Atividades de camada de ozônio para o ENEM com gabarito

Quando trabalho camada de ozônio pensando no ENEM, procuro aproximar a Química de situações ambientais concretas sem misturar mecanismos diferentes. É comum que o tema apareça associado a gases atmosféricos, radiação ultravioleta, aerossóis ou fluidos refrigerantes; por isso, organizo a explicação a partir do que cada substância faz e de onde ocorre a reação. Também reservo espaço para interpretar equações e dados, porque saber que CFCs estão ligados à destruição do ozônio não basta quando a questão pede identificar um radical, comparar materiais ou calcular quantidades.

As atividades a seguir permitem trabalhar esses pontos em sequência: reconhecimento do mecanismo, leitura cuidadosa de informações, estequiometria e avaliação de alternativas tecnológicas. Incluí o gabarito comentado para que você possa usar as questões como diagnóstico, revisão ou parte de uma prova. As habilidades indicadas nas questões abrangem análise de materiais e impactos, interpretação de transformações químicas e aplicação de cálculos.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre camada de ozônio

Para resolver questões de ENEM sobre a camada de ozônio, o aluno precisa distinguir o ozônio estratosférico, que absorve parte da radiação ultravioleta, de outros problemas atmosféricos, como a intensificação do efeito estufa. Um mecanismo central é a ação de certos compostos, especialmente os CFCs: por serem estáveis na troposfera, podem alcançar a estratosfera; ali, a radiação UV pode romper ligações e liberar radicais de cloro. Esses radicais participam de ciclos catalíticos que convertem ozônio (O₃) em oxigênio (O₂) e são regenerados, podendo atuar repetidamente. Também importa ler a equação química fornecida: ela determina quais espécies são formadas e em que proporção. Em questões contextualizadas, é preciso comparar substâncias e materiais sem concluir que menor degradação, maior eficiência ou menor impacto em uma dimensão ambiental resolve todas as outras. Por fim, alguns itens exigem conversão de unidades, cálculo de mols e interpretação de dados, além de atenção às diferenças entre CFCs, HCFCs e alternativas refrigerantes.

O que ele precisa saber antes

Antes de aplicar as questões, vale conferir alguns pré-requisitos que aparecem diretamente nos itens. O primeiro é compreender a fotodissociação: a absorção de energia luminosa pode romper uma ligação química e formar espécies reativas. O segundo é reconhecer a diferença entre molécula, átomo e radical, além de acompanhar uma sequência de reações para perceber quando uma espécie é regenerada. Isso ajuda a entender por que o cloro pode participar de ciclos catalíticos sem ser consumido ao final.

Em matemática e Química, os estudantes precisam calcular quantidade de matéria a partir da massa e da massa molar, acompanhar proporções indicadas por uma reação e converter unidades usando a relação explicitada no enunciado. Também são úteis noções sobre degradação de polímeros, presença de halogênios nos materiais e impactos ambientais de refrigerantes. Não é necessário antecipar todos esses conceitos em uma aula expositiva longa: você pode retomá-los no momento em que cada questão revelar uma lacuna.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente nas questões sobre CFCs é confundir a estabilidade na troposfera com ausência de reatividade em qualquer condição. A estabilidade permite que o composto persista durante o transporte; na estratosfera, a radiação ultravioleta pode provocar a fotodissociação. Outra confusão frequente é escolher CO₂ ou CH₄ quando o enunciado pergunta especificamente sobre destruição do ozônio. Esses gases são associados ao efeito estufa, mas isso não equivale ao mecanismo descrito para os CFCs.

Nos itens quantitativos, o risco é perder a proporção entre as espécies. Pode-se multiplicar ou dividir pela quantidade errada, tratar cada átomo de cloro da fórmula como se fosse liberado quando a equação informa outra coisa, ou esquecer que um catalisador é regenerado. Na questão do refrigerador, por exemplo, o estudante precisa seguir a reação apresentada, em vez de inferir a resposta somente pela fórmula do composto. Em problemas de conversão, também convém identificar primeiro se o valor informado deve ser multiplicado ou dividido pela relação dada.

Na comparação de materiais, o distrator mais atraente pode ser o polímero com menor taxa de degradação. Esse dado, isoladamente, não responde ao critério pedido: se a questão prioriza reduzir o risco de compostos halogenados, é preciso considerar a composição e a liberação de espécies cloradas. Em alternativas tecnológicas, outro salto indevido é concluir que uma opção é totalmente sustentável ou necessariamente mais eficiente apenas por apresentar uma vantagem ambiental específica. A leitura atenta do que foi perguntado evita essas generalizações.

Como trabalhar em sala

1. Monte um mapa simples das relações. No quadro, registre troposfera, estratosfera, radiação UV, CFC, radical de cloro, O₃ e O₂. Peça à turma que use setas para mostrar transporte, fotodissociação e ciclo catalítico. A atividade não exige material além do quadro e ajuda a visualizar a diferença entre persistência e reação.
2. Compare mecanismos ambientais. Apresente CO₂, CH₄, CFCs e O₃ em uma tabela curta e peça que os estudantes associem cada um ao efeito descrito no texto-base. Reforce que não se trata de dizer que um gás é inofensivo, mas de identificar o mecanismo específico solicitado pela questão.
3. Faça uma leitura guiada de equações. Antes de calcular, peça que circulem as espécies consumidas e formadas, marquem o radical regenerado e anotem a proporção indicada. Depois, resolvam em dupla o cálculo de mols. Essa etapa torna visível se a dificuldade é conceitual ou aritmética.
4. Use comparação de critérios. Em uma tabela no caderno, compare materiais ou refrigerantes segundo composição, degradação e impacto mencionado no enunciado. Oriente a turma a decidir com base no critério pedido, não em um único dado fora de contexto.
5. Feche com justificativas curtas. Depois de responder, cada estudante explica por que uma alternativa plausível está errada. Esse treino trabalha leitura de distratores, uma habilidade útil em provas de múltipla escolha e na revisão coletiva.

Questões prontas de camada de ozônio para o ENEM (com gabarito comentado)

1. Qual propriedade do CCl₃F explica seu impacto na destruição do ozônio estratosférico?

Um técnico observa a fotodissociação: CCl₃F + hν → CCl₂F· + Cl·. Qual propriedade química do CCl₃F explica seu impacto?

• ❌ A) A alta condutividade elétrica que favorece reações iônicas com O₃. O CCl₃F é um gás molecular neutro; condutividade elétrica não explica o mecanismo indicado.
• ✅ B) A estabilidade na troposfera e a liberação de Cl· por fotodissociação na estratosfera. O composto pode chegar à estratosfera e, sob radiação UV, liberar o radical de cloro que participa da destruição catalítica do ozônio.
• ❌ C) A baixa massa molar que facilita sua difusão até a estratosfera. O transporte não é o fator químico central; o item destaca a liberação de Cl· após a fotólise.
• ❌ D) A alta afinidade pelo oxigênio molecular (O₂), formando oxi-halogenetos estáveis. Essa reação não é o mecanismo apresentado; o ponto é a fotodissociação da ligação C–Cl.
• ❌ E) A elevada solubilidade em água, que transporta cloretos até a estratosfera. A solubilidade em água não explica a chegada e a liberação de cloro descritas para esse composto volátil.

Gabarito comentado: B. O estudante deve relacionar a estabilidade durante o transporte à quebra da molécula sob radiação UV na estratosfera. Não basta escolher uma propriedade física isolada, como massa molar.

2. Cálculo de matéria e destruição de ozônio

Em um refrigerador antigo, foram identificados 150,0 g de CCl₂F₂ (CFC-12), cuja massa molar é 120,91 g·mol⁻¹. Na estratosfera, a reação indicada é CCl₂F₂ + hν → CClF₂· + Cl·. O radical participa do ciclo O₃ + Cl· → ClO· + O₂ e ClO· + O· → Cl· + O₂, sendo regenerado. Considere que cada radical Cl· participe de ciclos suficientes para destruir 1,2 × 10⁵ moléculas de O₃. Qual é aproximadamente a quantidade de matéria de átomos de Cl liberados e a quantidade de matéria de O₃ destruída?

• ❌ A) 1,24 × 10³ mol de Cl e 1,49 × 10⁸ mol de O₃. Os valores ficam mil vezes maiores por erro de escala na massa; o enunciado fornece gramas.
• ✅ B) 1,24 mol de Cl e 1,49 × 10⁵ mol de O₃. Calcula-se 150,0/120,91 ≈ 1,24 mol de composto. A reação libera um radical Cl· por molécula, e 1,24 × 1,2 × 10⁵ ≈ 1,49 × 10⁵ mol de O₃ podem ser destruídos.
• ❌ C) 0,620 mol de Cl e 7,44 × 10⁴ mol de O₃. Dividir a quantidade de matéria por dois não é justificado pela equação, que informa a liberação de um radical Cl· por molécula.
• ❌ D) 1,24 mol de Cl e 1,24 × 10⁵ mol de O₃. O primeiro valor está certo, mas o fator 1,2 × 10⁵ foi substituído incorretamente por 1,0 × 10⁵.
• ❌ E) 2,48 mol de Cl e 2,98 × 10⁵ mol de O₃. A reação fornecida libera um Cl· por molécula, não dois.

Gabarito comentado: B. O item combina cálculo de mols, leitura da equação e proporção informada. O cloro é regenerado no ciclo, mas a quantidade de ozônio destruída é calculada com o número de ciclos indicado.

3. Escolha de polímero para reduzir risco de compostos halogenados

Uma tabela compara dois polímeros para telhados: A, polietileno (–CH₂–CH₂–)ₙ, degradação UV de 0,8% da massa por ano e sem halogênio; B, PVC (–CH₂–CHCl–)ₙ, degradação UV de 0,6% da massa por ano e liberação medida de 0,02 mol de HCl·kg⁻¹·ano⁻¹. Para minimizar o risco de compostos halogenados alcançarem a estratosfera, qual é a melhor escolha e por quê?

• ❌ A) Usar PVC com revestimento sem análise adicional, porque HCl não afeta o ozônio. A conclusão ignora o risco de emissões de espécies cloradas e não responde ao critério de escolha.
• ❌ B) Escolher PVC por ter menor taxa de degradação anual. A degradação mais lenta não elimina o dado de liberação de HCl nem o risco associado aos halogênios.
• ✅ C) Escolher polietileno, pois não contém cloro e não libera halogênios. Embora apresente maior degradação física na tabela, atende melhor ao critério específico de evitar compostos halogenados.
• ❌ D) Misturar os dois polímeros para reduzir a liberação específica de cloro por área. A mistura mantém a presença do material clorado e não é indicada como solução pelo enunciado.
• ❌ E) Substituir ambos por um polímero desconhecido sem avaliar custo ou durabilidade. Uma alternativa não especificada não permite concluir que seja uma escolha adequada.

Gabarito comentado: C. A questão pede minimizar o risco ligado a compostos halogenados. A menor taxa de degradação do PVC é um dado real, mas não supera o critério de composição e liberação indicado.

4. Qual gás deve ser evitado para reduzir especificamente a destruição do ozônio?

Em uma auditoria ambiental, uma fábrica identificou CFCs, CO₂, CH₄, O₃ e SO₂. O relatório associa os CFCs à liberação de átomos de cloro na estratosfera, o CO₂ e o CH₄ à intensificação do efeito estufa, o O₃ estratosférico à absorção de radiação UV e o SO₂ à formação de aerossóis e chuva ácida. Qual gás deve ser evitado para reduzir especificamente a destruição da camada de ozônio?

• ❌ A) Ozônio (O₃). O enunciado o apresenta como absorvedor de radiação UV, não como o agente que libera cloro e catalisa sua decomposição.
• ❌ B) Dióxido de enxofre (SO₂). O relatório associa esse gás a aerossóis e chuva ácida, não ao mecanismo de destruição do ozônio descrito.
• ❌ C) Metano (CH₄). O texto o relaciona ao efeito estufa, que é um impacto diferente.
• ❌ D) Dióxido de carbono (CO₂). Também é associado à intensificação do efeito estufa, não à liberação de cloro por fotodissociação.
• ✅ E) Clorofluorcarbonos (CFCs). A radiação UV pode liberar cloro dos CFCs, e esses átomos participam de ciclos que convertem ozônio em oxigênio.

Gabarito comentado: E. O foco está na distinção entre problemas atmosféricos: o efeito estufa não é o mesmo mecanismo que a destruição catalítica do ozônio estratosférico.

5. Propelentes de aerossóis e destruição do ozônio

Alguns propelentes liberados na atmosfera alcançam a estratosfera, onde a radiação UV pode quebrar suas moléculas e liberar átomos de cloro. Esses átomos participam de reações que transformam O₃ em O₂ e podem repetir o processo. Qual substância deve ser evitada como propelente para reduzir a destruição da camada de ozônio, e por quê?

• ❌ A) Água, pois sua presença na estratosfera impede a formação de ozônio pela radiação UV. O texto não atribui esse mecanismo à água; destaca compostos que liberam cloro.
• ❌ B) Dióxido de carbono, pois sua absorção de UV decompõe o ozônio estratosférico. A alternativa atribui ao CO₂ um mecanismo que o enunciado não apresenta.
• ❌ C) Oxigênio, pois sua transformação em ozônio remove esse gás da estratosfera. A opção inverte a relação descrita: o texto fala da transformação de ozônio em oxigênio.
• ✅ D) CFCs, pois a radiação UV pode liberar cloro de suas moléculas, e esse elemento participa de reações que destroem repetidamente o ozônio. É a substância que corresponde ao mecanismo apresentado.
• ❌ E) Nitrogênio, pois sua reação direta com o ozônio remove esse gás da estratosfera. O enunciado não descreve essa reação; a presença abundante de nitrogênio não basta para atribuir-lhe o ciclo catalítico.

Gabarito comentado: D. A chave é ligar a radiação UV à liberação de cloro a partir dos CFCs e reconhecer que o cloro pode participar de várias etapas catalíticas.

6. Benefício ambiental de substituir CFCs por HFO-1234yf

Em um estudo sobre alternativas sustentáveis, um engenheiro propôs substituir CFCs pelo fluido refrigerante HFO-1234yf (C₄H₄F₂). Qual benefício ambiental é indicado para essa substituição?

• ✅ A) Menor impacto no aquecimento global. A informação fornecida destaca que o HFO-1234yf tem menor potencial de aquecimento global.
• ❌ B) Maior eficiência energética. A eficiência pode variar e não é o benefício ambiental afirmado no item.
• ❌ C) Mais barato que CFCs. O enunciado não fornece dados de custo, e preço não é o benefício indicado.
• ❌ D) Não gera resíduos. Todo fluido pode gerar algum tipo de resíduo; não há base para essa afirmação absoluta.
• ❌ E) Totalmente sustentável. A alternativa faz uma generalização que não é sustentada pelo dado sobre potencial de aquecimento global.

Gabarito comentado: A. A questão avalia a capacidade de reconhecer uma vantagem específica sem transformar uma característica favorável em afirmação de sustentabilidade total ou de eficiência energética garantida.

7. Conversão de Dobson Units para atmosfera

Com base nos dados do enunciado, a concentração de ozônio na estratosfera é de aproximadamente 300 DU. Considerando que 1 DU equivale a 0,001 atm, calcule a pressão do ozônio em atm.

• ✅ A) 0,3 atm. Multiplicando 300 por 0,001 atm por DU, obtém-se 0,3 atm.
• ❌ B) 0,5 atm. Esse valor não resulta da relação fornecida.
• ❌ C) 0,1 atm. A conversão correta não produz esse resultado.
• ❌ D) 1 atm. O valor é maior do que o obtido ao multiplicar 300 por 0,001.
• ❌ E) 0,9 atm. Esse resultado não corresponde à operação indicada pelos dados.

Gabarito comentado: A. Com a equivalência apresentada na questão, fazemos 300 DU × 0,001 atm/DU = 0,3 atm. Vale orientar a turma a escrever a unidade junto ao cálculo para conferir a conversão.

8. Vantagem dos HCFCs em relação aos CFCs

HCFCs, como o HCFC-22 (CHCl₂F), são considerados menos nocivos que os CFCs. Qual é a vantagem do uso de HCFCs em relação aos CFCs?

• ❌ A) Não contribuem para o efeito estufa. Os HCFCs ainda contribuem para o efeito estufa.
• ✅ B) Degradam-se mais rapidamente na atmosfera. A vida atmosférica mais curta é a vantagem indicada em comparação com os CFCs.
• ❌ C) São sustentáveis e renováveis. O enunciado não os caracteriza como renováveis ou totalmente sustentáveis.
• ❌ D) Não contêm cloro em sua composição. A fórmula CHCl₂F mostra que o HCFC-22 contém cloro.
• ❌ E) Não afetam a saúde humana. Não há base para uma afirmação absoluta de ausência de efeitos sobre a saúde.

Gabarito comentado: B. A comparação pede identificar uma vantagem relativa, não concluir que os HCFCs não têm impactos. Eles ainda contêm cloro e contribuem para o efeito estufa, embora tenham menor tempo de vida atmosférica que os CFCs.

Fechamento: transforme o tema em uma sequência de aprendizagem

Você pode usar as questões em blocos: primeiro o mecanismo dos CFCs, depois as comparações ambientais e, por fim, os cálculos. Para ampliar a revisão, consulte também as questões da habilidade EM13CNT104, as questões da habilidade EM13CNT105, as questões da habilidade EM13CNT307 e as questões da habilidade EM13CNT205. Se quiser adaptar a atividade à sua turma, acesse o gerador de provas do GeraProva ou faça seu cadastro grátis.

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