Questão 78 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Óxidos anfóteros, solubilidade e precipitação (metalurgia extrativa)
• ⚡ Nível: Médio — exige interpretar um texto técnico sobre um processo industrial real e associar cada etapa a um conceito químico específico, sem cálculos envolvidos.
• 🎯 Tema/Habilidade: Processo Bayer de purificação da alumina — competência de relacionar informações de um texto científico a transformações químicas (dissolução seletiva e cristalização).
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual conceito químico explica o que acontece com a alumina nas etapas A (mistura do minério com NaOH) e B (adição de cristais e sedimentação de um sólido)?"
• Palavras-chave decisivas: solução aquosa de NaOH, parte sólida... é rejeitada, sedimenta um sólido
• Armadilha típica: confundir as etapas A e B com o processo de oxirredução, porque o texto termina falando em eletrólise. Muitos candidatos "puxam" o raciocínio de oxidação/redução para trás, aplicando-o também às etapas A e B, quando na verdade só a eletrólise final envolve troca de elétrons.
• O que a resposta precisa demonstrar: que a etapa A é uma dissolução seletiva (solubilização) por reação ácido-base envolvendo um óxido anfótero, e a etapa B é uma cristalização induzida (precipitação), sem qualquer transferência de elétrons envolvida.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Óxido anfótero: substância que reage tanto com ácidos quanto com bases fortes. O Al₂O₃ é anfótero e, por isso, dissolve-se em solução concentrada de NaOH, formando aluminato de sódio solúvel — mesmo sendo tratado, em outras reações, como óxido de caráter mais básico.
• Solubilização por reação ácido-base: processo em que um sólido passa para a fase dissolvida ao reagir com o solvente. As impurezas do minério (óxidos de ferro, sílica, titânio) não reagem de forma significativa com o NaOH e permanecem sólidas, formando o resíduo descartado (a "lama vermelha" citada na referência da questão).
• Precipitação induzida por semeadura: adicionar pequenos cristais a uma solução supersaturada cria superfícies de nucleação que aceleram e organizam a cristalização do soluto, revertendo o equilíbrio de dissolução — técnica clássica para recuperar um sólido puro de forma controlada.
• Diferença entre A/B e a eletrólise final: as etapas A e B pertencem à hidrometalurgia (purificação por via úmida, baseada em equilíbrios de solubilidade); só a última etapa do texto — a eletrólise ígnea (processo Hall-Héroult) — envolve oxirredução, reduzindo Al³⁺ a Al⁰ no cátodo e oxidando o carbono do ânodo a CO₂.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "o minério é misturado a uma solução aquosa de NaOH (etapa A). A parte sólida dessa mistura é rejeitada" → revela que, na etapa A, uma fração do minério se dissolve (a alumina, por ser anfótera, forma aluminato solúvel) enquanto a outra fração permanece sólida e insolúvel, sendo descartada.
• Evidência 2: "a solução resultante recebe pequenos cristais de alumina, de onde sedimenta um sólido (etapa B)" → mostra que os cristais adicionados funcionam como sementes de cristalização, provocando a precipitação (sedimentação) do composto de alumínio antes dissolvido.
• Síntese: o processo descrito é o Processo Bayer — primeiro dissolve-se seletivamente a alumina presente no minério bruto (etapa A), depois recupera-se essa alumina em forma sólida por precipitação controlada (etapa B), para só então calciná-la e, por fim, eletrolisá-la e obter o alumínio metálico.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a natureza química da etapa A

O Al₂O₃ é anfótero: reage com bases fortes como o NaOH segundo Al₂O₃(s) + 2 NaOH(aq) + 3 H₂O(l) → 2 Na[Al(OH)₄](aq). O aluminato de sódio formado é solúvel, então a alumina "sai" da fase sólida e passa para a solução, enquanto as demais substâncias do minério não reagem de forma apreciável e permanecem como resíduo sólido — o material "rejeitado" citado no enunciado. A função da etapa A é, portanto, solubilizar a alumina (e outras espécies eventualmente solúveis, como silicatos), separando-a das impurezas insolúveis.

Subpasso 4.2 — Identificar a natureza química da etapa B

Filtrada e resfriada, a solução de aluminato fica supersaturada em relação ao hidróxido de alumínio. Os pequenos cristais adicionados funcionam como sementes de nucleação, fazendo os íons [Al(OH)₄]⁻ se reorganizarem em rede cristalina sólida e revertendo o equilíbrio: Na[Al(OH)₄](aq) → Al(OH)₃(s) + NaOH(aq). Sem as sementes, a cristalização seria lenta e pouco controlada; com elas, o hidróxido de alumínio sedimenta de forma rápida e com granulometria adequada à etapa seguinte.

Subpasso 4.3 — Verificação

O sólido de B é depois aquecido até virar um pó branco de alumina pura, isento de água — a calcinação do Al(OH)₃ em Al₂O₃ + H₂O, o que só faz sentido se B tiver realmente gerado um precipitado de hidróxido de alumínio. Confirma-se: A = solubilização, B = precipitação, sem oxirredução envolvida antes da eletrólise final. A alternativa que traduz isso é a que fala em "solubilizar" e "induzir a precipitação".

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) oxidar a alumina e outras substâncias e reduzir seletivamente a alumina.

❌ Incorreta: não há transferência de elétrons nas etapas A e B — nenhum elemento muda de número de oxidação. Oxidação (do carbono do ânodo) e redução (do Al³⁺ a Al⁰) só ocorrem na eletrólise final, mencionada apenas no último parágrafo do texto.

B) solubilizar a alumina e outras substâncias e induzir a precipitação da alumina.

✅ Correta: descreve os dois fenômenos envolvidos — a etapa A dissolve a alumina (óxido anfótero) em meio básico, formando aluminato de sódio solúvel, enquanto a etapa B, por semeadura com cristais, induz a cristalização (precipitação) controlada do composto de alumínio a partir dessa solução.

C) solidificar as impurezas alcalinas e deslocar o equilíbrio no sentido da alumina.

❌ Incorreta: as impurezas do minério já estão sólidas antes mesmo da etapa A — não são "solidificadas" pelo processo, apenas rejeitadas por não se dissolverem no NaOH. Além disso, não são "alcalinas"; o reagente alcalino do processo é justamente o NaOH adicionado.

D) neutralizar o solo ácido do minério e catalisar a reação de produção da alumina.

❌ Incorreta: o texto não descreve neutralização de "solo ácido" nem menciona catálise. O NaOH reage estequiometricamente com a alumina anfótera, dissolvendo-a; ele não é catalisador, pois é consumido na etapa A e só é regenerado na etapa B.

E) romper as ligações químicas da alumina e diminuir o calor de formação do alumínio.

❌ Incorreta: nas etapas A e B a alumina permanece quimicamente íntegra — primeiro como aluminato em solução, depois como hidróxido precipitado —, sem que suas ligações Al–O sejam rompidas. Isso só ocorre na eletrólise, quando o Al₂O₃ fundido é decomposto em alumínio metálico e oxigênio, que reage com o ânodo de carbono formando CO₂.

🏆 Gabarito: B — as etapas A e B do processo Bayer correspondem, respectivamente, à solubilização seletiva da alumina (reação ácido-base com NaOH) e à precipitação induzida do hidróxido de alumínio por semeadura com cristais, sem qualquer processo de oxirredução envolvido nessas fases.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa B descreve os dois fenômenos de solubilidade química presentes no texto — dissolução seletiva e precipitação —, sem inventar processos (oxirredução, catálise, neutralização) que o enunciado não descreve.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma trazer textos sobre processos industriais reais (metalurgia, indústria química) e pedir que o estudante reconheça, por trás da linguagem técnica, conceitos básicos — solubilidade, anfoterismo, equilíbrio, oxirredução —, testando principalmente interpretação de texto científico.
• Generalização: sólido que "desaparece" ao ser misturado a um reagente em solução indica solubilização (ácido-base ou complexação); sólido que "aparece" (sedimenta, cristaliza) a partir de uma solução indica precipitação — só cogite oxirredução se houver variação explícita de número de oxidação no texto.
• Dica de eliminação rápida: "misturar/dissolver" indica solubilização; "sedimentar/cristalizar" indica precipitação. Isso já elimina A, D e E, que citam processos ausentes do texto (oxirredução, catálise, ruptura de ligações); entre B e C, C cai por chamar as impurezas de "alcalinas" e falar em "solidificar" algo que já era sólido.
• Conexões: o mesmo anfoterismo (Al₂O₃, Al(OH)₃, ZnO reagindo com ácidos e bases) aparece em química ambiental e tratamento de resíduos; o processo Hall-Héroult (eletrólise ígnea da alumina) costuma ser cobrado junto, em questões de eletroquímica.