Questão 87 do ENEM 2010Ciências da Natureza

ENEM 2010Ciências da Natureza2ª aplicação

Devido ao seu alto teor de sais, a água do mar é imprópria para o consumo humano e para a maioria dos usos da água doce. No entanto, para a indústria, a água do mar é de grande interesse, uma vez que os sais presentes podem servir de matérias-primas importantes para diversos processos. Nesse contexto, devido a sua simplicidade e ao seu baixo potencial de impacto ambiental, o método da precipitação fracionada tem sido utilizado para a obtenção dos sais presentes na água do mar.

Tabela 1: Solubilidade em água de alguns compostos presentes na água do mar a 25 °C

SOLUTOFÓRMULASOLUBILIDADE g/kg de $\text{H}_2\text{O}$
Brometo de sódio$\text{NaBr}$$1,20 \times 10^3$
Carbonato de cálcio$\text{CaCO}_3$$1,30 \times 10^{-2}$
Cloreto de sódio$\text{NaCl}$$3,60 \times 10^2$
Cloreto de magnésio$\text{MgCl}_2$$5,41 \times 10^2$
Sulfato de magnésio$\text{MgSO}_4$$3,60 \times 10^2$
Sulfato de cálcio$\text{CaSO}_4$$6,80 \times 10^{-1}$

Pitombo, L.R.M.; Marcondes, M.E.R.; GEPEC. Grupo de pesquisa em Educação em Química. Química e Sobrevivência: Hidrosfera Fonte de Materiais. São Paulo: EDUSP, 2005 (adaptado).

Suponha que uma indústria objetiva separar determinados sais de uma amostra de água do mar a 25 °C, por meio da precipitação fracionada.

Se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, a seguinte ordem de precipitação será verificada:
Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
Resposta correta
B
Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio.
C
Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio.
D
Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio e, por último, cloreto de magnésio.
E
Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
Gabarito oficial: alternativa A

Resolução comentada

Para resolver essa questão, precisamos entender o princípio da precipitação fracionada. Esse método consiste em separar substâncias dissolvidas em um solvente (neste caso, a água do mar) através da evaporação gradual desse solvente.

À medida que a água evapora, a concentração dos sais dissolvidos aumenta. O sal que atingir o seu limite de solubilidade primeiro começará a precipitar (formar corpo de fundo). Logicamente, o sal que possui a menor solubilidade será o primeiro a precipitar, seguido pelo segundo menos solúvel, e assim por diante. O sal com a maior solubilidade será o último a precipitar.

Vamos analisar a tabela fornecida e organizar os sais em ordem crescente de solubilidade (do menos solúvel para o mais solúvel):

  1. Carbonato de cálcio (CaCO3\text{CaCO}_3): 1,30×102 g/kg1,30 \times 10^{-2} \text{ g/kg} (menor solubilidade, precipita primeiro)
  2. Sulfato de cálcio (CaSO4\text{CaSO}_4): 6,80×101 g/kg6,80 \times 10^{-1} \text{ g/kg}
  3. Cloreto de sódio (NaCl\text{NaCl}) e Sulfato de magnésio (MgSO4\text{MgSO}_4): ambos com 3,60×102 g/kg3,60 \times 10^2 \text{ g/kg} (precipitam juntos)
  4. Cloreto de magnésio (MgCl2\text{MgCl}_2): 5,41×102 g/kg5,41 \times 10^2 \text{ g/kg}
  5. Brometo de sódio (NaBr\text{NaBr}): 1,20×103 g/kg1,20 \times 10^3 \text{ g/kg} (maior solubilidade, precipita por último)

Comparando a nossa lista com as alternativas, a ordem correta de precipitação é: carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.

Isso corresponde exatamente ao que está descrito na alternativa A.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2010 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.