Questão 100 do ENEM 2021 — Ciências da Natureza

Análise da reação

A questão trata da queima (combustão) de combustíveis no interior de um motor. O enunciado dá uma informação decisiva: o processo tem variação de entalpia menor que zero, ou seja, $\Delta H < 0$.

Quando $\Delta H < 0$, a reação é exotérmica: o sistema libera energia (calor) para o ambiente. No gráfico de energia potencial, isso significa que a energia final (dos produtos) tem de ser menor que a energia inicial (dos reagentes).

A energia de ativação

Além da diferença de energia entre reagentes e produtos, há um conceito da cinética química que não pode faltar: a energia de ativação.

A combustão da gasolina ou do etanol não acontece só por misturar combustível e oxigênio; é preciso uma faísca (a vela de ignição do motor). Essa faísca fornece a energia de ativação — a energia mínima para que as moléculas rompam ligações, atinjam o estado de transição (complexo ativado) e a reação ocorra.

No gráfico de energia potencial pelo progresso da reação, essa energia de ativação aparece como um pico (uma "montanha" a ser escalada) entre reagentes e produtos.

Os dois critérios do gráfico correto

O gráfico que representa esse processo precisa atender simultaneamente a dois critérios:

1. A energia dos produtos deve ser menor que a dos reagentes, porque a reação é exotérmica ($\Delta H < 0$).
2. Deve existir um pico de energia de ativação entre reagentes e produtos.

Um gráfico em que os produtos terminam mais altos que os reagentes representaria $\Delta H > 0$ (endotérmico) — não serve. Um gráfico que apenas desce, sem pico, ignora a barreira de ativação exigida pela combustão — também não serve. Um gráfico com pico, mas com energia final igual à inicial, representaria $\Delta H = 0$ — igualmente descartado.

O único gráfico que combina o pico de energia de ativação com um patamar final de energia mais baixo que o inicial é o da alternativa E.