Questão 52 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Interações Intermoleculares e Tensão Superficial (Físico-Química)
• ⚡ Nível: Médio — exige conectar um fenômeno cotidiano (espalhamento da água com detergente) a um conceito físico-químico específico, descartando propriedades parecidas mas irrelevantes ao caso.
• 🎯 Tema/Habilidade: Tensão superficial da água e ação de tensoativos (surfactantes) — relacionar estrutura molecular a propriedades macroscópicas da matéria.
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual propriedade da água foi modificada pelo detergente para fazer o líquido se espalhar e molhar todo o piso?"
• Palavras-chave decisivas: molhando parcialmente, detergente, espalhou e deixou o piso totalmente molhado
• Armadilha típica: confundir o efeito do detergente com viscosidade (fluidez) ou com a simples capacidade do detergente de se dissolver em água (solubilidade), ignorando que o fenômeno descrito é especificamente sobre espalhamento sobre uma superfície sólida.
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar a propriedade física da água que controla diretamente sua capacidade de se espalhar (molhar) uma superfície, e reconhecer que o detergente atua justamente sobre essa propriedade.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Tensão superficial: força de coesão entre as moléculas na superfície de um líquido, causada pelas ligações de hidrogênio entre moléculas de água. Ela faz a superfície se comportar como uma "película elástica" que minimiza a área de contato — por isso a água pura tende a formar gotas e poças em vez de se espalhar.
• Molhabilidade: capacidade de um líquido se espalhar sobre uma superfície sólida. Quanto menor a tensão superficial do líquido, menor o ângulo de contato com o sólido e maior a área que ele consegue cobrir — ou seja, maior a molhabilidade.
• Tensoativos (surfactantes): moléculas anfifílicas presentes em detergentes e sabões, com uma "cabeça" polar/hidrofílica e uma "cauda" apolar/hidrofóbica. Ao se posicionarem na interface água-ar, elas rompem parte da rede de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, reduzindo a coesão superficial do líquido.
• Ângulo de contato (equação de Young): cos θ = (γS − γSL) / γL, em que γL é a tensão superficial do líquido. Diminuir γL aumenta cos θ e reduz θ, o que significa que o líquido se espalha mais sobre o sólido.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "o líquido se concentrou em algumas regiões, molhando parcialmente a superfície" → mostra que a água pura, sozinha, tem alta tensão superficial sobre o granito: ela se agrupa em poças por causa da forte coesão entre suas próprias moléculas, em vez de se espalhar.
• Evidência 2: "ao adicionar detergente [...] o líquido se espalhou e deixou o piso totalmente molhado" → indica que uma propriedade da água foi alterada de forma a permitir o espalhamento total — efeito característico da ação de um agente tensoativo.
• Síntese: a transição de "molhamento parcial" para "molhamento total" após a adição do detergente é a assinatura clássica da redução da tensão superficial da água por moléculas tensoativas, e é exatamente esse mecanismo que a questão espera que o estudante reconheça.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Por que a água pura não molha bem o granito

As moléculas de água são polares e se unem por ligações de hidrogênio muito fortes. Na superfície do líquido, essas moléculas são puxadas para dentro pelas vizinhas, criando uma tensão superficial elevada (≈ 72 mN/m a 25 °C). Como a coesão entre as moléculas de água é maior do que a adesão entre a água e a superfície pouco afim do granito, o líquido "prefere" se manter agrupado em gotas e poças a se espalhar — resultando no molhamento parcial observado inicialmente.

Subpasso 4.2 — O que o detergente faz na escala molecular

O detergente é composto por moléculas tensoativas: uma cabeça hidrofílica (polar, muitas vezes iônica, do tipo −SO₃⁻ ou −COO⁻) e uma cauda hidrofóbica (cadeia carbônica apolar). Ao migrarem para a interface água-ar e água-sólido, com a cabeça voltada para a água e a cauda apontando para fora, essas moléculas interrompem parte da rede de ligações de hidrogênio na superfície, enfraquecendo a coesão do líquido — ou seja, reduzindo sua tensão superficial (soluções de detergente costumam cair para ≈ 25-35 mN/m).

Subpasso 4.3 — Verificação: da tensão superficial ao espalhamento observado

Pela relação de Young, uma tensão superficial (γL) menor eleva cos θ e diminui o ângulo de contato θ entre o líquido e o piso. Um ângulo de contato menor significa que o líquido consegue cobrir uma área maior da superfície — exatamente o comportamento relatado: a água, antes concentrada em regiões isoladas, passou a se espalhar e molhar todo o piso depois da adição do detergente. Isso confirma que a propriedade alterada foi a tensão superficial da água, correspondendo à alternativa B.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) solubilidade do detergente em água ser alta.

❌ Incorreta: a solubilidade do detergente apenas garante que ele se dissolva e forme uma solução homogênea com a água. Ela não explica, por si só, por que o líquido resultante se espalha melhor sobre o granito — esse efeito depende de como as moléculas já dissolvidas alteram a interação entre o líquido e a superfície sólida, não do quanto o detergente "se dissolveu".

B) tensão superficial da água ter sido reduzida.

✅ Correta: os tensoativos do detergente rompem parte das ligações de hidrogênio na superfície da água, diminuindo sua tensão superficial. Isso reduz o ângulo de contato entre o líquido e o granito, permitindo que a água se espalhe por toda a superfície — exatamente o aumento de molhabilidade descrito no enunciado.

C) pressão de vapor da água ter sido diminuída.

❌ Incorreta: a pressão de vapor está associada ao equilíbrio entre as fases líquida e gasosa (tendência de evaporação), não à forma como o líquido interage com uma superfície sólida. Uma mudança na pressão de vapor não teria relação direta com o padrão de espalhamento observado.

D) densidade da solução ser maior que a da água.

❌ Incorreta: a densidade determina fenômenos como flutuação e estratificação entre líquidos (por exemplo, óleo sobre água), mas não é o fator que controla o espalhamento de um líquido sobre um sólido. Além disso, soluções diluídas de detergente têm densidade praticamente igual à da água pura, o que torna essa propriedade irrelevante para o efeito relatado.

E) viscosidade da solução ser menor que a da água.

❌ Incorreta: a viscosidade mede a resistência interna ao escoamento do fluido, não sua capacidade de molhar uma superfície. Na prática, soluções de detergente têm viscosidade semelhante ou até ligeiramente maior que a da água pura; mesmo que fosse menor, isso afetaria a velocidade de escoamento do líquido, não o quanto ele se espalha e adere à superfície.

🏆 Gabarito: B — a molhabilidade aumentou porque o detergente, ao atuar como agente tensoativo, reduziu a tensão superficial da água, diminuindo o ângulo de contato com o granito e permitindo o espalhamento total do líquido.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: somente a alternativa B aponta o mecanismo físico-químico correto — a redução da tensão superficial pelos tensoativos do detergente — como responsável pelo aumento da molhabilidade do piso.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma explorar tensão superficial e ação de tensoativos em contextos do cotidiano, como lavagem de louça e roupas, limpeza de superfícies, formação de bolhas de sabão e insetos que se apoiam sobre a água.
• Generalização: sempre que o enunciado envolver detergente, sabão ou qualquer substância tensoativa alterando o comportamento de espalhamento de um líquido sobre uma superfície, a resposta quase sempre está ligada à redução da tensão superficial.
• Dica de eliminação rápida: descarte de cara as propriedades que não regem a interação líquido-sólido — pressão de vapor (evaporação), densidade (afundamento/flutuação) e viscosidade (escoamento) — e foque na propriedade que governa diretamente o espalhamento sobre superfícies: a tensão superficial.
• Conexões: capilaridade, ângulo de contato e molhabilidade, formação de bolhas de sabão, forças intermoleculares (ligações de hidrogênio) em propriedades macroscópicas da água.