Questão 81 do ENEM 2011 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar atentamente as informações fornecidas no texto-base e relacioná-las com os conceitos de físico-química, mais especificamente com a cinética e os fenômenos de superfície.

O enunciado descreve as estruturas metal-orgânicas como "cristais metálicos porosos" e destaca um dado impressionante: apenas $1\text{ g}$ desse material, se espalhado, ocuparia uma área de pelo menos $5\,000\text{ m}^2$. Essa informação é a chave para matarmos a charada.

Quando falamos em absorção (ou adsorção, que é o termo físico-químico mais preciso quando um gás se fixa na superfície de um sólido), a eficiência do processo está diretamente ligada à superfície de contato disponível. Quanto maior a área de superfície de um material, mais "espaço" existe para que as moléculas do gás (neste caso, o gás carbônico, $\text{CO}_2$) interajam e fiquem retidas.

A alta porosidade desses cristais faz com que eles tenham uma área superficial interna gigantesca em relação à sua massa. É por isso que uma quantidade ínfima do material consegue capturar uma quantidade muito grande de gás.

Vamos analisar as alternativas para confirmar nosso raciocínio:

• A) da alta estabilidade dos cristais metálicos: A estabilidade é importante para que o material não se degrade com o tempo, mas não é o fator que explica a alta eficiência na absorção do gás.
• B) da alta densidade apresentada pelos materiais: Na verdade, materiais muito porosos tendem a ter uma densidade menor, pois possuem muitos espaços vazios (poros) em seu interior.
• C) da capacidade de comprimir os gases ocupando grandes áreas: O material em si não ocupa grandes áreas no espaço macroscópico (afinal, estamos falando de $1\text{ g}$), mas sim possui uma grande área superficial interna devido aos poros.
• D) da grande superfície de contato entre os cristais porosos e o gás carbônico: Exatamente! A enorme área de $5\,000\text{ m}^2$ por grama significa uma gigantesca superfície de contato, o que maximiza a interação e a retenção das moléculas de gás carbônico.
• E) do uso de grande quantidade de materiais para absorver grande quantidade de gás: O texto afirma o oposto: com apenas $1\text{ g}$ (uma quantidade muito pequena), já se obtém uma área de absorção imensa.

Portanto, a eficiência desses materiais se deve à sua vasta superfície de contato proporcionada pela porosidade.