Atividades de Produção de materiais sintéticos e impactos socioambientais para a 3ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho a produção de materiais sintéticos com turmas da 3ª série, procuro aproximar a estrutura química de exemplos conhecidos, como sacolas de polietileno, tubos de PVC e embalagens de PET. Essa conexão ajuda a organizar a conversa: primeiro identificamos monômeros e polímeros; depois analisamos como a forma de produção e as propriedades dos materiais se relacionam com seu uso e seus impactos.

Também considero importante não tratar reciclagem, biodegradação e origem renovável como se fossem a mesma coisa. Nas atividades a seguir, essas distinções aparecem junto de conteúdos de reação, fórmulas e equilíbrio ácido-base. Posso usar as questões para sondar conhecimentos, retomar conceitos ou compor uma avaliação, ajustando o tempo de resolução ao percurso da turma.

O que o aluno de 3ª série precisa saber sobre Produção de materiais sintéticos e impactos socioambientais

Na 3ª série, espero que o estudante relacione a estrutura e a reação de formação de alguns polímeros às propriedades e aos possíveis destinos dos materiais. Na polimerização por adição, monômeros com ligação múltipla, como o eteno, unem-se quando a ligação dupla se abre; no polietileno, a unidade repetitiva é –CH₂–CH₂–. O cloreto de vinila origina o PVC, cuja unidade contém cloro, enquanto o polipropileno deriva do propeno. Já o PET é formado por policondensação entre ácido tereftálico e etilenoglicol, com formação de ligações éster e liberação de água. É importante distinguir reciclagem de biodegradação e reconhecer que a origem renovável, por si só, não explica todas as condições de descarte. O PLA pode ser produzido de fontes renováveis e biodegradado em compostagem industrial controlada; isso não significa que todos os plásticos tenham esse comportamento. As questões também mobilizam hidrólise, acidez e cálculo de pH.

O que ele precisa saber antes

Antes de resolver o conjunto, vale verificar se a turma consegue reconhecer fórmulas moleculares e ligações entre átomos de carbono, diferenciar compostos saturados e insaturados e interpretar uma unidade repetitiva entre colchetes. Esses conhecimentos ajudam a identificar quando um monômero pode participar de uma polimerização por adição e a comparar a unidade do produto com a estrutura de partida.

Para as questões sobre PET, retomaria polímeros e suas classificações, reação de policondensação, grupos carboxila e hidroxila e formação da ligação éster. Nas questões ambientais, é necessário compreender o significado de biodegradabilidade, compostagem industrial e fonte renovável. Para os itens finais, a turma precisa conhecer hidrólise, dissociação de ácidos, constante de acidez (Ka) e cálculo de pH e porcentagem de dissociação. Posso fazer essa checagem em uma conversa breve ou com exemplos no quadro antes da atividade.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente nas questões de polimerização é escolher um composto parecido pelo nome ou pela fórmula, sem conferir a unidade repetitiva. Por exemplo, etano e eteno diferem pela presença de ligação dupla: essa diferença é decisiva para a polimerização por adição descrita. Também é preciso observar os átomos e grupos que permanecem na cadeia. O PVC contém cloro; já a unidade repetitiva do polietileno não contém esse elemento. Comparar monômero e polímero, em vez de se apoiar apenas no nome, torna o raciocínio mais seguro.

Outro ponto de atenção é confundir reciclagem com biodegradação. O PET pode ser reciclado, mas isso não o torna biodegradável em compostagem industrial. Também pode haver confusão sobre a água liberada na policondensação: no modelo da questão, cada ligação éster formada corresponde à liberação de uma molécula de água. Nas questões de hidrólise e equilíbrio, o desafio é acompanhar a estrutura química e relacionar os dados fornecidos ao resultado. Vale pedir que a turma registre as etapas do raciocínio, em vez de marcar uma alternativa apenas por aproximação.

Como trabalhar em sala

• Comece por estruturas no quadro: represente eteno, propeno e cloreto de vinila e peça que a turma compare as ligações e os grupos presentes. Em seguida, mostre as unidades repetitivas do polietileno, do polipropileno e do PVC.
• Faça uma classificação com embalagens limpas ou imagens: proponha que os estudantes identifiquem exemplos de PE, PP, PS, PET e PVC, quando a identificação estiver disponível. Use a atividade para conversar sobre aplicações e limites da identificação visual, sem inferir propriedades apenas pela aparência.
• Separe conceitos ambientais em uma tabela: organize colunas para origem da matéria-prima, possibilidade de reciclagem e biodegradabilidade nas condições informadas. A turma pode preencher a tabela com os dados dos enunciados, distinguindo o PLA dos polímeros apresentados como derivados, em geral, de fontes fósseis.
• Modele uma etapa de policondensação: destaque uma carboxila e uma hidroxila, represente a ligação éster e conte a água formada. Depois, relacione os monômeros citados ao PET e retome a diferença entre condensação e adição.
• Use resolução comentada em duplas: peça que cada dupla marque uma alternativa, justifique a escolha e explique por que um distrator não serve. Na parte de pH, solicite que apresentem os dados, a expressão usada e a unidade antes de comparar os resultados.

Questões prontas de Produção de materiais sintéticos e impactos socioambientais para a 3ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões abaixo abordam identificação de monômeros, formação de polímeros e relações entre materiais e ambiente. Os comentários podem ser usados depois da resolução individual ou como apoio para correção coletiva.

1. Eteno e polimerização por adição

Em uma atividade de laboratório, uma amostra gasosa identificada como eteno, de fórmula C₂H₄, foi submetida a condições que favorecem a formação de um sólido plástico. Muitas moléculas se uniram pelas ligações entre seus átomos de carbono, sem formação de moléculas pequenas como água ou gás hidrogênio. Indique a fórmula molecular do monômero e a equação simplificada, destacando o fragmento repetitivo.

• ✅ A) Monômero: eteno, C₂H₄. n CH₂=CH₂ → [–CH₂–CH₂–]ₙ. Fragmento: –CH₂–CH₂–. Correta: a ligação dupla se abre e as unidades se ligam por ligações simples, sem eliminação de moléculas pequenas.
• ❌ B) Eteno; [–CH₂–CH₃–]ₙ. Errada: o fragmento altera a composição; a unidade repetitiva correta é –CH₂–CH₂–.
• ❌ C) Propano, C₃H₈, formando [–CH₂–CH(CH₃)–]ₙ. Errada: propano é saturado e não é o monômero indicado. A unidade apresentada se relaciona ao propeno.
• ❌ D) Eteno formando [–CH=CH–]ₙ e H₂. Errada: a adição consome a ligação dupla e não libera H₂.
• ❌ E) Etano, C₂H₆, formando [–CH₃–CH₃–]ₙ. Errada: etano não tem ligação dupla para a polimerização por adição descrita.

2. Monômero do polietileno

Uma cooperativa analisou sacolas de polietileno (PE), polímero de adição cuja unidade repetitiva é –CH₂–CH₂–. Indique o monômero e represente a equação com a unidade repetitiva do polímero.

• ❌ A) Cloroeteno, formando –(CH₂–CHCl)–ₙ. Errada: essa estrutura corresponde ao PVC e contém cloro.
• ❌ B) Propeno, formando –(CH₂–CH(CH₃))–ₙ. Errada: forma polipropileno, com grupo metila na cadeia.
• ❌ C) Etano, CH₃–CH₃. Errada: não apresenta ligação múltipla e não corresponde à unidade do PE.
• ❌ D) Etino, HC≡CH, formando –(CH=CH)–ₙ. Errada: a unidade indicada não é a saturada –CH₂–CH₂– do polietileno.
• ✅ E) Eteno, CH₂=CH₂; n CH₂=CH₂ → –(CH₂–CH₂)–ₙ. Correta: a abertura da ligação dupla do eteno forma a unidade repetitiva do polietileno.

3. Fonte renovável e biodegradação em compostagem industrial

PE, PP, PS e PET são apresentados como materiais geralmente produzidos de matérias-primas fósseis e que não se degradam por ação microbiana durante a compostagem industrial. O PLA pode vir de fontes renováveis e biodegradar em instalações industriais controladas. Qual reúne as duas últimas características?

• ❌ A) PP, porque resiste à ação microbiana. Errada: essa resistência dificulta a biodegradação, e o texto associa PP a fontes fósseis.
• ❌ B) PET, pois a reciclagem o torna biodegradável. Errada: reciclagem e biodegradação são processos diferentes.
• ✅ C) PLA, obtido de fontes renováveis e biodegradável em compostagem industrial. Correta: atende aos dois critérios descritos no enunciado.
• ❌ D) PS, porque tem baixa densidade. Errada: baixa densidade não demonstra biodegradabilidade; o texto informa que PS não se degrada nesse processo.
• ❌ E) PE, por ser derivado de fonte fóssil e estável na compostagem. Errada: embora reconheça características citadas, não atende aos critérios de fonte renovável e biodegradação.

4. Monômero do PVC

O PVC é produzido por polimerização por adição, e sua unidade repetitiva é –CH₂–CHCl–. Indique o monômero e a reação que representa a formação dessa unidade.

• ✅ A) Cloreto de vinila, CH₂=CHCl; n CH₂=CHCl → [–CH₂–CHCl–]ₙ. Correta: a abertura da ligação dupla permite a formação da cadeia que mantém o cloro na unidade repetitiva.
• ❌ B) Cloroetano, CH₃–CH₂Cl. Errada: não tem ligação dupla carbono-carbono e não reproduz a unidade do PVC.
• ❌ C) Diclorometano, CH₂Cl₂. Errada: é saturado e não tem a estrutura necessária para a adição descrita.
• ❌ D) Propeno, formando unidade com CH₃. Errada: essa unidade corresponde ao polipropileno, não ao PVC.
• ❌ E) Eteno, formando –CH₂–CH₂–. Errada: essa é a unidade do polietileno e não contém cloro.

5. Ligação éster e água na policondensação

Na formação do PET, ácido tereftálico e etilenoglicol reagem por policondensação. Considerando uma etapa local entre uma carboxila e uma hidroxila, qual representação mostra a ligação éster e a quantidade de água formada por mol de ligação?

• ❌ A) –COOH + HO–R → –COO–R + H₂O; 1 mol de água por 2 mols de ligações. Errada: a proporção é uma molécula de água por ligação éster.
• ❌ B) –COOH + HO–R → –COO–R, sem água. Errada: omite a água liberada na condensação.
• ✅ C) –COOH + HO–R → –COO–R + H₂O; 1 mol de água por mol de ligação. Correta: forma-se a ligação éster e elimina-se uma molécula de água.
• ❌ D) A água aparece como reagente. Errada: no processo descrito, ela é produto da condensação.
• ❌ E) Formam-se 2 mols de água por ligação. Errada: a etapa entre uma carboxila e uma hidroxila libera uma molécula de água.

6. Identificação do polímero PET

O PET é obtido pela policondensação entre ácido tereftálico e etilenoglicol. Qual é o nome do material sintético formado?

• ❌ A) Polietileno. Errada: é produzido a partir do etileno, não dos monômeros do enunciado.
• ❌ B) Poliestireno. Errada: forma-se a partir do estireno.
• ✅ C) Polietileno tereftalato (PET). Correta: é o polímero formado pela reação entre ácido tereftálico e etilenoglicol.
• ❌ D) PVC. Errada: o PVC é obtido do cloreto de vinila.
• ❌ E) Poliamida, como o nylon. Errada: poliamidas são associadas a outros monômeros, como diácidos e diaminas.

7. Hidrólise ácida do PET

Escreva a equação de hidrólise ácida, por unidade repetitiva, do PET, identifique os produtos e explique por que a água tende a acidificar.

• ❌ A) Equação baseada em –C=CH– e formação de diol. Errada: não representa a estrutura do PET, que contém ligações éster aromáticas.
• ❌ B) Estrutura com metanol e ácido acético. Errada: a hidrólise do PET envolve etilenoglicol e ácido tereftálico, não metanol.
• ❌ C) Formação de CO₂. Errada: a hidrólise das ligações éster não corresponde à produção de CO₂ indicada.
• ❌ D) Estrutura e produtos com fragmentos incorretos. Errada: não representa corretamente a unidade repetitiva do PET nem seus produtos de hidrólise.
• ✅ E) [–O–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–CO–]ₙ + n H₂O → n HO–CH₂–CH₂–OH + n HOOC–C₆H₄–COOH. Correta: a hidrólise rompe ligações éster e forma etilenoglicol e ácido tereftálico. Este ácido pode liberar H⁺ em água e reduzir o pH.

8. pH e dissociação do ácido acrílico

Um efluente contém 0,020 mol·L⁻¹ de ácido acrílico (CH₂=CHCOOH). Para o equilíbrio CH₂=CHCOOH ⇌ CH₂=CHCOO⁻ + H⁺, considere Ka = 1,4 × 10⁻⁴. Calcule o pH e a porcentagem de dissociação.

• ✅ A) pH ≈ 2,78; dissociação ≈ 8,4%. Correta: pela aproximação x ≈ √(Ka·C), [H⁺] ≈ √(1,4 × 10⁻⁴ × 0,020) ≈ 1,67 × 10⁻³ mol·L⁻¹. Assim, pH ≈ 2,78 e a dissociação é (x/0,020) × 100 ≈ 8,4%.
• ❌ B) pH 2,00; dissociação 50%. Errada: esses valores não correspondem à concentração e à Ka do ácido fraco fornecidas.
• ❌ C) pH 3,50; dissociação 12%. Errada: o pH e a porcentagem não são coerentes com o cálculo a partir de Ka e da concentração indicada.
• ❌ D) pH 5,00; dissociação 5%. Errada: o pH proposto implica concentração de H⁺ menor que a estimada para os dados do problema.
• ❌ E) pH 4,00; dissociação 25%. Errada: os valores não concordam entre si nem com a concentração de H⁺ prevista pelo equilíbrio.

Próximos passos

Você pode aplicar as questões em blocos: primeiro as estruturas e os monômeros; depois as propriedades ambientais; por fim, policondensação, hidrólise e equilíbrio. Para aprofundar as habilidades mobilizadas, consulte também as questões da habilidade EM13CNT101 e as questões da habilidade EM13CNT307. Se quiser preparar uma avaliação com outros conteúdos ou ajustar a seleção de itens, experimente o gerador de provas do GeraProva e faça seu cadastro grátis.

Use este material como ponto de partida: adapte a sequência, o tempo e a discussão ao que sua turma já estudou. O GeraProva pode ajudar você a organizar novas provas e atividades com gabarito.