ENEM 2016 terceira aplicação
Atualmente, soldados em campo, seja em treinamento ou em combate, podem aquecer suas refeições, prontas e embaladas em bolsas plásticas, ultilizando aquecedores químicos, sem precisar fazer fogo. Dentro dessas bolsas existe magnésio metálico em pó e, quando o soldado quer aquecer a comida, ele coloca água dentro da bolsa, promovendo a reação descrita pela equação química:
Mg (s) + 2 H2O (l) → Mg(OH)2 (s) + H2 (g) + 350 kJ
O aquecimento dentro da bolsa ocorre por causa da
redução sofrida pelo oxigênio, que é uma reação exotérmica.
oxidação sofrida pelo magnésio, que é um reação exotérmica.
redução sofirda pelo magnésio, que é uma reação exotérmica.
oxidação sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação exotérmica.
redução sofrida pelo hidrogênio, que é um reação endotérmica.
Resolução
Análise da Reação Química
A questão descreve o aquecimento de refeições utilizando uma reação química entre magnésio metálico (Mg) e água (H₂O). A equação fornecida é:
\[ Mg (s) + 2 H_2O (l) \rightarrow Mg(OH)_2 (s) + H_2 (g) + 350 \text{ kJ} \]
Para entender por que ocorre o aquecimento, precisamos analisar dois aspectos da reação: a transferência de elétrons (oxirredução) e a variação de energia (termoquímica).
1. Análise Termoquímica:
A presença do termo "+ 350 kJ" no lado dos produtos da equação indica que 350 kJ de energia são liberados na forma de calor para cada mol de magnésio que reage. Reações que liberam calor para o ambiente são chamadas de exotérmicas. É essa liberação de calor que aquece a refeição.
2. Análise de Oxirredução (Redox):
Precisamos determinar os números de oxidação (Nox) dos elementos relevantes nos reagentes e produtos para identificar quais espécies foram oxidadas (perderam elétrons, Nox aumentou) e quais foram reduzidas (ganharam elétrons, Nox diminuiu).
- Mg (s): Substância simples, Nox = 0.
- H em H₂O: Nox = +1.
- O em H₂O: Nox = -2.
- Mg em Mg(OH)₂: O íon hidróxido (OH⁻) tem carga -1. Como há dois íons hidróxido, o magnésio deve ter Nox = +2 para neutralizar a carga.
- O em Mg(OH)₂: Nox = -2 (dentro do íon OH⁻).
- H em Mg(OH)₂: Nox = +1 (dentro do íon OH⁻).
- H em H₂ (g): Substância simples, Nox = 0.
Comparando os Nox nos reagentes e produtos:
- Magnésio (Mg): Nox varia de 0 para +2. Houve um aumento no Nox, indicando oxidação (perda de elétrons).
- Hidrogênio (H): Nox varia de +1 (na H₂O) para 0 (no H₂). Houve uma diminuição no Nox, indicando redução (ganho de elétrons).
- Oxigênio (O): Nox permanece -2. Não sofreu oxidação nem redução.
Conclusão:
O aquecimento ocorre porque a reação química global é exotérmica (libera 350 kJ de calor). Essa reação envolve a oxidação do magnésio (Mg → Mg²⁺) e a redução do hidrogênio (H⁺ da água → H₂).
A alternativa correta deve mencionar um dos processos redox que ocorrem (oxidação do Mg ou redução do H) e classificar corretamente a reação como exotérmica.
Analisando as opções:
- A: Incorreta. Oxigênio não é reduzido.
- B: Correta. O magnésio é oxidado e a reação é exotérmica.
- C: Incorreta. Magnésio é oxidado, não reduzido.
- D: Incorreta. Hidrogênio é reduzido, não oxidado.
- E: Incorreta. Hidrogênio é reduzido, mas a reação é exotérmica, não endotérmica.
Portanto, o aquecimento dentro da bolsa ocorre por causa da oxidação sofrida pelo magnésio, que faz parte de uma reação exotérmica.
Dicas
Erros Comuns
Revisão de Conceitos
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Reações Exotérmicas e Endotérmicas:
- Exotérmica: Libera energia (geralmente na forma de calor) para o ambiente. Na equação química, a energia pode ser representada como um produto (ex: A + B → C + Energia) ou o \(\Delta H\) (variação de entalpia) é negativo (\(\Delta H < 0\)).
- Endotérmica: Absorve energia do ambiente. Na equação química, a energia pode ser representada como um reagente (ex: A + B + Energia → C) ou o \(\Delta H\) é positivo (\(\Delta H > 0\)).
-
Reações de Oxirredução (Redox):
- Envolvem a transferência de elétrons entre espécies químicas.
- Oxidação: Perda de elétrons, resultando em um aumento do número de oxidação (Nox). A espécie que oxida é chamada de agente redutor.
- Redução: Ganho de elétrons, resultando em uma diminuição do número de oxidação (Nox). A espécie que reduz é chamada de agente oxidante.
- Número de Oxidação (Nox): Carga teórica que um átomo teria se todas as suas ligações com átomos de diferentes elementos fossem 100% iônicas. Existem regras para determinar o Nox (ex: substâncias simples têm Nox = 0; oxigênio geralmente é -2; hidrogênio geralmente é +1).
