No Brasil e no mundo têm surgido movimentos e leis para banir o uso de sacolas plásticas, em supermercados, feitas de polietileno. Obtida a partir do petróleo, a matéria-prima do polietileno é o gás etileno, que depois de polimerizado dá origem ao plástico, composto essencialmente formado pela repetição de grupos —CH2—. O principal motivo do banimento é a poluição, pois se estima que as sacolas levam cerca de 300 anos para se degradarem no meio ambiente, sendo resistentes a ataques químicos, à radiação e a microrganismos.
O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se degradarem é que suas moléculas
A) apresentam muitas insaturações.
B) contêm carbono em sua composição.
C) são formadas por elementos de alta massa atômica.
D) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes.
E) têm origem no petróleo, que é uma matéria-prima não renovável.
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Química Orgânica (Hidrocarbonetos Saturados)
- Polímeros
- Ligações Químicas (Ligação Covalente)
🎯 Tema/Objetivo Geral: Relação entre a estrutura molecular de um polímero e sua estabilidade química/degradabilidade.
🎯 Nível da Questão: Médio – A questão é considerada de nível médio pois, embora trate de um tema do cotidiano, exige que o aluno diferencie corretamente entre várias propriedades moleculares. É preciso não apenas saber o que é um polímero, mas também entender por que sua estrutura específica (longa, saturada, com ligações fortes) o torna tão resistente, evitando cair em armadilhas que confundem origem (petróleo) ou composição (carbono) com reatividade.
✅ Gabarito: D) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes. A alternativa está correta porque a grande estabilidade do polietileno se deve à combinação de cadeias moleculares gigantescas com a força e a baixa reatividade das ligações covalentes simples C-C e C-H.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial 📌
“O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se degradarem é que suas moléculas”
O que está sendo pedido?📌
A questão pede para identificarmos a característica estrutural das moléculas de polietileno que explica por que elas são tão resistentes e demoram tanto para se decompor no meio ambiente.
Objetivo Cristalino 📌
Nosso objetivo é apontar a razão química fundamental para a alta estabilidade (baixa reatividade) do polímero que forma as sacolas plásticas.
Pergunta de Atenção ✔
Você já se perguntou por que uma folha de papel ou uma casca de banana se desfazem em semanas na natureza, enquanto uma sacola plástica parece ficar intacta por anos? A resposta está na “espinha dorsal” química de cada material!
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
explicação de termos📌
Para resolver este mistério químico, precisamos entender alguns conceitos:
- Polímero:
- Explicação: Imagine um colar de contas muito, muito longo. O polímero é o colar inteiro. Cada “conta” individual é uma molécula pequena chamada monômero. No caso do polietileno, o monômero é o gás etileno (CH₂=CH₂). A polimerização é o processo de unir milhares dessas contas para formar o colar.
- Impacto: O fato de ser uma molécula gigante (macromolécula) já a torna mais difícil de ser “atacada” e quebrada.
- Ligação Covalente:
- Explicação: É o tipo de ligação química que forma a “espinha dorsal” e as “costelas” da molécula de polietileno. Ela acontece quando dois átomos compartilham elétrons.
- Exemplo: Pense em dois amigos segurando o mesmo livro com muita força. É uma união estável e que exige muita energia para ser desfeita. As ligações carbono-carbono (C-C) e carbono-hidrogênio (C-H) são exemplos de ligações covalentes fortes.
- Hidrocarboneto Saturado vs. Insaturado:
- Explicação:
- Saturado: Uma molécula que possui apenas ligações simples entre seus átomos de carbono (C-C). Os alcanos são o exemplo clássico. Essas ligações são muito estáveis e pouco reativas.
- Insaturado: Uma molécula que possui pelo menos uma ligação dupla (C=C) ou tripla (C≡C). Essas ligações múltiplas são “pontos de reatividade” ou “pontos fracos” onde as reações químicas ocorrem com mais facilidade.
- Importante: O polietileno é um hidrocarboneto saturado, pois a ligação dupla do monômero etileno se quebra para formar a longa cadeia de ligações simples.
- Explicação:
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada 📌
O texto nos conta que as sacolas plásticas são feitas de uma corrente gigante formada pela repetição de -CH₂-. Isso é polietileno. A natureza, através de microrganismos ou reações químicas, não consegue “desmontar” essa corrente facilmente. A pergunta é: por quê? O que há na estrutura do polietileno que o transforma em uma “fortaleza molecular” quase impenetrável?
Estratégia Geral 📌
Nossa estratégia será analisar a estrutura do polietileno (é longo? é saturado? que ligações tem?) e conectar essas características estruturais com o conceito de estabilidade química. Em seguida, usaremos essa análise para julgar qual das alternativas descreve corretamente a causa dessa estabilidade.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Passo a Passo Detalhado 📌
Vamos desmontar a molécula de polietileno de forma lógica:
- Tamanho: É um polímero. Por definição, sua molécula é muito longa, composta por milhares de unidades repetidas. Quebrar uma molécula tão grande exige quebrar inúmeras ligações.
- Tipo de Ligações: A cadeia é formada por -CH₂-CH₂-CH₂-… Isso significa que a “espinha dorsal” da molécula é uma sequência de ligações simples carbono-carbono (C-C), e cada carbono está ligado a hidrogênios por ligações simples carbono-hidrogênio (C-H).
- Natureza das Ligações: Tanto a C-C quanto a C-H são ligações covalentes fortes e estáveis. Elas não se rompem com facilidade.
- Reatividade Química: Como a molécula só possui ligações simples, ela é saturada. Não há ligações duplas ou triplas que possam servir como “portas de entrada” para reações químicas ou para as enzimas dos microrganismos que realizam a decomposição.
- Conclusão Combinada: Juntamos os dois fatores principais: a molécula é (1) extremamente longa e (2) formada exclusivamente por ligações covalentes fortes e pouco reativas. Essa combinação cria uma estrutura quimicamente inerte e, portanto, muito resistente à degradação.
Verificação Intermediária 📌
Nosso raciocínio faz todo o sentido. A estabilidade de uma molécula depende diretamente da força de suas ligações e da ausência de pontos reativos. O polietileno se encaixa perfeitamente nesse perfil de alta estabilidade.
Possível armadilha ❓/ ✔
A principal armadilha é a alternativa A, que fala de insaturações. Você pode ter se lembrado que o polietileno vem do etileno, e o etileno tem uma ligação dupla (é insaturado). A armadilha é pensar que a insaturação permanece no polímero. Mas é justamente a quebra dessa ligação dupla que permite que os monômeros se unam para formar a longa cadeia de ligações simples do polímero!
Fechamento e expectativa
Concluímos que a resistência do polietileno vem de suas moléculas serem muito longas e terem ligações fortes. Esperamos encontrar uma alternativa que combine exatamente esses dois pontos.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
Listagem das Alternativas
A) apresentam muitas insaturações.
B) contêm carbono em sua composição.
C) são formadas por elementos de alta massa atômica.
D) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes.
E) têm origem no petróleo, que é uma matéria-prima não renovável.
Justificativa Individual
- 🔴 A) apresentam muitas insaturações: Incorreta. É exatamente o contrário. O polietileno é um polímero saturado, com apenas ligações simples. As insaturações (ligações duplas/triplas) na verdade aumentam a reatividade e facilitariam a degradação.
- 🔴 B) contêm carbono em sua composição: Incorreta. Isso é verdade, mas não é a razão da estabilidade. O açúcar, o papel e nosso próprio corpo contêm carbono e se degradam facilmente. A presença de carbono por si só não significa nada sobre a degradabilidade.
- 🔴 C) são formadas por elementos de alta massa atômica: Incorreta. O polietileno é formado por carbono (massa atômica ~12 u) e hidrogênio (massa atômica ~1 u), que são elementos muito leves. A estabilidade vem da força das ligações, não da massa dos átomos.
- 🟢 D) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes: Correta. Esta alternativa descreve perfeitamente os dois fatores chave que explicam a estabilidade do polietileno: o grande tamanho da cadeia polimérica (muito longas) e a alta energia das ligações covalentes simples C-C e C-H (ligações fortes).
- 🔴 E) têm origem no petróleo, que é uma matéria-prima não renovável: Incorreta. Isso confunde a origem do material com suas propriedades químicas. A origem (renovável ou não) não determina a velocidade de degradação. A madeira é renovável e também pode ser muito resistente dependendo do tipo.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio 📌
A extrema durabilidade das sacolas plásticas é explicada pela química do polietileno: suas moléculas são cadeias gigantescas (macromoléculas) conectadas exclusivamente por ligações covalentes simples (C-C e C-H), que são fortes, estáveis e pouco reativas.
Gabarito Reafirmado 📌
A alternativa correta é a D) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes.
Resumo Final para Revisão 🔍
Para fixar: a resistência de um polímero como o polietileno é uma combinação de tamanho (muito grande) e estrutura (ligações fortes e saturadas). É uma verdadeira fortaleza em escala molecular.
