Questão 77 do ENEM 2010 — Ciências da Natureza

ENEM 2010Ciências da Natureza2ª aplicação

O cádmio, presente nas baterias, pode chegar ao solo quando esses materiais são descartados de maneira irregular no meio ambiente ou quando são incinerados. Diferentemente da forma metálica, os íons $\text{Cd}^{2+}$ são extremamente perigosos para o organismo, pois eles podem substituir íons $\text{Ca}^{2+}$, ocasionando uma doença degenerativa nos ossos, tornando-os muito porosos e causando dores intensas nas articulações. Podem ainda inibir enzimas ativadas pelo cátion $\text{Zn}^{2+}$, que são extremamente importantes para o funcionamento dos rins. A figura mostra a variação do raio de alguns metais e seus respectivos cátions.

Diagrama comparativo de raios atômicos e iônicos. Na primeira linha, átomos neutros: Ca (197 pm), Na (191 pm), Cd (152 pm), Al (143 pm) e Zn (137 pm). Na segunda linha, seus respectivos cátions: Ca2+ (100 pm), Na1+ (102 pm), Cd2+ (103 pm), Al3+ (53 pm) e Zn2+ (83 pm).

ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001 (adaptado).

Com base no texto, a toxicidade do cádmio em sua forma iônica é consequência de esse elemento

apresentar baixa energia de ionização, o que favorece a formação do íon e facilita sua ligação a outros compostos.

possuir tendência de atuar em processos biológicos mediados por cátions metálicos com cargas que variam de +1 a +3.

possuir raio e carga relativamente próximos aos de íons metálicos que atuam nos processos biológicos, causando interferência nesses processos.

Resposta correta

apresentar raio iônico grande, permitindo que ele cause interferência nos processos biológicos em que, normalmente, íons menores participam.

apresentar carga +2, o que permite que ele cause interferência nos processos biológicos em que, normalmente, íons com cargas menores participam.

Gabarito oficial: alternativa C

Resolução comentada

O texto dá a pista central: o $\text{Cd}^{2+}$ é tóxico porque toma o lugar do $\text{Ca}^{2+}$ nos ossos e atrapalha enzimas normalmente ativadas pelo $\text{Zn}^{2+}$ . A pergunta, então, é: o que faz um íon conseguir "se passar" por outro dentro do organismo?

Para um íon ocupar o sítio de outro em uma estrutura biológica (a matriz óssea, o sítio ativo de uma enzima), ele precisa ter propriedades físico-químicas parecidas com as do íon original. As duas mais decisivas são a carga elétrica e o raio iônico (o tamanho do íon).

Comparando as cargas, todos os três íons envolvidos têm a mesma: $\text{Cd}^{2+}$ , $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{Zn}^{2+}$ são todos $+2$ .

O gráfico mostra os raios dos cátions. O raio do $\text{Cd}^{2+}$ ( $103\text{ pm}$ ) fica bem perto do raio do $\text{Ca}^{2+}$ ( $100\text{ pm}$ ) e razoavelmente próximo do raio do $\text{Zn}^{2+}$ ( $83\text{ pm}$ ). Ou seja: mesma carga e tamanho semelhante.

É essa combinação — carga igual + raio parecido — que permite ao cádmio se encaixar nos mesmos lugares que o cálcio e o zinco ocupariam, interferindo nesses processos e gerando a toxicidade descrita.

Por isso a resposta é a alternativa C: o cádmio iônico tem raio e carga próximos aos de íons metálicos que atuam nos processos biológicos, causando interferência neles.

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