Os combustíveis são materiais utilizados na produção de energia que, dependendo da sua composição, podem produzir diferentes substâncias. Por exemplo, numa queima completa, o hidrogênio se transforma em H2O; e o carbono, em CO2.
O quadro apresenta as entalpias de combustão de alguns combustíveis nas condições padrão.
Visando a redução do impacto ambiental, qual dos combustíveis listados libera maior quantidade de energia com menor produção de CO2?
A) Carbono.
B) Etino.
C) Propano.
D) Butano.
E) Octano.
✍ “Resolução Em Texto”
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Físico-Química (Termoquímica).
Estequiometria (Balanceamento de Equações).
Interpretação de Tabelas.
Tema/Objetivo Geral:
Calcular a eficiência ambiental de diferentes combustíveis, comparando a energia liberada com a quantidade de poluente (CO₂) produzido.
Nível da Questão
Médio.
Exige mais do que apenas ler a tabela. O aluno precisa criar um índice de eficiência (Energia ÷ CO₂) que não é dado explicitamente. Quem olha apenas para a coluna de “Energia” marca Octano e erra.
Gabarito
Letra C.
Ao calcularmos a razão de energia liberada por átomo de carbono, o Propano apresenta o melhor saldo energético para cada molécula de dióxido de carbono jogada na atmosfera.
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo:
A questão quer saber qual combustível é o “menos sujo” em relação ao benefício que traz. Ou seja: Qual deles me dá mais energia pagando o menor “preço” em CO₂?
Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine que o CO₂ é o “lixo” que você paga para jogar fora e a Energia é o “dinheiro” que você ganha.
Você quer o emprego que paga mais dinheiro por quilo de lixo produzido.
- Emprego A: Paga 100 reais e gera 1 kg de lixo. (Relação: 100 para 1).
- Emprego B: Paga 500 reais e gera 10 kg de lixo. (Relação: 50 para 1).
O Emprego A é melhor, mesmo pagando menos no total, porque é mais eficiente.
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Contar os Carbonos: Cada carbono na fórmula vira uma molécula de CO₂.
- Calcular a Razão: Dividir a Entalpia (Energia Total) pelo número de Carbonos (CO₂ Total).
- Comparar: Quem tiver o maior resultado vence.
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Precisamos da Estequiometria da Combustão Completa.
A regra é simples: Todo o Carbono do combustível vira CO₂.
Se a fórmula é C₃H₈, a queima produzirá 3 moléculas de CO₂.
A Fórmula da Eficiência Ambiental:
Eficiência = Energia Liberada (Entalpia) / Quantidade de CO₂ (Número de Carbonos)
- Quanto maior esse número, mais energia “limpa” (relativamente) estamos gerando.
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos calcular a eficiência de cada candidato usando os dados da tabela. (Ignoraremos o sinal negativo, pois ele só indica que a energia foi liberada).
1. Carbono (C):
- Energia: 394 kJ.
- Carbonos: 1.
- Eficiência: 394 / 1 = 394 kJ por CO₂
2. Etino (C₂H₂):
- Energia: 1300 kJ.
- Carbonos: 2.
- Eficiência: 1300 / 2 = 650 kJ por CO₂
3. Propano (C₃H₈):
- Energia: 2220 kJ.
- Carbonos: 3.
- Eficiência: 2220 / 3 = 740 kJ por CO₂
4. Butano (C₄H₁₀):
- Energia: 2878 kJ.
- Carbonos: 4.
- Eficiência: 2878 / 4 = 719,5 kJ por CO₂
5. Octano (C₈H₁₈):
- Energia: 5471 kJ.
- Carbonos: 8.
- Eficiência: 5471 / 8 = 683,8 kJ por CO₂
Análise dos Resultados:
O ranking de eficiência é:
1º Propano (740) 🥇
2º Butano (719)
3º Octano (683)
4º Etino (650)
5º Carbono (394)
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
Olhar apenas para a Entalpia Total.
Se você olhar rápido, verá o Octano com 5471 kJ e pensará: “Nossa, é muita energia! É esse!”.
Cuidado! Ele dá muita energia, mas polui 8 vezes mais que o carbono puro. A questão pede a relação benefício/custo (energia/CO₂), não o valor absoluto.
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: Calculamos a razão kJ/mol de Carbono para todos. O Propano apresentou o maior valor numérico.
- Expectativa: O gabarito é o Propano.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
A) Carbono.
Diagnóstico do Erro: Interpretação Simplista.
Análise: O aluno pode pensar que, por ter só 1 carbono, ele polui menos. Sim, gera pouco CO₂ por mol, mas gera pouquíssima energia (394). É o menos eficiente de todos.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
B) Etino.
Diagnóstico do Erro: Erro de Cálculo.
Análise: Eficiência de 650. Inferior aos alcanos (Propano, Butano, Octano). A alta proporção de Carbono para Hidrogênio no Etino (1:1) o torna menos eficiente energeticamente por carbono queimado comparado aos alcanos saturados.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
C) Propano.
Análise de Correspondência: Perfeita.
Análise: Com 740 kJ liberados para cada mol de CO₂ produzido, é o campeão de eficiência da lista.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
D) Butano.
Diagnóstico do Erro: Aproximação Incorreta.
Análise: Com 719,5 kJ, ele chega perto do Propano, mas perde. É um distrator forte para quem faz contas de cabeça arredondando muito.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
E) Octano.
Diagnóstico do Erro: Foco no Valor Absoluto.
Análise: O aluno marca essa porque é o maior número da tabela (5471). Esquece de dividir pelos 8 carbonos que ele joga na atmosfera.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
Frase de Fechamento:
A alternativa C é a correta pois o Propano oferece a maior taxa energética por átomo de carbono oxidado, maximizando a energia útil enquanto minimiza a pegada de carbono relativa.
Resumo-flash (A Imagem Mental):
Propano: O carro econômico que anda mais bebendo menos.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Note um padrão interessante: Quanto maior a proporção de Hidrogênio na molécula, mais limpo é o combustível.
- Carbono puro (C): Só polui.
- Metano (CH₄ – Gás Natural): Tem 4 H para 1 C. É o fóssil mais limpo que existe (não está na lista, mas ganharia de todos).
- Hidrogênio puro (H₂): Eficiência infinita (Zero carbono). É o combustível do futuro!
A queima do H₂ libera muita energia e vira água. A queima do C libera menos energia e vira CO₂. Por isso combustíveis com mais Hidrogênio são melhores.
