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.
No gráfico, qual solvente apresenta taxa média de aquecimento mais próxima de zero, no intervalo de 0 s a 40 s?
A) H2O
B) CH3OH
C) CH3CH2OH
D) CH3CH2CH2OH
E) CH3CH2CH2CH2CH2CH3
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução
- Físico-Química (Interação entre radiação eletromagnética e matéria, constante dielétrica)
🔢 Nível da Questão
🔹 Médio
✅ Gabarito
Alternativa E) CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃ (n-hexano)
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
A questão apresenta um gráfico que mostra o aquecimento de diferentes solventes quando submetidos à radiação de micro-ondas. O comando pede para identificar o solvente com a menor taxa de aquecimento médio no intervalo de 0 a 40 segundos.
🔑 Palavras-chave:
- Aquecimento por micro-ondas → Depende da interação entre a radiação eletromagnética e o material.
- Dipolo elétrico da molécula → Substâncias polares absorvem melhor a energia das micro-ondas.
- Constante dielétrica → Influencia a capacidade de interação com o campo elétrico das micro-ondas.
💡 Objetivo da questão: Determinar qual dos solventes tem a menor absorção de energia das micro-ondas, resultando em menor taxa de aquecimento.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
Como ocorre o aquecimento por micro-ondas?
O forno de micro-ondas aquece substâncias por interação entre a radiação eletromagnética e moléculas polares. Esse tipo de aquecimento ocorre devido à absorção de energia pelo dipolo elétrico das moléculas.
📌 Moléculas polares, como a água (H₂O), têm alta capacidade de absorver micro-ondas, pois seus dipolos elétricos giram rapidamente em resposta ao campo oscilante da radiação. Isso gera atrito molecular e, consequentemente, calor.
📌 Moléculas apolares, como os hidrocarbonetos (hexano), não interagem fortemente com o campo elétrico das micro-ondas, resultando em menor aquecimento.
🔹 Resumo sobre absorção de micro-ondas:
✔ Substâncias polares (ex.: água, etanol) absorvem bem micro-ondas e aquecem rápido.
✔ Substâncias apolares (ex.: hidrocarbonetos) absorvem pouco micro-ondas e aquecem devagar.nopartículas giram continuamente dentro da célula devido ao campo magnético alternado, gerando atrito.
✏ Passo 3: Tradução e Interpretação de Texto
O enunciado explica que o aquecimento por micro-ondas ocorre devido à interação entre a radiação e o dipolo elétrico das moléculas.
🔍 Frases-chave do enunciado:
- “O aquecimento por micro-ondas ocorre por causa da interação da onda eletromagnética com o dipolo elétrico da molécula.”
- “O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.”
📌 Interpretação: Quanto mais polar for a molécula, mais intensa será sua interação com as micro-ondas e mais rápido será o aquecimento. Portanto, precisamos identificar o solvente menos polar, pois ele terá a menor taxa de aquecimento.
🔍 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
Agora, analisamos o gráfico e os solventes:
✔ Água (H₂O) → Molécula altamente polar → Aquece rápido.
✔ Metanol (CH₃OH) → Polar, mas menos que a água → Aquece rápido.
✔ Etanol (CH₃CH₂OH) → Também polar, mas menor absorção que o metanol → Aquece rápido.
✔ Propanol (CH₃CH₂CH₂OH) → Polar, mas menos que etanol → Aquece moderadamente.
✔ n-Hexano (CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃) → Apolar → Aquece muito lentamente.
📌 Conclusão: O solvente com a menor taxa de aquecimento é o n-hexano, pois é apolar e não absorve micro-ondas de maneira significativa.
✨ Passo 5: Análise das Alternativas
Agora, vamos avaliar cada alternativa com base no que foi explicado:
❌ (A) H₂O (água)
✖ Errada! A água é a substância mais polar, logo, absorve fortemente micro-ondas e aquece muito rápido. Para estar correta, deveria ser um solvente apolar.
❌ (B) CH₃OH (metanol)
✖ Errada! O metanol é um álcool pequeno e polar, o que faz com que absorva micro-ondas relativamente bem e aqueça rapidamente.
❌ (C) CH₃CH₂OH (etanol)
✖ Errada! O etanol também é polar, embora menos que o metanol, e aquece significativamente no forno de micro-ondas.
❌ (D) CH₃CH₂CH₂OH (propanol)
✖ Errada! O propanol é polar, mas sua absorção de micro-ondas ainda é significativa, resultando em aquecimento notável.
✅ (E) CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃ (n-hexano)
✔ Correta! O n-hexano é um hidrocarboneto apolar, o que significa que ele não interage bem com micro-ondas e, portanto, aquece muito lentamente.
📌 Alternativa correta: E) CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃ (n-hexano).
🎯Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Nesta questão, analisamos o mecanismo de aquecimento por micro-ondas, que depende da interação entre o campo eletromagnético e as moléculas do material. Substâncias polares absorvem energia mais eficientemente, enquanto substâncias apolares não interagem significativamente.
O hexano (CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃) é apolar e, portanto, tem a menor taxa de aquecimento sob irradiação de micro-ondas, o que explica a escolha da alternativa correta.
🔹 Resumo final:
- Micro-ondas interagem melhor com moléculas polares.
- Solventes polares aquecem rapidamente.
- Solventes apolares absorvem pouco e aquecem lentamente.
- O solvente menos afetado pelo aquecimento é o n-hexano.
- Alternativa correta: E.
