Questão 94, caderno azul do ENEM 2023 – DIA 2

Em uma indústria, o controle da dureza da água é importante quando ela é utilizada em caldeiras, uma vez que sais pouco solúveis, formados a partir de sulfatos e carbonatos, podem acumular-se no interior das tubulações, causando obstruções. Para avaliar a água utilizada nessa indústria, foram realizados testes de qualidade que consideraram os seguintes parâmetros:

Qual teste deve ser considerado para controlar aformação desse tipo de obstrução de tubulações?

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

e) 5

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão

Química Inorgânica (Sais e Solubilidade).
Química Ambiental (Tratamento de Água e Dureza da Água).
Reações de Precipitação.

Tema/Objetivo Geral:
Identificar o parâmetro químico responsável pela Dureza da Água. Compreender que íons específicos (cátions alcalino-terrosos) reagem com ânions (sulfatos/carbonatos) formando precipitados insolúveis que entopem máquinas e tubulações.

Nível da Questão:
Médio.
Justificativa: O aluno precisa conhecer o conceito de “água dura”. Embora o texto dê dicas sobre sais pouco solúveis, a conexão direta entre “dureza” e “cálcio/magnésio” é um conhecimento específico de química.

Gabarito:
Letra A – 1 (Cálcio).
Resumo: A dureza da água é causada pela alta concentração de íons Cálcio (Ca²⁺) e Magnésio (Mg²⁺). Esses cátions reagem com carbonatos ou sulfatos, formando pedras (incrustações) dentro dos canos. Medir o cálcio é medir o potencial de entupimento.

Resolução Passo a Passo

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

A Missão:
O texto descreve um problema: obstrução de tubulações causada por sais pouco solúveis em caldeiras.
O texto também dá o nome do culpado: a dureza da água.
A pergunta é: Qual dos 5 testes da tabela serve para medir essa tal de “dureza”?

A Analogia Central (O Pedreiro Invisível):
Imagine que dentro da água existem “pedreiros invisíveis” (íons) carregando sacos de cimento. Enquanto a água corre fria, eles ficam quietos. Mas quando a água esquenta na caldeira, eles começam a construir muros dentro do cano, entupindo tudo.
Esses pedreiros são o Cálcio e o Magnésio. A “dureza” é a contagem de quantos pedreiros tem na água. A questão quer que você identifique o nome do pedreiro na lista.

Nosso Plano de Ataque:

Definir quimicamente o que é “água dura”.
Identificar os íons causadores (Ca²⁺ e Mg²⁺).
Procurar esses íons na tabela.

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

Vamos usar a Ficha Técnica da Água Dura:

Definição: Água com alto teor de cátions metálicos divalentes, principalmente Cálcio (Ca²⁺) e Magnésio (Mg²⁺).
A Reação do Crime (Incrustação):
Quando a água esquenta, o equilíbrio químico muda e o cálcio se junta com o carbonato para formar calcário sólido.
Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → CaCO₃(s) (Precipitado / Pedra).
Consequência: Esse sólido (CaCO₃) gruda na parede do tubo, diminui o fluxo e isola o calor (a caldeira gasta mais energia e pode explodir).

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Vamos analisar a tabela de testes com o olhar de um químico industrial.

Teste 1: Cálcio. O cálcio é um metal alcalino-terroso. Ele forma sais insolúveis como o Carbonato de Cálcio (CaCO₃) e Sulfato de Cálcio (CaSO₄). É o principal suspeito da dureza.
Teste 2: Cloreto. Cloretos (como o de sódio, sal de cozinha) são geralmente muito solúveis. Eles não costumam entupir canos (embora causem corrosão, não é o foco de “obstrução por sais insolúveis”).
Teste 3: Turbidez. Mede a “sujeira” visível (barro, areia). É um problema físico, não químico de precipitação de sais dissolvidos.
Teste 4: Coliformes. Bactérias (cocô). Problema de saúde, não de entupimento mineral.
Teste 5: Sólidos sedimentáveis. Coisas que afundam sozinhas (areia). A dureza é causada por íons que estão dissolvidos (invisíveis) e só viram sólidos depois de aquecidos.

Conclusão: O único parâmetro que mede um componente químico capaz de formar a incrustação dura descrita no texto é o Cálcio.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO com a “Turbidez” ou “Sólidos”!
Muitos alunos pensam: “Se entope o cano, deve ser sujeira sólida, então é turbidez ou sólidos sedimentáveis”.
Erro! A água dura é límpida e transparente antes de entrar na caldeira. O “sólido” que entope o cano não estava lá antes; ele se formou quimicamente lá dentro a partir de íons dissolvidos (Ca²⁺). Por isso, filtrar sólidos (teste 5) não resolve. Você precisa medir o íon dissolvido (teste 1).

A Bússola (O Perfil do Culpado):

Síntese do raciocínio: A dureza é causada por íons cálcio e magnésio. O cálcio reage e vira pedra.
Expectativa: Devemos buscar “Cálcio” ou “Magnésio”.

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

a) 1 (Cálcio).

Análise: Perfeito. A dureza da água é definida, por convenção, como a concentração de carbonato de cálcio equivalente. O íon cálcio (Ca²⁺) é o reagente limitante para a formação do tártaro ou incrustação (CaCO₃) que obstrui as tubulações.
Conclusão: 🟢 Alternativa correta.

b) 2 (Cloreto).

Diagnóstico do Erro: Confusão de Propriedade.
Análise: Cloretos aumentam a condutividade e a corrosão, mas seus sais (CaCl₂, NaCl) são altamente solúveis em água, não causando entupimentos por precipitação.
Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.

c) 3 (Turbidez).

Diagnóstico do Erro: Confusão Físico-Química.
Análise: Turbidez refere-se à luz que não passa por causa de partículas suspensas. A água dura pode ser perfeitamente cristalina (baixa turbidez) e ainda assim causar incrustação química.
Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.

d) 4 (Coliformes totais).

Diagnóstico do Erro: Parâmetro Biológico.
Análise: Coliformes indicam contaminação fecal. É vital para água potável, mas irrelevante para a formação de pedras em caldeiras industriais.
Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.

e) 5 (Sólidos sedimentáveis).

Diagnóstico do Erro: Causa vs. Consequência.
Análise: Sólidos sedimentáveis são partículas que já existem e decantam. A incrustação da dureza é formada in loco (no local) por precipitação química. Uma água filtrada (sem sólidos sedimentáveis) ainda pode ser dura e entupir a caldeira.
Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Não se deixe enganar pela transparência da água. O cálcio é um “inimigo invisível” que constrói paredes de pedra onde deveria passar água.

Resumo-flash: ⚡
“Água Dura tem Cálcio: invisível no copo, vira pedra no cano.”

🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Sabe quando o chuveiro começa a entupir os furinhos ou a resistência queima rápido demais? Se você mora em região de água dura (com muito calcário no solo), a culpa é do Carbonato de Cálcio que se formou ali. O mesmo princípio vale para pedras nos rins: excesso de cálcio e oxalato formando cristais insolúveis no seu corpo.