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COMVEST Comissão Permanente para os Vestibulares UNICAMP vestibular 2016 2ª Fase · QUÍMICA UNICAMP vestibular 2016 Introdução Como característica geral, a prova de Química se contextualizou em problemas no segmento CTSA, sendo que na maioria das questões, as respostas aos itens "explicitavam" a solução de problemas mencionados no texto introdutório da questão. Outro ponto importante da prova é que, em larga escala, as informações no próprio enunciado já "eram" a resolução do item. Algumas vezes não era necessário nenhum conhecimento químico adicional, bastando ler e transcrever as informações do modo apropriado. Em outros casos em que o conhecimento químico é exigido, normalmente é um conhecimento bem elementar e fundamental, como saber que um aumento de pH significa a retirada de H do meio (diminuir a concentração). Apesar do número limitado de questões, a prova consegue contemplar a linguagem científica como equações, figuras e gráficos, e a transcrição de informações. Na medida do possível, e sem prejuízo da contextualização dos temas, os itens a e b de cada questão procurar ser independentes, para contemplar o máximo possível do programa de Química no vestibular da Unicamp. Questão 1 A figura abaixo apresenta três ilustrações cômicas que remetem a interferências antrópogênicas no meio ambiente, que podem levar a consequências trágicas que inviabilizariam a continuidade da vida na Terra. A) Dê o nome do problema ambiental enfatizado em cada uma das situações A, B e C, retratadas na figura. b) Dos problemas ambientais apontados na figura, identifique o que está, atualmente, mais em evidência e indique uma possível solução para minimizá-lo. Objetivo da Questão O conhecimento necessário para a resolução desta questão remete ao item do programa que trata de noções gerais sobre a composição, a utilização de recursos naturais da crosta terrestre, da atmosfera, da biosfera e da hidrosfera e as consequências dessa utilização. O item a requer conhecimento relativo aos problemas ambientais decorrentes da atividade humana e o item b indaga sobre possíveis formas de contornar um dos problemas, no caso, o aquecimento global. Para responder ao item a, é preciso ter conhecimento de tais questões e para responder ao item b é necessário ter conhecimento relativo ao desenvolvimento científico e tecnológico. O conhecimento exigido na questão pertence à área de Ciências com um todo, ou seja, não é específico de apenas uma delas. Trata-se de uma questão totalmente inserida no contexto do cotidiano e, portanto, já é, por si só, um exemplo prático de aplicação do conhecimento. Respostas Esperada a) (2 pontos) Para responder a esse item era necessário que o candidato reconhecesse os pontos mais significativos em cada desenho e não se dispersassem com detalhes menos importantes. Na figura A, chama a atenção a situação do pinguim e do urso polar equilibrando-se no pouco que sobrou das geleiras, evidenciando o fenômeno do aquecimento global, enquanto a vaquinha se faz de rogada e afirma que nada pode fazer, baseando-se no fato Provas Comentadas • Química • 2ª Fase 2ª Fase • QUÍMICA De que sabe que o seu pum contém gás metano, um gás que tem larga contribuição ao aquecimento global, mas que essa produção de gás é algo fora de seu controle. O sol brilhando, o pum da vaca, o derretimento das geleiras convergem para o mesmo problema ambiental, que é o aquecimento global. Na situação B, observa-se uma sequência de dois desenhos em que, após furar uma nuvem com um spray, o dragão recebe de volta algo lançado pelo sol, que acaba queimando sua cabeça. O detalhe importante no desenho é que o sol lança algo que atravessa o mesmo buraco na nuvem provocado pelo spray do dragão, indicando a consequência da atitude do personagem. A análise da figura exige que se interprete o buraco na nuvem como a destruição da camada de ozônio pelo uso de spray à base de CFC, enquanto a chama que o sol lança deve ser interpretada como a radiação ultravioleta que atravessa e atinge os seres vivos (dragão). Na situação C, os dois personagens estão olhando para cima, observando os poucos pingos de água que caem. Mas o detalhe importante é a representação de que restou de um veículo, ou seja, a carroceria derretida e os pneus intactos. Tudo isso remete à chuva ácida, que atacaria a lataria do automóvel, feita de metal, e não os pneus. Com base no exposto, pode-se afirmar que os problemas ambientais retratados nas situações dadas são: A — aquecimento global; B — destruição da camada de ozônio e C — chuva ácida. b) (2 pontos) O aquecimento global é o problema ambiental que está, atualmente, em maior evidência. Possíveis soluções para minimizá-lo seriam: considerar que poderia citar apenas entre as possibilidades apontadas: mudança da matriz energética; diminuição das fontes fósseis de energia; diminuição ou eliminação de queimadas; diminuir a utilização de veículos movidos a derivados do petróleo substituindo-os por veículos movidos a biocombustíveis ou outra fonte de energia; utilizar os gases emitidos pelos industriários. Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos foi de 1,52 no item a e 1,31 no item b, totalizando 2,8 pontos em 4 possíveis. Este desempenho dos candidatos permite classificar a questão como fácil. Comentários Gerais Essa questão trata de problemas ambientais, de uma forma bem geral. O conhecimento nela exigido é bem divulgado nos meios de comunicação e também em materiais didáticos e em sala de aula. A questão não entra na discussão do fenômeno ambiental e cobra conhecimentos bem básicos sobre o assunto. O item a da questão pede que se identifique três problemas ambientais, a partir de ilustrações clássicas. As ilustrações são uma forma bem interessante de ensinar os alunos, e a questão, de fato, via de regra, mostra uma forma cômica de apresentar o tema, sem deixar de lado a seriedade que o problema exige. Para responder ao item a é necessário que se observem os pontos mais significativos de cada desenho, não se esquecendo de que a ação desenvolvida na figura é considerada como tal. Dos problemas retratados na questão, os candidatos tiveram mais dificuldade, ou apresentaram maior confusão, em relação ao aquecimento global (ilustração A), dando como uma de suas causas a destruição da camada de ozônio. Devido à falta de água que ocorreu em região sudeste em 2014 e 2015, muitos candidatos indicaram, erroneamente, que o problema enfatizado na ilustração C como falta de chuva. Embora a pequena quantidade de gotas permita uma interpretação desse tipo, um olhar mais apropriado da ilustração observa que parte do carro sofreu um processo de corrosão, enquanto os pneus estão preservados. Outros candidatos afirmaram que a ilustração C representa o excesso de chuva ocorrido recentemente na região sudeste, afirmando que a ilustração mostrava um carro inundado pela água. Essa interpretação, além de ser logicamente contrária ao número de gotas, também reteve a falta de observações do candidato para eventos dessa natureza. O que mais se vê em noticiário envolvendo excesso de chuva, são carros boiando em avenida e sendo levados pela viela. Muitos candidatos também interpretaram a ilustração A como a chuva ácida, alegando que sua origem seria em carros, ou gases cósmicos eliminados pela combustão mono. Em geral, mesmo reconhecendo os problemas ambientais retratados nas figuras, muitos candidatos não fizeram uma ligação na questão. A impressão que fica é que esse tipo de material não é utilizado com regularidade na escola, se tratar do ensino de Química, que, se utilizado, até então introduziu uma técnica mais adequada de interpretação. O item b exige que se reconheça que o problema ambiental global mais evidente atualmente é o retratado na ilustração A, ou seja, o aquecimento global. A 2ª Fase • QUÍMICA maior falha detectada nas respostas se associou aos candidatos que identificaram corretamente o aquecimento global (efeito estufa), mas não propuseram uma solução específica para o problema. Muitos optaram por sugerir uma diminuição na emissão de CO2. Na realidade, essa é a meta geral de qualquer sugestão, já que a emissão de CO2 é a causa final. No entanto, o que se espera de sugestão é uma ação concreta, como mudanças na matriz energética, o uso de combustíveis renováveis, diminuição dos rebanhos, etc. O desempenho dos candidatos nessa questão, comparativamente com as outras questões de Química, foi o melhor. Questão 2 De modo simplificado, pode-se dizer que o parâmetro VO2 máximo representa a capacidade orgânica máxima de um indivíduo absorver, transportar e utilizar o oxigênio do ar atmosférico para a produção de energia via aeróbia. Esse parâmetro pode ser informado para um indivíduo como um todo (mL O2/min) ou por massa corporal (mL O2/kg min). O gráfico a seguir mostra valores médios de VO2 máximo para várias faixas etárias, para os homens (H) e mulheres (M) ativos (A) e sedentários (S). As faixas etárias são: 1 (15 a 24 anos), 2 (25 a 34 anos), 3 (35 a 44 anos), 4 (45 a 54 anos), 5 (55 a 64 anos) e 6 (65 a 74 anos). [a) (2 pontos) Na maioria das competições esportivas, homens e mulheres são separados considerando-se que eles não possuem a mesma condição orgânica, de acordo com os informações fornecidas, existe condição na qual homens e mulheres poderiam competir em igualdade esportiva, levando em conta somente o VO2 máximo? Justifique, trazendo ao menos duas possibilidades diferentes, e considerações sobre o valor do VO2 máximo disponibilizado. b) (2 pontos) Ao considerar uma mulher ativa, que pesa 58 kg e se que encontra na faixa etária 4, é possível calcular quantos litros de O2 são consumidos em uma hora uma pessoa com características assim descritas considerando o valor de XO? Justifique, levando em consideração um valor de oxigênio igual a 25 L mol−1. Objetivo da Questão O conhecimento necessário para a resolução desta questão remete ao item do programa que trata de massas atômicas, massas molares e quantidade de substância. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de observar e descrever fenômenos, de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos, além de ler e interpretar gráficos. A questão 1 já é um exemplo de aplicação do conhecimento exigido. Esse tipo de assunto costuma ser retratado em áreas como biologia, bioquímica e na área esportiva e médica. Aliás, a questão foi inspirada em resultados de uma pesquisa da área esportiva, feita por um profissional da área médica. Resposta Esperada a) (2 pontos) Sim, existem condições nas quais homens e mulheres poderiam competir igualmente, levando em conta somente o VO2 máximo. Há duas possibilidades para justificar a resposta: uma, considerando que os competidores sejam da mesma faixa etária e outra e outra e outra dois gêneros, explicitando-se as faixas etárias a que pertencem homem e mulher. Nesse caso, seriam necessárias duas condições possíveis: 1. Para uma mesma faixa etária, a condição seria homens sedentários competirem com mulheres ativas, ambos com idade entre 15-24 anos. 2. Para faixas etárias diferentes, pode-se tomar qualquer valor de VO2 (reta paralela ao eixo Y que intercepção primordial aqui se dá com o conhecimento necessário ao item. b) (2 pontos) Assumindo um fabricante produção de um grau de VO2, máximo para uma mulher ativa, de 31 mL O2/kg min. O volume de O2 consumido seria 107 g/L. 2ª Fase • QUÍMICA Volume de oxigênio= VO2 x massa corporal x tempo= 31 x 58 x 60 = 107.9 L Considerando o volume molar do O2 (32 g/mol igual a 25 L mol−1, Massa de oxigênio= (volume de O2 X massa molar de O2)/volume molar O2 Massa de oxigênio= 107,9 x 32 / 25= 138.1 g Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos no item a foi de 1,76 e no item b foi de 1,08, totalizando 2,8 pontos em quatro possíveis. Observa-se que o desempenho dos candidatos no item a foi superior ao do item b, o que pode ser um indicio da maior familiaridade dos alunos com gráficos do que com cálculos envolvendo quantidade de matéria. O total de pontos alcançados pelos candidatos permite classificar esta questão como fácil e, coincidentemente, o desempenho dos candidatos nesta questão foi o mesmo observado na questão 1. Comentários Gerais Essa questão requer conhecimento de cálculo de quantidades com massa e volume, exigindo, assim, conhecimento sobre massa molar, quantidade de matéria, comportamento de gases. Além disso, a questão exige habilidade de leitura e interpretação de informações a partir de gráfico. Para solução do item a não é necessário nenhum conhecimento químico específico, apenas habilidade de leitura e interpretação de gráfico. A maior dificuldade dos candidatos desse item ocorreu na sua forma de exposição. Muito frequentemente, observou-se que o candidato entendia como analisar o problema, mas no momento de articular a resposta, cometia falhas. Indicava, por exemplo, em dado valor de VO2, igual para os dois gêneros possível de resposta para sua resolução já se encontra descrita no texto introdutório da questão. Nesse texto, define-se o que é VO2 máximo, e se pergunta exatamente isso se ao exigir que se determine uma condição de que os VO2 são iguais para os homens e mulheres. Notou-se que trazia à ideia “existiria alguma condição em que homens e mulheres teriam a mesma capacidade orgânica máxima de absorver, transportar e utilizar o oxigênio." O que não está equacionado é uma transcrição do texto que tema que verader para que, se o VO2 é igual para os dois gêneros, poderiam competir igualmente sem serem separados. A necessidade maior do candidato antes mesmo lê e traçar a posição em que as duas curvas (HES M), e outra forma de selecionar o influenziam a resolução em ↑. Atualmente, de posse menos dessa forma, dois gêneros pegava e uma outra parte de exemplificação e, número que fez observado a faixa pequena de gêneros e trace uma reta paralela ao eixo X neste valor de eixos que NÃO de um se encontra às vezes mesmo expos to a faixa etária de X e nos dois grupos de mulheres, com idades mais à curva consumidores de VO2 do limite traçar duas faixas de observação previamente para valores de faixas do falllismos implicava erro. Como se trata de encontrar um valor a partir de idosos seria item, esse tipo de erro não necessariamente nem termina lógica previsão muito importante, pois se trata de um "processo”, diferentemente do cálculo que é apenas um “produto final”. Questão 3 Já fez prato de feijão brasileiro alguém pedir um “prato quente” na Bahia e se dar mal. Se você come algo muito picante, senção provocada pela presença da capsaicina (fórmula estrutural mostrada a seguir) no alimento, logo toma úmido que dará eliminar essa sensação. No entanto, nem sempre isso adiantada, pois logo em seguida você passa a sentir o mesmo ardor. Provas Comentadas • Química • 2ª Fase 2ª Fase • QUÍMICA Existem dois tipos de pimenta em conserva, um em que se usa vinagre e sal, e outro em que se utiliza óleo comestível. Comparando-se os dois tipos, observa-se que o óleo comestível se torna muito mais picante que o vinagre. Em vista disso, o que seria mais eficiente para eliminar o ardor na boca provocado pela ingestão de pimenta: vinagre ou óleo? Justifique sua escolha baseando-se apenas nas informações dadas. Durante uma refeição, a ingestão de determinados líquidos nem sempre é palatável; assim, se o “prato quente” também estiver muito salgado, a ingestão de leite faz desaparecer imediatamente as duas sensações. Baseando-se nas interações químicas entre os componentes do leite e os condimentos, explique por que ambas as sensações desaparecem após a ingestão do leite. Lembre-se que o leite é uma suspensão constituída de água, sais minerais, proteínas, gorduras e açúcares. Objetivo da Questão Item do programa contemplado nesta questão: Interações intermoleculares, equilíbrios envolvendo ácidos e bases e solubilidade, química de compostos orgânicos, reconhecimento de funções orgânicas, noções gerais sobre hidratos de carbono, lipídeos, proteínas e enzimas. Na resolução, o candidato deveria ser capaz de observar e descrever fenômenos e de utilizar modelos para descrever tais fenômenos. A questão já se insere num contexto prático de aplicação direta do conhecimento adquirido. É importante ressaltar que a contextualização não se dá com exemplo fiel do como deve ser feita: desde um exemplo real e cotidiano, oferece elementos que ajudam a visualizar a situação, aponta soluções de modo não específico e pede que se comente a resposta, com base apenas em conhecimento científico. É uma pena que nem sempre é possível ensinar, aprender ou perguntar dessa forma. Resposta Esperada a) (2 pontos) O óleo seria mais eficiente no alívio da ardência. De acordo com as informações dadas, o óleo, em contato com a capsaicina, torna-se mais picante que o vinagre, o que indica que há mais capsaicina dissolvida no óleo do que no vinagre. Conclui-se, portanto, que o óleo removeria mais intensamente a sensação de ardor (solubilizaria melhor a capsaicina). b) (2 pontos) Ambas as sensações (salgado e picante) desaparecem porque a água presente no leite dissolve ou arrasta os íons do sal que estão em contato com a língua (dissolução), enquanto as gorduras presentes no leite fazem o mesmo com a capsaicina: os íons do sal interagem com a água por interações do tipo íon-dipolo e a capsaicina interage com as gorduras por interações de van der Waals. Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos no item a foi 0,89 e no item b 0,34, totalizando 1,23 pontos em 4 possíveis. Com base nesse desempenho dos candidatos, a questão foi considerada difícil. Além disso, a média do item a foi mais que o dobro daquela do item b, indicando que os candidatos entenderam e souberam explorar as informações do enunciado, mas tiveram dificuldade em utilizar o conhecimento químico adquirido para justificar as informações contidas no enunciado. 2ª Fase • QUÍMICA Comentários Gerais Essa questão envolve conhecimentos de solubilidade e sua interpretação em termos de interações intermoleculares. Este é um assunto extremamente importante sob todos os aspectos e deveria ser visto com muito mais carinho no estudo de Química. Quase que tudo que diz respeito à vida relaciona-se às interações intermoleculares, muito embora esse assunto seja tratado e ensinado como um outro qualquer. Em geral, a abordagem no ensino prioriza definições e classificações dos tipos de interações e dá menos valor ao que isso significa na relação causa/efeito em fenômenos muito importantes. O item a da questão exige apenas uma interpretação de dados relativos à solubilidade, sem necessidade de conhecimento específico. Observe-se que o texto informa o que ocorre em dois tipos de conserva de pimenta; mostra que há maior extração do princípio ativo no caso do óleo. O item a pede que se escolha entre o vinagre e o óleo para remover o ardor da pimenta e, em modo, elementos específicos, refere-se a escolha e a justificativa sejam dadas em função dos dados fornecidos. Isso significa que as informações contidas no texto do item a são suficientes para elaborar a resposta. Portanto, para responder corretamente basta perceber que o óleo remove melhor o princípio ativo da pimenta, então remove melhor o princípio ativo presente na boca (língua). Notar, ainda, que o item d do texto não poderia ser usado como elaborara a resposta, não há elementos para outro tipo de justificativa. Foi surpreendente observar que a maioria dos candidatos escolheu o vinagre para resolver o problema de ardência. As justificativas foram as mais diversas, mas todas elas envolviam, de alguma forma, o conceito de reação química entre o vinagre e a pimenta. Muitos candidatos tentaram associar a resposta com a possibilidade de reação química com a capsaicina, já que ela apresenta um grupo OH na ponta. Outros, simplesmente, acreditaram que por “ser um ácido” o vinagre (ácido acético) conseguiria “neutralizar” o ardor. E, frisar que muitos ainda insistem em associar o uso de certos antídotos, particularmente em casos, ao caráter ácido-base antagônicos do “veneno” e do antídoto, como se fosse possível, por exemplo, neutralizar os danos causados pela contusão de pele com ácido, aplicando diretamente no local, com ácido, aplicando diretamente no local uma solução de toques específicos. Para os entusiastas do perecimento, é importante telepender que, outros teriam efeitos, além disso, os antibióticos e ampexilina e outros teriam trazido mais os efeitos desejados e não fazem mal a ninguém. Assim, a resposta ao item b exige que se estabeleça uma relação de afinidade entre o o sal e a água do leite e entre a capsaicina e as gorduras do leite. Muitos candidatos associaram, erroneamente, o “alívio” da sensação salgada à presença de açúcares e o alívio do ardor às proteínas, justificando com possíveis “reações químicas”. Questão 4 A natureza fornece não apenas os insumos como também os subsídios necessários para transformá-los, de acordo com as necessidades do homem. Um exemplo disso é o couro de alguns peixes, utilizado para a fabricação de calçados e bolsas, que pode ser tingido com corantes naturais, como o extrato do crajíru, uma planta arbustiva que contém o pigmento natural mostrado nos equilíbrios apresentados a seguir. Esse pigmento tem a característica de mudar de cor de acordo com o pH. Em pH baixo, ele tem a coloração vermelha intensa, que passa a violeta à medida que o pH aumenta. 2ª Fase • QUÍMICA Complete o desenho no espaço de resolução, preenchendo os retângulos vazios com os símbolos H⁺ ou OH⁻, de modo a contemplar os aspectos de equilíbrio ácido-base em meio aquoso, de acordo com as informações químicas contidas na figura acima. Dentre as espécies I, II e III, identifique aquela(s) presente(s) no pigmento com coloração violeta e justifique sua escolha em termos de equilíbrio químico. Objetivo da Questão Esta questão envolve conhecimentos sobre compostos orgânicos e o reconhecimento de funções orgânicas. Envolve também conhecimentos de equilíbrio químico relativo a ácidos e bases. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de observar e descrever fenômenos, além de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos. O contexto já é um exemplo da aplicação de conhecimento em situação prática. Nesse caso, o conhecimento é utilizado apenas para explicar a situação prática e não para resolver algum problema associado ao processo. No contexto da questão, não há correlação com outra área do conhecimento, embora o fato explorado seja estudado em outras áreas do conhecimento, ou mesmo em outros campos da química. Resposta Esperada a) (2 pontos) Como se trata de um equilíbrio ácido-base, é preciso pensar em adição ou retirada de H⁺, como o próprio texto do item pede. Assim, basta que se olhe para as estruturas e se descubra quando a adição (retirada) do próton ou da hidroxila balancearia corretamente a carga e a massa em cada equilíbrio. b) (2 pontos) A coloração violeta aparece à medida que o pH aumenta, ou seja, quando se aumenta a concentração/quantidade de OH e o pH se torna básico. No equilíbrio mostrado no enunciado, as espécies I e III são as que predominam quando se aumenta a concentração de OH (aumento do pH do meio). Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos no item a foi de 1,39 e no item b foi de 0,54, totalizando 1,94 pontos em quatro possíveis. Este desempenho dos candidatos nos leva a classificar a questão como de dificuldade média. O desempenho dos candidatos no item a foi muito superior ao do item b, indicando, novamente, que os candidatos não têm dificuldade para interpretar as informações contidas nos enunciados das questões, mas têm dificuldade para justificá-las do ponto de vista químico. Neste caso específico, parece que eles se confundiram ao correlacionar pH baixo ou alto com maiores ou menores concentrações de H⁺ ou OH⁻, ou mudanças de pH provocadas pela adição de soluto. Na primeira fase, essa correlação foi exigida na questão interdisciplinar e o resultado foi muito bom. Esta diferença pode significar que em questões de múltipla escolha, em que relembrar é muito 2ª Fase • QUÍMICA importante, o candidato consegue fazer isso; no entanto, quando se exige que busque um conhecimento aprendido, a resposta já não ocorre da mesma forma. Comentários Gerais Essa questão exige conhecimentos de equilíbrio químico. O sistema químico é do tipo ácido-base e se aplica, no caso, ao equilíbrio de um cromáforo em meio aquoso. Cores naturais, muitas vezes apresentam esse comportamento cômico e por isso mesmo são utilizadas de formas diversas, como indicadores em alimentos ou mesmo em materiais de indumentária. O item a da questão exige uma leitura de fórmula estrutural (linguagem química), em que se observa a adição ou remoção do H⁺ em uma fórmula química. Para resolver o item corretamente, é preciso observar que as estruturas I e II se transformam na estrutura III pela adição de um ion H⁺. Isso pode ser inferido de duas formas; pela observação da transformação de um grupo –O⁻ em –OH, ou pela percepção de uma carga positiva na estrutura II, que não existia na figura I e na figura III. Como a resposta no item exige apenas o preenchimento de um quadro, não dá para tecer comentários sobre possíveis erros de candidatos. O que pode ser dito é que muitos candidatos que erraram não conseguiram perceber a inserção de carga positiva na estrutura com a adição do ion. Pode-se supor que esses candidatos nem sequer entenderam ou perceberam a lógica da resposta, já que a adição de um entendimento sobre (H⁺ ou OH⁻) em um desenho, necessariamente, exigiria a adição do outro ion (OH⁻ ou H⁺) no sentido inverso. Muitos candidatos que erraram o mesmo assim acertaram por H⁺ ou OH⁻, sem que isso tivesse relação ao conceito ácido-base, ou seja, “se uma estrutura química se transforma na outra por adição de carga, esta se transformará na prática em inversão do ácido-base”. Portanto, qualquer resposta que não seja a correta e que não contemple esse “antagonismo” entre H⁺ e OH⁻, denota total falta de conhecimento no assunto. O item b já traz aplicação do conceito de pH, ao mesmo tempo que fornece elementos para se pensar em sua resolução. Vale observar que o texto do item informa sobre a mudança de cor do cromato de acordo com o quanto se altera o pH. De certa forma, a resolução do item b, exige, novamente, uma leitura das informações, mantendo o seu ponto básico ao uso do caráter ácido-base do meio. O texto informa que em um pH baixo prevalece a cor vermelha, isso significa que a estrutura em que o H⁺ está presente é a que apresenta a coloração vermelha. Ilustramos isso estruturalmente I e III em coloração violeta. Muitos candidatos que acertaram o item b procuraram informações sobre o caráter ácido-base do cromato em sua própria estrutura química, erroneamente associando seu caráter à presença das hidroxilas na cadeia carbônica. Dessa forma, utilizaram atributos da estrutura (presença de hidroxilas) na explicação ou justificativa de propriedades que exigiam atributos diferentes. Em geral, os estudantes do ensino médio têm muita dificuldade em entender que o pH de um meio independe de todos os solutos presentes, e que seu valor pode ser alterado pela adição de um ou mais produtos. Assim, por exemplo, um aluno do ensino médio consegue entender que a adição de uma base ou um ácido em meio aquoso irá originar uma reação química de neutralização, mas tem dificuldade de verificar que essa adição, também leva, concomitantemente, a um aumento do pH do meio. Os estudantes erram até entender que a base reage com o ácido, consumindo-o, mas têm dificuldade em visualizar a questão da mudança do pH do meio. Questão 5 A 2,5-dimetoxi-4-bromoanfetamina, DOB, é um potente alucinógeno comercializado dentro de cápsulas, em doses de 1,5 mg. Essa quantidade é tão pequena que a droga é conhecida como “cápsula do vento” ou “cápsula da morte”. A literatura não traz informações sobre valores de dose letal, mas a ingestão de duas cápsulas da droga tem grandes chances de levar o usuário a uma overdose. a) Se o volume interno da cápsula em que se comercializa a droga é de 1,0 cm³, quanto vale a relação mᵠₒₓ/mₙ no interior da cápsula? Considere desprezível o volume ocupado pelo DOB sólido, considere a pressão interna de 100.000 Pa e a temperatura de 25°C. b) Imagine que um indivíduo ingere uma cápsula contendo 1,5 mg de DOB, ao mesmo tempo em que outro indivíduo ingere um comprimido contendo 10 mg de ecstasy. Baseando-se apenas no fato de que a meia-vida do DOB no organismo é de 12 horas e a do ecstasy é de 1,5 horas (uma hora e meia), qual dos dois indivíduos teria maior massa do princípio ativo da droga após 12 horas? Na figura apresentada no espaço para resolução, construa as curvas de decaimento das duas drogas no organismo para justificar sua resposta. Dados: 2ª Fase • QUÍMICA mₒₒ (massa de DOB); mᵠ (massa de ar no interior da cápsula); massa molar do ar = 29 g mol⁻¹; R = 8,3 Pa m³ K⁻¹ mol⁻¹; T/K = 273 + t/°C. Objetivo da Questão Essa questão menciona o conhecimento da equação geral dos gases ideais, além de conhecimento sobre cinética e tempo de meia-vida. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de representar graficamente um fenômeno previsto através de cálculos, ou seja, que fossem capazes de observar e descrever fenômenos, e de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos. Embora a questão seja relativa a um princípio ativo de uso de drogas ilegais, o mesmo tratamento se aplica ao consumo de qualquer droga ou medicamento. A opção pela droga se justifica pois a questão pode ter outros desdobramentos interessantes para a formação de um cidadão, já que fornece informações importantes para se avaliar um problema social. É importante informar que a droga DOB “não pegou”, justamente pelo fato de demorar a fazer o efeito desejado pelo usuário. Embora seja uma questão aplicada em uma prova de Química, seu contexto é muito mais importante em outras áreas, especialmente na área médica e de saúde. Essa foi a principal motivação da banca de química ao incluir essa questão na prova. É bom isso ser esclarecido. A questão também se insere no campo da Matemática, já que pede que se construa um gráfico a partir de dados numéricos. A construção de gráficos é uma habilidade importante a ser desenvolvida, na química é pouco utilizada, a não ser nas disciplinas de física e de matemática. Resposta Esperada a) (2 pontos) Determina-se inicialmente a quantidade (em mol) de ar na cápsula. Vₙ = 1,0 x 10⁻⁴ m³; P = 100.000 Pa ; T = 25 + 273 = 298 K ; R = 8,3 Pa m³ K⁻¹ PV = nRT ; nₙ = PV/RT ; nₙ = 4,0 x 10⁻³ mol Depois calcula-se a massa de ar na cápsula. Mₙ = nₙ x mₓ ; Mₙ = 1,17 mg relação m⁰⁹/mₙ =1,51/1,17 ; relação mᵠ/mₙ = 1,28 b) (2 pontos) Massa de DOB no indivíduo após 12 horas: 12 horas correspondem a uma meia vida (t½), portanto a quantidade de DOB será a metade da inicial, ou seja, 0,75 mg. Massa de ecstasy após 12 horas: 2ª Fase • QUÍMICA 12 horas correspondem a 8 meias-vidas (12/1,5) de ecstasy, portanto a quantidade de ecstasy será 1/2⁸ da quantidade inicial, ou seja, 1/256 da quantidade inicial, que corresponde a 10/256 mg. Portanto, a quantidade de ecstasy no indivíduo será de 0,04 mg. E, portanto, o indivíduo que ingeriu DOB terá maior massa do princípio ativo da droga. Graficamente temos: Desempenho dos candidatos Os candidatos alcançaram a média de 0,69 pontos no item a e 0,89 pontos no item b, totalizando uma média de 1,6 pontos em 4 possíveis. Esse desempenho permite classificar a questão no limiar entre média e difícil. Como o item a envolvia um cálculo direto de quantidades, a partir da aplicação da equação geral dos gases ideais, a banca esperava que os candidatos tivessem um desempenho melhor nesse item. Entretanto, o que se observou foi o contrário, demonstrando, novamente, maior familiaridade dos candidatos com gráficos do que com cálculos, como foi observado na questão 2. Comentários Gerais Essa questão aborda, diretamente, questões químicas ligadas ao consumo de drogas. A temática é bem atual e relevante, embora os itens cobrados não sejam diretamente ligados a problemas do consumo de drogas. O item b trata da questão farmacocinética do ecstasy e do DOB, mas não entra no mérito das reais consequências que o uso crônico de tal droga pode levar. O item a explora o assunto gases – trata-se de uma aplicação direta da equação dos gases ideais, na determinação de massas. Esse item exige o uso apropriado das grandezas que aparecem na equação de estado, além da adequação das dimensões dessas grandezas. É um exercício de aplicação direta da equação, que não exige conhecimento adicional sobre o assunto gases, em que os candidatos responderam bem ao item, uma prova de que essa forma de apresentação de conteúdo é feita nos ensinos médio. Dificuldade maior para responder ao item se observa nos cálculos propriamente ditos, ajuste de potência e também na adequação da dimensão das unidades que, a rigor, se restringe à questão do volume, que é dado em cm³ e deve ser aplicado em m³. Vale comentar que o uso de cm³ e da necessidade de transformação não foram inseridos na questão com um propósito de avaliação, mas por adequação à realidade, já que no cotidiano ninguém iria se referir a uma cápsula de 1 x 10⁻³ m³. Muitos erros de cálculo no item a levaram a respostas absurdas em termos numéricos. Muitos foram os exemplos recebidos de 1.200 gramas em que os candidatos nem sequer perceberam a impossibilidade de se colocar 1.200 gramas num volume de 1 cm³. Isso mostra que é bem comum não se observar coerência entre o que é calculado e a possibilidade real de que aquele valor seja razoável. Isso pode ter contribuído para o baixo desempenho dos candidatos nesse item. O item b explora um assunto totalmente diferente, tratando de aspectos relativos à cinética química. Ele exige em seu conceito o termo de meia-vida e sua utilização na previsão de valores quando se consome substâncias de diferentes processos. Exige ainda que se saiba construir um gráfico a partir de valores numéricos. Aliás, a construção de gráfico, talvez seja uma das atividades que poucos dominam. Não basta saber calcular a grandeza ao final do tempo, era preciso saber usá-las para encontrar seus valores como se observa a transcrição de dados numéricos em uma representação gráfica. De forma geral, boa parte dos candidatos demonstrou saber o conceito de meia-vida e conseguiu aplicá-lo para encontrar quantidades em 2ª Fase • QUÍMICA UNIVERSAP 2016 vestibular função do tempo. A falha maior dos candidatos que erraram foi a falta de clareza na construção da figura. Foi comum não se fazer uma legenda apropriada para as escalas nos eixos x e y; também foi comum não legendar as duas curvas. Entretanto, o que mais comprometeu a justificativa a partir do gráfico foi não reproduzir corretamente na figura os pontos numéricos obtidos nos cálculos. O gráfico é uma ferramenta de linguagem da ciência muito importante, geralmente utilizada quando se exige uma interpretação mais abrangente dos resultados. No entanto, se ele não for construído de forma fiel, muito se perde, pois ele, por si só, já tem suas limitações de leitura quantitativa. Assim, nesse item, esse aspecto constituiu o maior problema para os candidatos que dominam o conceito de tempo de meia-vida. No contexto de sala de aula, o Professor pode discutir com seus alunos os problemas que podem advir da ingestão de qualquer material (drogas, alimentos, defensivos, poluentes, etc.), relacionados à cinética de sua absorção, acumulação e metabolização. Questão 6 Na indústria química moderna, a economia percentual de átomos tem uma forte componente ambiental, sendo, inclusive, um aspecto mais importante que o rendimento percentual, que tem uma componente mais econômica. A hidrazina (N2H4), um poderoso combustível para foguetes, pode ser obtida por diferentes reações de síntese, duas das quais estão representadas pelas equações químicas abaixo: equacao 1: 2 NH3 + H2O1 N2H4 + 2 H2O (1) equacao 2: 2 NH3 + OCl N2H4 + H2O + Cl (2) a) Imagine que você deve orientar a cúpula administrativa de uma indústria a utilizar uma dessas duas sínteses. Com base na maior economia percentual de átomos, qual seria a sua sugestão? Mostre sua escolha pela melhor opção. b) Considerando que, a partir de 2 mols de amônia e excesso do outro reagente, tenham sido obtidos 14 g de hidrazina. Considerando-se que o rendimento percentual da reação, nesse caso, foi maior que a economia percentual de átomos, qual processo de síntese foi utilizado, o 1 ou 2? Justifique. Dados: economia percentual de átomos = {(massa do produto desejado) / (massa de todos os reagentes)} x 100, levando-se em conta apenas a estequiometria da reação; rendimento percentual da reação = {(massa obtida do produto desejado) / (massa teórica esperada do produto desejado)} x 100. Objetivo da Questão Itens do programa das provas abordados na questão: massas atômicas, massas molares e quantidade de substância. Transformações dos materiais. Conservação de átomos nas reações químicas. Cálculos estequiométricos; relações pondenciais nas reações químicas. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de observar e descrever fenômenos, além de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos; que eles percebessem a relevância dos conhecimentos de Química relativos ao desenvolvimento científico e tecnológico, assim como seu impacto na interação do homem com a natureza, na sociedade contemporânea e no seu desenvolvimento. Resposta Esperada a) (2 pontos) equação 1 2 NH3 + H2O N2H4 + 2 H2O epa = 32/(34 + 34) x 100 = 47,1 % equação 2 2 NH3 + OCl N2H4 + H2O + Cl epa = 32/(34 + 51,5) x 100 = 37,4 % epa (economia percentual de átomos) Provas Comentadas • Química • 2ª Fase 2ª Fase • QUÍMICA UNIVERSAP 2016 vestibular A sugestão seria utilizar a reação de síntese representada pela equação 1 porque é a que apresenta a maior economia percentual de átomos. b) (2 pontos) Em ambas as reações de síntese parte-se de dois mols de amônia e obtêm-se um mol de hidrazina, ou seja, para um rendimento de 100% deveria-se obter 32 g de hidrazina em ambas as reações. Como foram obtidos 14 g de hidrazina, o rendimento percentual da reação foi de 14/32 x 100, ou seja, 43,8%. Comparando-se este valor com aqueles de economia percentual de átomos, calculados no item a, observa-se que ele é maior que o da equação 2 e menor que o da equação 1. Portanto, o processo de síntese utilizado foi aquele representado pela equação 2. Desempenho dos candidatos Os candidatos alcançaram média de 0,78 pontos no item a e 0,58 no item b, totalizando 1,4 pontos em 4 possíveis. Este desempenho dos candidatos classifica a questão como difícil. O baixo desempenho dos candidatos surpreendeu a banca, uma vez que a questão envolvia apenas cálculos, sendo um deles (item a) apenas um cálculo de porcentagem, cuja fórmula era fornecida no enunciado. Comentários Gerais Essa questão se insere no contexto da “Química Verde”, uma área preocupada com várias questões de atividade Química em que se prioriza o menor impacto negativo possível no ambiente. Dessa forma temos o conceito de economia de átomos em que o importante deixa de ser o rendimento do processo (reação) de síntese e passa a ser a “eficiência” da síntese. O texto da questão informa que é desse conceito ao apresentar uma equação que permite calcular esse percentual, que é efetivamente a economia do processo de síntese. Se o propósito é uma maior economia dos átomos perêne, isso significa que o processo já não é favorável em termos de rendimento percentual, que não exige isso. Assim, o item a o das questões que pede ao candidato apresentar qual o processo mais favorável do ponto de vista da economia dos átomos e todos as contas sejam calculadas. O cálculo da economia pode ser realizado apenas somando todas as massas dos reagentes, a partir da equação química e não a partir das massas postas a reagir. Isso significa que é necessário determinar as respectivas massas molares de cada reagente que entra na equação química. Os candidatos não tiveram dificuldade com isso. Os erros mais frequentes vieram da leitura da equação de cálculo da economia percentual de átomos. Muitos candidatos não perceberam que o número 100 que aparece na equação multiplica o numerador e não o denominador. Com isso obtiveram valores de economia percentual de átomos como 0,47, quando deveriam obter 47%. Embora não invalide completamente a resposta, esse tipo de erro não deixa de ser preocupante. Também houve muitos candidatos que, mesmo acertando o cálculo dos valores de economia de átomos, acabaram por escolher a equação errada (2), por distração ou confusão. O item b pede uma comparação entre as grandezas calculadas no item a e um rendimento prático de um dado processo. É importante notar que, do ponto de vista da lógica matemática, o simples cálculo das grandezas dita já permite escolher qual processo de síntese foi utilizado, pois só se afirma que o rendimento foi maior que a economia. Para que isso seja verdade apenas um caso, o rendimento da reação só pode ser maior que a menor economia de átomos, portanto sempre poderia ter sido utilizado o processo 2. No entanto, como o texto oferece a equação de calculo do rendimento da reação, pressupõe que a justificativa devia ser feita a partir do valor de rendimento calculado. É importante destacar que nenhum candidato utilizou essa estratégia (lógica matemática) para responder ao item b. Também se observou que a maioria dos erros foi do tipo assinalado no item a, quando não entenderam que o número 100 multiplicava o denominador em vez do numerador. A resposta a esse tipo de pergunta não permite uma análise mais aprofundada das questões pedagógicas envolvidas em possíveis erros cometidos. Provas Comentadas • Química • 2ª Fase
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COMVEST Comissão Permanente para os Vestibulares UNICAMP vestibular 2016 2ª Fase · QUÍMICA UNICAMP vestibular 2016 Introdução Como característica geral, a prova de Química se contextualizou em problemas no segmento CTSA, sendo que na maioria das questões, as respostas aos itens "explicitavam" a solução de problemas mencionados no texto introdutório da questão. Outro ponto importante da prova é que, em larga escala, as informações no próprio enunciado já "eram" a resolução do item. Algumas vezes não era necessário nenhum conhecimento químico adicional, bastando ler e transcrever as informações do modo apropriado. Em outros casos em que o conhecimento químico é exigido, normalmente é um conhecimento bem elementar e fundamental, como saber que um aumento de pH significa a retirada de H do meio (diminuir a concentração). Apesar do número limitado de questões, a prova consegue contemplar a linguagem científica como equações, figuras e gráficos, e a transcrição de informações. Na medida do possível, e sem prejuízo da contextualização dos temas, os itens a e b de cada questão procurar ser independentes, para contemplar o máximo possível do programa de Química no vestibular da Unicamp. Questão 1 A figura abaixo apresenta três ilustrações cômicas que remetem a interferências antrópogênicas no meio ambiente, que podem levar a consequências trágicas que inviabilizariam a continuidade da vida na Terra. A) Dê o nome do problema ambiental enfatizado em cada uma das situações A, B e C, retratadas na figura. b) Dos problemas ambientais apontados na figura, identifique o que está, atualmente, mais em evidência e indique uma possível solução para minimizá-lo. Objetivo da Questão O conhecimento necessário para a resolução desta questão remete ao item do programa que trata de noções gerais sobre a composição, a utilização de recursos naturais da crosta terrestre, da atmosfera, da biosfera e da hidrosfera e as consequências dessa utilização. O item a requer conhecimento relativo aos problemas ambientais decorrentes da atividade humana e o item b indaga sobre possíveis formas de contornar um dos problemas, no caso, o aquecimento global. Para responder ao item a, é preciso ter conhecimento de tais questões e para responder ao item b é necessário ter conhecimento relativo ao desenvolvimento científico e tecnológico. O conhecimento exigido na questão pertence à área de Ciências com um todo, ou seja, não é específico de apenas uma delas. Trata-se de uma questão totalmente inserida no contexto do cotidiano e, portanto, já é, por si só, um exemplo prático de aplicação do conhecimento. Respostas Esperada a) (2 pontos) Para responder a esse item era necessário que o candidato reconhecesse os pontos mais significativos em cada desenho e não se dispersassem com detalhes menos importantes. Na figura A, chama a atenção a situação do pinguim e do urso polar equilibrando-se no pouco que sobrou das geleiras, evidenciando o fenômeno do aquecimento global, enquanto a vaquinha se faz de rogada e afirma que nada pode fazer, baseando-se no fato Provas Comentadas • Química • 2ª Fase 2ª Fase • QUÍMICA De que sabe que o seu pum contém gás metano, um gás que tem larga contribuição ao aquecimento global, mas que essa produção de gás é algo fora de seu controle. O sol brilhando, o pum da vaca, o derretimento das geleiras convergem para o mesmo problema ambiental, que é o aquecimento global. Na situação B, observa-se uma sequência de dois desenhos em que, após furar uma nuvem com um spray, o dragão recebe de volta algo lançado pelo sol, que acaba queimando sua cabeça. O detalhe importante no desenho é que o sol lança algo que atravessa o mesmo buraco na nuvem provocado pelo spray do dragão, indicando a consequência da atitude do personagem. A análise da figura exige que se interprete o buraco na nuvem como a destruição da camada de ozônio pelo uso de spray à base de CFC, enquanto a chama que o sol lança deve ser interpretada como a radiação ultravioleta que atravessa e atinge os seres vivos (dragão). Na situação C, os dois personagens estão olhando para cima, observando os poucos pingos de água que caem. Mas o detalhe importante é a representação de que restou de um veículo, ou seja, a carroceria derretida e os pneus intactos. Tudo isso remete à chuva ácida, que atacaria a lataria do automóvel, feita de metal, e não os pneus. Com base no exposto, pode-se afirmar que os problemas ambientais retratados nas situações dadas são: A — aquecimento global; B — destruição da camada de ozônio e C — chuva ácida. b) (2 pontos) O aquecimento global é o problema ambiental que está, atualmente, em maior evidência. Possíveis soluções para minimizá-lo seriam: considerar que poderia citar apenas entre as possibilidades apontadas: mudança da matriz energética; diminuição das fontes fósseis de energia; diminuição ou eliminação de queimadas; diminuir a utilização de veículos movidos a derivados do petróleo substituindo-os por veículos movidos a biocombustíveis ou outra fonte de energia; utilizar os gases emitidos pelos industriários. Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos foi de 1,52 no item a e 1,31 no item b, totalizando 2,8 pontos em 4 possíveis. Este desempenho dos candidatos permite classificar a questão como fácil. Comentários Gerais Essa questão trata de problemas ambientais, de uma forma bem geral. O conhecimento nela exigido é bem divulgado nos meios de comunicação e também em materiais didáticos e em sala de aula. A questão não entra na discussão do fenômeno ambiental e cobra conhecimentos bem básicos sobre o assunto. O item a da questão pede que se identifique três problemas ambientais, a partir de ilustrações clássicas. As ilustrações são uma forma bem interessante de ensinar os alunos, e a questão, de fato, via de regra, mostra uma forma cômica de apresentar o tema, sem deixar de lado a seriedade que o problema exige. Para responder ao item a é necessário que se observem os pontos mais significativos de cada desenho, não se esquecendo de que a ação desenvolvida na figura é considerada como tal. Dos problemas retratados na questão, os candidatos tiveram mais dificuldade, ou apresentaram maior confusão, em relação ao aquecimento global (ilustração A), dando como uma de suas causas a destruição da camada de ozônio. Devido à falta de água que ocorreu em região sudeste em 2014 e 2015, muitos candidatos indicaram, erroneamente, que o problema enfatizado na ilustração C como falta de chuva. Embora a pequena quantidade de gotas permita uma interpretação desse tipo, um olhar mais apropriado da ilustração observa que parte do carro sofreu um processo de corrosão, enquanto os pneus estão preservados. Outros candidatos afirmaram que a ilustração C representa o excesso de chuva ocorrido recentemente na região sudeste, afirmando que a ilustração mostrava um carro inundado pela água. Essa interpretação, além de ser logicamente contrária ao número de gotas, também reteve a falta de observações do candidato para eventos dessa natureza. O que mais se vê em noticiário envolvendo excesso de chuva, são carros boiando em avenida e sendo levados pela viela. Muitos candidatos também interpretaram a ilustração A como a chuva ácida, alegando que sua origem seria em carros, ou gases cósmicos eliminados pela combustão mono. Em geral, mesmo reconhecendo os problemas ambientais retratados nas figuras, muitos candidatos não fizeram uma ligação na questão. A impressão que fica é que esse tipo de material não é utilizado com regularidade na escola, se tratar do ensino de Química, que, se utilizado, até então introduziu uma técnica mais adequada de interpretação. O item b exige que se reconheça que o problema ambiental global mais evidente atualmente é o retratado na ilustração A, ou seja, o aquecimento global. A 2ª Fase • QUÍMICA maior falha detectada nas respostas se associou aos candidatos que identificaram corretamente o aquecimento global (efeito estufa), mas não propuseram uma solução específica para o problema. Muitos optaram por sugerir uma diminuição na emissão de CO2. Na realidade, essa é a meta geral de qualquer sugestão, já que a emissão de CO2 é a causa final. No entanto, o que se espera de sugestão é uma ação concreta, como mudanças na matriz energética, o uso de combustíveis renováveis, diminuição dos rebanhos, etc. O desempenho dos candidatos nessa questão, comparativamente com as outras questões de Química, foi o melhor. Questão 2 De modo simplificado, pode-se dizer que o parâmetro VO2 máximo representa a capacidade orgânica máxima de um indivíduo absorver, transportar e utilizar o oxigênio do ar atmosférico para a produção de energia via aeróbia. Esse parâmetro pode ser informado para um indivíduo como um todo (mL O2/min) ou por massa corporal (mL O2/kg min). O gráfico a seguir mostra valores médios de VO2 máximo para várias faixas etárias, para os homens (H) e mulheres (M) ativos (A) e sedentários (S). As faixas etárias são: 1 (15 a 24 anos), 2 (25 a 34 anos), 3 (35 a 44 anos), 4 (45 a 54 anos), 5 (55 a 64 anos) e 6 (65 a 74 anos). [a) (2 pontos) Na maioria das competições esportivas, homens e mulheres são separados considerando-se que eles não possuem a mesma condição orgânica, de acordo com os informações fornecidas, existe condição na qual homens e mulheres poderiam competir em igualdade esportiva, levando em conta somente o VO2 máximo? Justifique, trazendo ao menos duas possibilidades diferentes, e considerações sobre o valor do VO2 máximo disponibilizado. b) (2 pontos) Ao considerar uma mulher ativa, que pesa 58 kg e se que encontra na faixa etária 4, é possível calcular quantos litros de O2 são consumidos em uma hora uma pessoa com características assim descritas considerando o valor de XO? Justifique, levando em consideração um valor de oxigênio igual a 25 L mol−1. Objetivo da Questão O conhecimento necessário para a resolução desta questão remete ao item do programa que trata de massas atômicas, massas molares e quantidade de substância. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de observar e descrever fenômenos, de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos, além de ler e interpretar gráficos. A questão 1 já é um exemplo de aplicação do conhecimento exigido. Esse tipo de assunto costuma ser retratado em áreas como biologia, bioquímica e na área esportiva e médica. Aliás, a questão foi inspirada em resultados de uma pesquisa da área esportiva, feita por um profissional da área médica. Resposta Esperada a) (2 pontos) Sim, existem condições nas quais homens e mulheres poderiam competir igualmente, levando em conta somente o VO2 máximo. Há duas possibilidades para justificar a resposta: uma, considerando que os competidores sejam da mesma faixa etária e outra e outra e outra dois gêneros, explicitando-se as faixas etárias a que pertencem homem e mulher. Nesse caso, seriam necessárias duas condições possíveis: 1. Para uma mesma faixa etária, a condição seria homens sedentários competirem com mulheres ativas, ambos com idade entre 15-24 anos. 2. Para faixas etárias diferentes, pode-se tomar qualquer valor de VO2 (reta paralela ao eixo Y que intercepção primordial aqui se dá com o conhecimento necessário ao item. b) (2 pontos) Assumindo um fabricante produção de um grau de VO2, máximo para uma mulher ativa, de 31 mL O2/kg min. O volume de O2 consumido seria 107 g/L. 2ª Fase • QUÍMICA Volume de oxigênio= VO2 x massa corporal x tempo= 31 x 58 x 60 = 107.9 L Considerando o volume molar do O2 (32 g/mol igual a 25 L mol−1, Massa de oxigênio= (volume de O2 X massa molar de O2)/volume molar O2 Massa de oxigênio= 107,9 x 32 / 25= 138.1 g Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos no item a foi de 1,76 e no item b foi de 1,08, totalizando 2,8 pontos em quatro possíveis. Observa-se que o desempenho dos candidatos no item a foi superior ao do item b, o que pode ser um indicio da maior familiaridade dos alunos com gráficos do que com cálculos envolvendo quantidade de matéria. O total de pontos alcançados pelos candidatos permite classificar esta questão como fácil e, coincidentemente, o desempenho dos candidatos nesta questão foi o mesmo observado na questão 1. Comentários Gerais Essa questão requer conhecimento de cálculo de quantidades com massa e volume, exigindo, assim, conhecimento sobre massa molar, quantidade de matéria, comportamento de gases. Além disso, a questão exige habilidade de leitura e interpretação de informações a partir de gráfico. Para solução do item a não é necessário nenhum conhecimento químico específico, apenas habilidade de leitura e interpretação de gráfico. A maior dificuldade dos candidatos desse item ocorreu na sua forma de exposição. Muito frequentemente, observou-se que o candidato entendia como analisar o problema, mas no momento de articular a resposta, cometia falhas. Indicava, por exemplo, em dado valor de VO2, igual para os dois gêneros possível de resposta para sua resolução já se encontra descrita no texto introdutório da questão. Nesse texto, define-se o que é VO2 máximo, e se pergunta exatamente isso se ao exigir que se determine uma condição de que os VO2 são iguais para os homens e mulheres. Notou-se que trazia à ideia “existiria alguma condição em que homens e mulheres teriam a mesma capacidade orgânica máxima de absorver, transportar e utilizar o oxigênio." O que não está equacionado é uma transcrição do texto que tema que verader para que, se o VO2 é igual para os dois gêneros, poderiam competir igualmente sem serem separados. A necessidade maior do candidato antes mesmo lê e traçar a posição em que as duas curvas (HES M), e outra forma de selecionar o influenziam a resolução em ↑. Atualmente, de posse menos dessa forma, dois gêneros pegava e uma outra parte de exemplificação e, número que fez observado a faixa pequena de gêneros e trace uma reta paralela ao eixo X neste valor de eixos que NÃO de um se encontra às vezes mesmo expos to a faixa etária de X e nos dois grupos de mulheres, com idades mais à curva consumidores de VO2 do limite traçar duas faixas de observação previamente para valores de faixas do falllismos implicava erro. Como se trata de encontrar um valor a partir de idosos seria item, esse tipo de erro não necessariamente nem termina lógica previsão muito importante, pois se trata de um "processo”, diferentemente do cálculo que é apenas um “produto final”. Questão 3 Já fez prato de feijão brasileiro alguém pedir um “prato quente” na Bahia e se dar mal. Se você come algo muito picante, senção provocada pela presença da capsaicina (fórmula estrutural mostrada a seguir) no alimento, logo toma úmido que dará eliminar essa sensação. No entanto, nem sempre isso adiantada, pois logo em seguida você passa a sentir o mesmo ardor. Provas Comentadas • Química • 2ª Fase 2ª Fase • QUÍMICA Existem dois tipos de pimenta em conserva, um em que se usa vinagre e sal, e outro em que se utiliza óleo comestível. Comparando-se os dois tipos, observa-se que o óleo comestível se torna muito mais picante que o vinagre. Em vista disso, o que seria mais eficiente para eliminar o ardor na boca provocado pela ingestão de pimenta: vinagre ou óleo? Justifique sua escolha baseando-se apenas nas informações dadas. Durante uma refeição, a ingestão de determinados líquidos nem sempre é palatável; assim, se o “prato quente” também estiver muito salgado, a ingestão de leite faz desaparecer imediatamente as duas sensações. Baseando-se nas interações químicas entre os componentes do leite e os condimentos, explique por que ambas as sensações desaparecem após a ingestão do leite. Lembre-se que o leite é uma suspensão constituída de água, sais minerais, proteínas, gorduras e açúcares. Objetivo da Questão Item do programa contemplado nesta questão: Interações intermoleculares, equilíbrios envolvendo ácidos e bases e solubilidade, química de compostos orgânicos, reconhecimento de funções orgânicas, noções gerais sobre hidratos de carbono, lipídeos, proteínas e enzimas. Na resolução, o candidato deveria ser capaz de observar e descrever fenômenos e de utilizar modelos para descrever tais fenômenos. A questão já se insere num contexto prático de aplicação direta do conhecimento adquirido. É importante ressaltar que a contextualização não se dá com exemplo fiel do como deve ser feita: desde um exemplo real e cotidiano, oferece elementos que ajudam a visualizar a situação, aponta soluções de modo não específico e pede que se comente a resposta, com base apenas em conhecimento científico. É uma pena que nem sempre é possível ensinar, aprender ou perguntar dessa forma. Resposta Esperada a) (2 pontos) O óleo seria mais eficiente no alívio da ardência. De acordo com as informações dadas, o óleo, em contato com a capsaicina, torna-se mais picante que o vinagre, o que indica que há mais capsaicina dissolvida no óleo do que no vinagre. Conclui-se, portanto, que o óleo removeria mais intensamente a sensação de ardor (solubilizaria melhor a capsaicina). b) (2 pontos) Ambas as sensações (salgado e picante) desaparecem porque a água presente no leite dissolve ou arrasta os íons do sal que estão em contato com a língua (dissolução), enquanto as gorduras presentes no leite fazem o mesmo com a capsaicina: os íons do sal interagem com a água por interações do tipo íon-dipolo e a capsaicina interage com as gorduras por interações de van der Waals. Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos no item a foi 0,89 e no item b 0,34, totalizando 1,23 pontos em 4 possíveis. Com base nesse desempenho dos candidatos, a questão foi considerada difícil. Além disso, a média do item a foi mais que o dobro daquela do item b, indicando que os candidatos entenderam e souberam explorar as informações do enunciado, mas tiveram dificuldade em utilizar o conhecimento químico adquirido para justificar as informações contidas no enunciado. 2ª Fase • QUÍMICA Comentários Gerais Essa questão envolve conhecimentos de solubilidade e sua interpretação em termos de interações intermoleculares. Este é um assunto extremamente importante sob todos os aspectos e deveria ser visto com muito mais carinho no estudo de Química. Quase que tudo que diz respeito à vida relaciona-se às interações intermoleculares, muito embora esse assunto seja tratado e ensinado como um outro qualquer. Em geral, a abordagem no ensino prioriza definições e classificações dos tipos de interações e dá menos valor ao que isso significa na relação causa/efeito em fenômenos muito importantes. O item a da questão exige apenas uma interpretação de dados relativos à solubilidade, sem necessidade de conhecimento específico. Observe-se que o texto informa o que ocorre em dois tipos de conserva de pimenta; mostra que há maior extração do princípio ativo no caso do óleo. O item a pede que se escolha entre o vinagre e o óleo para remover o ardor da pimenta e, em modo, elementos específicos, refere-se a escolha e a justificativa sejam dadas em função dos dados fornecidos. Isso significa que as informações contidas no texto do item a são suficientes para elaborar a resposta. Portanto, para responder corretamente basta perceber que o óleo remove melhor o princípio ativo da pimenta, então remove melhor o princípio ativo presente na boca (língua). Notar, ainda, que o item d do texto não poderia ser usado como elaborara a resposta, não há elementos para outro tipo de justificativa. Foi surpreendente observar que a maioria dos candidatos escolheu o vinagre para resolver o problema de ardência. As justificativas foram as mais diversas, mas todas elas envolviam, de alguma forma, o conceito de reação química entre o vinagre e a pimenta. Muitos candidatos tentaram associar a resposta com a possibilidade de reação química com a capsaicina, já que ela apresenta um grupo OH na ponta. Outros, simplesmente, acreditaram que por “ser um ácido” o vinagre (ácido acético) conseguiria “neutralizar” o ardor. E, frisar que muitos ainda insistem em associar o uso de certos antídotos, particularmente em casos, ao caráter ácido-base antagônicos do “veneno” e do antídoto, como se fosse possível, por exemplo, neutralizar os danos causados pela contusão de pele com ácido, aplicando diretamente no local, com ácido, aplicando diretamente no local uma solução de toques específicos. Para os entusiastas do perecimento, é importante telepender que, outros teriam efeitos, além disso, os antibióticos e ampexilina e outros teriam trazido mais os efeitos desejados e não fazem mal a ninguém. Assim, a resposta ao item b exige que se estabeleça uma relação de afinidade entre o o sal e a água do leite e entre a capsaicina e as gorduras do leite. Muitos candidatos associaram, erroneamente, o “alívio” da sensação salgada à presença de açúcares e o alívio do ardor às proteínas, justificando com possíveis “reações químicas”. Questão 4 A natureza fornece não apenas os insumos como também os subsídios necessários para transformá-los, de acordo com as necessidades do homem. Um exemplo disso é o couro de alguns peixes, utilizado para a fabricação de calçados e bolsas, que pode ser tingido com corantes naturais, como o extrato do crajíru, uma planta arbustiva que contém o pigmento natural mostrado nos equilíbrios apresentados a seguir. Esse pigmento tem a característica de mudar de cor de acordo com o pH. Em pH baixo, ele tem a coloração vermelha intensa, que passa a violeta à medida que o pH aumenta. 2ª Fase • QUÍMICA Complete o desenho no espaço de resolução, preenchendo os retângulos vazios com os símbolos H⁺ ou OH⁻, de modo a contemplar os aspectos de equilíbrio ácido-base em meio aquoso, de acordo com as informações químicas contidas na figura acima. Dentre as espécies I, II e III, identifique aquela(s) presente(s) no pigmento com coloração violeta e justifique sua escolha em termos de equilíbrio químico. Objetivo da Questão Esta questão envolve conhecimentos sobre compostos orgânicos e o reconhecimento de funções orgânicas. Envolve também conhecimentos de equilíbrio químico relativo a ácidos e bases. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de observar e descrever fenômenos, além de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos. O contexto já é um exemplo da aplicação de conhecimento em situação prática. Nesse caso, o conhecimento é utilizado apenas para explicar a situação prática e não para resolver algum problema associado ao processo. No contexto da questão, não há correlação com outra área do conhecimento, embora o fato explorado seja estudado em outras áreas do conhecimento, ou mesmo em outros campos da química. Resposta Esperada a) (2 pontos) Como se trata de um equilíbrio ácido-base, é preciso pensar em adição ou retirada de H⁺, como o próprio texto do item pede. Assim, basta que se olhe para as estruturas e se descubra quando a adição (retirada) do próton ou da hidroxila balancearia corretamente a carga e a massa em cada equilíbrio. b) (2 pontos) A coloração violeta aparece à medida que o pH aumenta, ou seja, quando se aumenta a concentração/quantidade de OH e o pH se torna básico. No equilíbrio mostrado no enunciado, as espécies I e III são as que predominam quando se aumenta a concentração de OH (aumento do pH do meio). Desempenho dos candidatos A média alcançada pelos candidatos no item a foi de 1,39 e no item b foi de 0,54, totalizando 1,94 pontos em quatro possíveis. Este desempenho dos candidatos nos leva a classificar a questão como de dificuldade média. O desempenho dos candidatos no item a foi muito superior ao do item b, indicando, novamente, que os candidatos não têm dificuldade para interpretar as informações contidas nos enunciados das questões, mas têm dificuldade para justificá-las do ponto de vista químico. Neste caso específico, parece que eles se confundiram ao correlacionar pH baixo ou alto com maiores ou menores concentrações de H⁺ ou OH⁻, ou mudanças de pH provocadas pela adição de soluto. Na primeira fase, essa correlação foi exigida na questão interdisciplinar e o resultado foi muito bom. Esta diferença pode significar que em questões de múltipla escolha, em que relembrar é muito 2ª Fase • QUÍMICA importante, o candidato consegue fazer isso; no entanto, quando se exige que busque um conhecimento aprendido, a resposta já não ocorre da mesma forma. Comentários Gerais Essa questão exige conhecimentos de equilíbrio químico. O sistema químico é do tipo ácido-base e se aplica, no caso, ao equilíbrio de um cromáforo em meio aquoso. Cores naturais, muitas vezes apresentam esse comportamento cômico e por isso mesmo são utilizadas de formas diversas, como indicadores em alimentos ou mesmo em materiais de indumentária. O item a da questão exige uma leitura de fórmula estrutural (linguagem química), em que se observa a adição ou remoção do H⁺ em uma fórmula química. Para resolver o item corretamente, é preciso observar que as estruturas I e II se transformam na estrutura III pela adição de um ion H⁺. Isso pode ser inferido de duas formas; pela observação da transformação de um grupo –O⁻ em –OH, ou pela percepção de uma carga positiva na estrutura II, que não existia na figura I e na figura III. Como a resposta no item exige apenas o preenchimento de um quadro, não dá para tecer comentários sobre possíveis erros de candidatos. O que pode ser dito é que muitos candidatos que erraram não conseguiram perceber a inserção de carga positiva na estrutura com a adição do ion. Pode-se supor que esses candidatos nem sequer entenderam ou perceberam a lógica da resposta, já que a adição de um entendimento sobre (H⁺ ou OH⁻) em um desenho, necessariamente, exigiria a adição do outro ion (OH⁻ ou H⁺) no sentido inverso. Muitos candidatos que erraram o mesmo assim acertaram por H⁺ ou OH⁻, sem que isso tivesse relação ao conceito ácido-base, ou seja, “se uma estrutura química se transforma na outra por adição de carga, esta se transformará na prática em inversão do ácido-base”. Portanto, qualquer resposta que não seja a correta e que não contemple esse “antagonismo” entre H⁺ e OH⁻, denota total falta de conhecimento no assunto. O item b já traz aplicação do conceito de pH, ao mesmo tempo que fornece elementos para se pensar em sua resolução. Vale observar que o texto do item informa sobre a mudança de cor do cromato de acordo com o quanto se altera o pH. De certa forma, a resolução do item b, exige, novamente, uma leitura das informações, mantendo o seu ponto básico ao uso do caráter ácido-base do meio. O texto informa que em um pH baixo prevalece a cor vermelha, isso significa que a estrutura em que o H⁺ está presente é a que apresenta a coloração vermelha. Ilustramos isso estruturalmente I e III em coloração violeta. Muitos candidatos que acertaram o item b procuraram informações sobre o caráter ácido-base do cromato em sua própria estrutura química, erroneamente associando seu caráter à presença das hidroxilas na cadeia carbônica. Dessa forma, utilizaram atributos da estrutura (presença de hidroxilas) na explicação ou justificativa de propriedades que exigiam atributos diferentes. Em geral, os estudantes do ensino médio têm muita dificuldade em entender que o pH de um meio independe de todos os solutos presentes, e que seu valor pode ser alterado pela adição de um ou mais produtos. Assim, por exemplo, um aluno do ensino médio consegue entender que a adição de uma base ou um ácido em meio aquoso irá originar uma reação química de neutralização, mas tem dificuldade de verificar que essa adição, também leva, concomitantemente, a um aumento do pH do meio. Os estudantes erram até entender que a base reage com o ácido, consumindo-o, mas têm dificuldade em visualizar a questão da mudança do pH do meio. Questão 5 A 2,5-dimetoxi-4-bromoanfetamina, DOB, é um potente alucinógeno comercializado dentro de cápsulas, em doses de 1,5 mg. Essa quantidade é tão pequena que a droga é conhecida como “cápsula do vento” ou “cápsula da morte”. A literatura não traz informações sobre valores de dose letal, mas a ingestão de duas cápsulas da droga tem grandes chances de levar o usuário a uma overdose. a) Se o volume interno da cápsula em que se comercializa a droga é de 1,0 cm³, quanto vale a relação mᵠₒₓ/mₙ no interior da cápsula? Considere desprezível o volume ocupado pelo DOB sólido, considere a pressão interna de 100.000 Pa e a temperatura de 25°C. b) Imagine que um indivíduo ingere uma cápsula contendo 1,5 mg de DOB, ao mesmo tempo em que outro indivíduo ingere um comprimido contendo 10 mg de ecstasy. Baseando-se apenas no fato de que a meia-vida do DOB no organismo é de 12 horas e a do ecstasy é de 1,5 horas (uma hora e meia), qual dos dois indivíduos teria maior massa do princípio ativo da droga após 12 horas? Na figura apresentada no espaço para resolução, construa as curvas de decaimento das duas drogas no organismo para justificar sua resposta. Dados: 2ª Fase • QUÍMICA mₒₒ (massa de DOB); mᵠ (massa de ar no interior da cápsula); massa molar do ar = 29 g mol⁻¹; R = 8,3 Pa m³ K⁻¹ mol⁻¹; T/K = 273 + t/°C. Objetivo da Questão Essa questão menciona o conhecimento da equação geral dos gases ideais, além de conhecimento sobre cinética e tempo de meia-vida. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de representar graficamente um fenômeno previsto através de cálculos, ou seja, que fossem capazes de observar e descrever fenômenos, e de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos. Embora a questão seja relativa a um princípio ativo de uso de drogas ilegais, o mesmo tratamento se aplica ao consumo de qualquer droga ou medicamento. A opção pela droga se justifica pois a questão pode ter outros desdobramentos interessantes para a formação de um cidadão, já que fornece informações importantes para se avaliar um problema social. É importante informar que a droga DOB “não pegou”, justamente pelo fato de demorar a fazer o efeito desejado pelo usuário. Embora seja uma questão aplicada em uma prova de Química, seu contexto é muito mais importante em outras áreas, especialmente na área médica e de saúde. Essa foi a principal motivação da banca de química ao incluir essa questão na prova. É bom isso ser esclarecido. A questão também se insere no campo da Matemática, já que pede que se construa um gráfico a partir de dados numéricos. A construção de gráficos é uma habilidade importante a ser desenvolvida, na química é pouco utilizada, a não ser nas disciplinas de física e de matemática. Resposta Esperada a) (2 pontos) Determina-se inicialmente a quantidade (em mol) de ar na cápsula. Vₙ = 1,0 x 10⁻⁴ m³; P = 100.000 Pa ; T = 25 + 273 = 298 K ; R = 8,3 Pa m³ K⁻¹ PV = nRT ; nₙ = PV/RT ; nₙ = 4,0 x 10⁻³ mol Depois calcula-se a massa de ar na cápsula. Mₙ = nₙ x mₓ ; Mₙ = 1,17 mg relação m⁰⁹/mₙ =1,51/1,17 ; relação mᵠ/mₙ = 1,28 b) (2 pontos) Massa de DOB no indivíduo após 12 horas: 12 horas correspondem a uma meia vida (t½), portanto a quantidade de DOB será a metade da inicial, ou seja, 0,75 mg. Massa de ecstasy após 12 horas: 2ª Fase • QUÍMICA 12 horas correspondem a 8 meias-vidas (12/1,5) de ecstasy, portanto a quantidade de ecstasy será 1/2⁸ da quantidade inicial, ou seja, 1/256 da quantidade inicial, que corresponde a 10/256 mg. Portanto, a quantidade de ecstasy no indivíduo será de 0,04 mg. E, portanto, o indivíduo que ingeriu DOB terá maior massa do princípio ativo da droga. Graficamente temos: Desempenho dos candidatos Os candidatos alcançaram a média de 0,69 pontos no item a e 0,89 pontos no item b, totalizando uma média de 1,6 pontos em 4 possíveis. Esse desempenho permite classificar a questão no limiar entre média e difícil. Como o item a envolvia um cálculo direto de quantidades, a partir da aplicação da equação geral dos gases ideais, a banca esperava que os candidatos tivessem um desempenho melhor nesse item. Entretanto, o que se observou foi o contrário, demonstrando, novamente, maior familiaridade dos candidatos com gráficos do que com cálculos, como foi observado na questão 2. Comentários Gerais Essa questão aborda, diretamente, questões químicas ligadas ao consumo de drogas. A temática é bem atual e relevante, embora os itens cobrados não sejam diretamente ligados a problemas do consumo de drogas. O item b trata da questão farmacocinética do ecstasy e do DOB, mas não entra no mérito das reais consequências que o uso crônico de tal droga pode levar. O item a explora o assunto gases – trata-se de uma aplicação direta da equação dos gases ideais, na determinação de massas. Esse item exige o uso apropriado das grandezas que aparecem na equação de estado, além da adequação das dimensões dessas grandezas. É um exercício de aplicação direta da equação, que não exige conhecimento adicional sobre o assunto gases, em que os candidatos responderam bem ao item, uma prova de que essa forma de apresentação de conteúdo é feita nos ensinos médio. Dificuldade maior para responder ao item se observa nos cálculos propriamente ditos, ajuste de potência e também na adequação da dimensão das unidades que, a rigor, se restringe à questão do volume, que é dado em cm³ e deve ser aplicado em m³. Vale comentar que o uso de cm³ e da necessidade de transformação não foram inseridos na questão com um propósito de avaliação, mas por adequação à realidade, já que no cotidiano ninguém iria se referir a uma cápsula de 1 x 10⁻³ m³. Muitos erros de cálculo no item a levaram a respostas absurdas em termos numéricos. Muitos foram os exemplos recebidos de 1.200 gramas em que os candidatos nem sequer perceberam a impossibilidade de se colocar 1.200 gramas num volume de 1 cm³. Isso mostra que é bem comum não se observar coerência entre o que é calculado e a possibilidade real de que aquele valor seja razoável. Isso pode ter contribuído para o baixo desempenho dos candidatos nesse item. O item b explora um assunto totalmente diferente, tratando de aspectos relativos à cinética química. Ele exige em seu conceito o termo de meia-vida e sua utilização na previsão de valores quando se consome substâncias de diferentes processos. Exige ainda que se saiba construir um gráfico a partir de valores numéricos. Aliás, a construção de gráfico, talvez seja uma das atividades que poucos dominam. Não basta saber calcular a grandeza ao final do tempo, era preciso saber usá-las para encontrar seus valores como se observa a transcrição de dados numéricos em uma representação gráfica. De forma geral, boa parte dos candidatos demonstrou saber o conceito de meia-vida e conseguiu aplicá-lo para encontrar quantidades em 2ª Fase • QUÍMICA UNIVERSAP 2016 vestibular função do tempo. A falha maior dos candidatos que erraram foi a falta de clareza na construção da figura. Foi comum não se fazer uma legenda apropriada para as escalas nos eixos x e y; também foi comum não legendar as duas curvas. Entretanto, o que mais comprometeu a justificativa a partir do gráfico foi não reproduzir corretamente na figura os pontos numéricos obtidos nos cálculos. O gráfico é uma ferramenta de linguagem da ciência muito importante, geralmente utilizada quando se exige uma interpretação mais abrangente dos resultados. No entanto, se ele não for construído de forma fiel, muito se perde, pois ele, por si só, já tem suas limitações de leitura quantitativa. Assim, nesse item, esse aspecto constituiu o maior problema para os candidatos que dominam o conceito de tempo de meia-vida. No contexto de sala de aula, o Professor pode discutir com seus alunos os problemas que podem advir da ingestão de qualquer material (drogas, alimentos, defensivos, poluentes, etc.), relacionados à cinética de sua absorção, acumulação e metabolização. Questão 6 Na indústria química moderna, a economia percentual de átomos tem uma forte componente ambiental, sendo, inclusive, um aspecto mais importante que o rendimento percentual, que tem uma componente mais econômica. A hidrazina (N2H4), um poderoso combustível para foguetes, pode ser obtida por diferentes reações de síntese, duas das quais estão representadas pelas equações químicas abaixo: equacao 1: 2 NH3 + H2O1 N2H4 + 2 H2O (1) equacao 2: 2 NH3 + OCl N2H4 + H2O + Cl (2) a) Imagine que você deve orientar a cúpula administrativa de uma indústria a utilizar uma dessas duas sínteses. Com base na maior economia percentual de átomos, qual seria a sua sugestão? Mostre sua escolha pela melhor opção. b) Considerando que, a partir de 2 mols de amônia e excesso do outro reagente, tenham sido obtidos 14 g de hidrazina. Considerando-se que o rendimento percentual da reação, nesse caso, foi maior que a economia percentual de átomos, qual processo de síntese foi utilizado, o 1 ou 2? Justifique. Dados: economia percentual de átomos = {(massa do produto desejado) / (massa de todos os reagentes)} x 100, levando-se em conta apenas a estequiometria da reação; rendimento percentual da reação = {(massa obtida do produto desejado) / (massa teórica esperada do produto desejado)} x 100. Objetivo da Questão Itens do programa das provas abordados na questão: massas atômicas, massas molares e quantidade de substância. Transformações dos materiais. Conservação de átomos nas reações químicas. Cálculos estequiométricos; relações pondenciais nas reações químicas. Esperava-se que os candidatos fossem capazes de observar e descrever fenômenos, além de utilizar modelos para interpretar esses fenômenos; que eles percebessem a relevância dos conhecimentos de Química relativos ao desenvolvimento científico e tecnológico, assim como seu impacto na interação do homem com a natureza, na sociedade contemporânea e no seu desenvolvimento. Resposta Esperada a) (2 pontos) equação 1 2 NH3 + H2O N2H4 + 2 H2O epa = 32/(34 + 34) x 100 = 47,1 % equação 2 2 NH3 + OCl N2H4 + H2O + Cl epa = 32/(34 + 51,5) x 100 = 37,4 % epa (economia percentual de átomos) Provas Comentadas • Química • 2ª Fase 2ª Fase • QUÍMICA UNIVERSAP 2016 vestibular A sugestão seria utilizar a reação de síntese representada pela equação 1 porque é a que apresenta a maior economia percentual de átomos. b) (2 pontos) Em ambas as reações de síntese parte-se de dois mols de amônia e obtêm-se um mol de hidrazina, ou seja, para um rendimento de 100% deveria-se obter 32 g de hidrazina em ambas as reações. Como foram obtidos 14 g de hidrazina, o rendimento percentual da reação foi de 14/32 x 100, ou seja, 43,8%. Comparando-se este valor com aqueles de economia percentual de átomos, calculados no item a, observa-se que ele é maior que o da equação 2 e menor que o da equação 1. Portanto, o processo de síntese utilizado foi aquele representado pela equação 2. Desempenho dos candidatos Os candidatos alcançaram média de 0,78 pontos no item a e 0,58 no item b, totalizando 1,4 pontos em 4 possíveis. Este desempenho dos candidatos classifica a questão como difícil. O baixo desempenho dos candidatos surpreendeu a banca, uma vez que a questão envolvia apenas cálculos, sendo um deles (item a) apenas um cálculo de porcentagem, cuja fórmula era fornecida no enunciado. Comentários Gerais Essa questão se insere no contexto da “Química Verde”, uma área preocupada com várias questões de atividade Química em que se prioriza o menor impacto negativo possível no ambiente. Dessa forma temos o conceito de economia de átomos em que o importante deixa de ser o rendimento do processo (reação) de síntese e passa a ser a “eficiência” da síntese. O texto da questão informa que é desse conceito ao apresentar uma equação que permite calcular esse percentual, que é efetivamente a economia do processo de síntese. Se o propósito é uma maior economia dos átomos perêne, isso significa que o processo já não é favorável em termos de rendimento percentual, que não exige isso. Assim, o item a o das questões que pede ao candidato apresentar qual o processo mais favorável do ponto de vista da economia dos átomos e todos as contas sejam calculadas. O cálculo da economia pode ser realizado apenas somando todas as massas dos reagentes, a partir da equação química e não a partir das massas postas a reagir. Isso significa que é necessário determinar as respectivas massas molares de cada reagente que entra na equação química. Os candidatos não tiveram dificuldade com isso. Os erros mais frequentes vieram da leitura da equação de cálculo da economia percentual de átomos. Muitos candidatos não perceberam que o número 100 que aparece na equação multiplica o numerador e não o denominador. Com isso obtiveram valores de economia percentual de átomos como 0,47, quando deveriam obter 47%. Embora não invalide completamente a resposta, esse tipo de erro não deixa de ser preocupante. Também houve muitos candidatos que, mesmo acertando o cálculo dos valores de economia de átomos, acabaram por escolher a equação errada (2), por distração ou confusão. O item b pede uma comparação entre as grandezas calculadas no item a e um rendimento prático de um dado processo. É importante notar que, do ponto de vista da lógica matemática, o simples cálculo das grandezas dita já permite escolher qual processo de síntese foi utilizado, pois só se afirma que o rendimento foi maior que a economia. Para que isso seja verdade apenas um caso, o rendimento da reação só pode ser maior que a menor economia de átomos, portanto sempre poderia ter sido utilizado o processo 2. No entanto, como o texto oferece a equação de calculo do rendimento da reação, pressupõe que a justificativa devia ser feita a partir do valor de rendimento calculado. É importante destacar que nenhum candidato utilizou essa estratégia (lógica matemática) para responder ao item b. Também se observou que a maioria dos erros foi do tipo assinalado no item a, quando não entenderam que o número 100 multiplicava o denominador em vez do numerador. A resposta a esse tipo de pergunta não permite uma análise mais aprofundada das questões pedagógicas envolvidas em possíveis erros cometidos. Provas Comentadas • Química • 2ª Fase