ou reagem de formas mirabolantes. A solução é muito mais simples: eles são usados porque são inertes em relação ao ozônio, ou seja, a grande vantagem deles é justamente o que eles NÃO FAZEM.

Fechamento e expectativa ✨
Procuramos a alternativa que afirme que os hidrocarbonetos servem como propelentes e não reagem com o ozônio.

✅ Passo 5: Análise das Alternativas

🟢 A) substituir o CFC, pois não reagem com o ozônio, servindo como gases propelentes em aerossóis.
Correta. Descreve perfeitamente as duas funções: a função técnica (propelentes) e a função ambiental (substituir o CFC por não reagirem com o ozônio).

🔴 B) servir como propelentes, pois, como são muito reativos, capturam o Freon existente livre na atmosfera, impedindo a destruição do ozônio.
Incorreta. Hidrocarbonetos não “capturam” CFCs na atmosfera. Sua vantagem é a inércia, não uma reatividade benéfica.

🔴 C) reagir com o ar, pois se decompõem espontaneamente em dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), que não atacam o ozônio.
Incorreta. Eles não se decompõem espontaneamente. A combustão deles gera CO₂ e água, mas isso não ocorre na estratosfera.

🔴 D) impedir a destruição do ozônio pelo CFC, pois os hidrocarbonetos gasosos reagem com a radiação UV, liberando hidrogênio (H2), que reage com o oxigênio do ar (O2), formando água (H2O).
Incorreta. Descrição de um mecanismo químico que não ocorre e não explica a substituição.

🔴 E) destruir o CFC, pois reagem com a radiação UV, liberando carbono (C), que reage com o oxigênio do ar (O2), formando dióxido de carbono (CO2), que é inofensivo para a camada de ozônio.
Incorreta. Outro mecanismo químico fantasioso. Os hidrocarbonetos não destroem os CFCs.

🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

Resumo do Raciocínio 🗒️
As reações químicas demonstram que os CFCs são prejudiciais porque a radiação UV na estratosfera quebra suas moléculas, liberando radicais de cloro que destroem cataliticamente o ozônio. A alternativa a esse problema foi substituir os CFCs por outros gases que pudessem atuar como propelentes. Os hidrocarbonetos como butano e propano cumprem essa função e, por não conterem cloro em sua estrutura, não participam do ciclo de destruição da camada de ozônio.

Gabarito Reafirmado 🏅
A alternativa correta é a A.

Resumo Final para Revisão 🔑
Lembre-se: o vilão da camada de ozônio é o CLORO liberado pelos CFCs. A solução foi encontrar um substituto que fizesse o mesmo trabalho (propelente) sem ter cloro. Os hidrocarbonetos (só carbono e hidrogênio) foram a escolha.