Questão 70 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Radioatividade e datação por isótopos
• ⚡ Nível: Médio — exige entender o princípio da datação radioativa (proporção conhecida e constante do isótopo na atmosfera), não apenas decorar o nome "carbono-14"
• 🎯 Tema/Habilidade: Datação por carbono-14 (radioatividade aplicada) — compreender processos naturais que envolvem transformações nucleares e usar essa compreensão para avaliar aplicações tecnológicas
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é o princípio físico-químico que torna possível calcular a idade de um fóssil (ou resto orgânico) usando carbono-14?"
• Palavras-chave decisivas: datação, carbono-14, 28 mil anos
• Armadilha típica: confundir o método com "o carbono-14 aumenta", "o carbono-12 desaparece totalmente" ou "um carbono se transforma no outro" — ideias que soam plausíveis mas invertem ou distorcem o mecanismo real do decaimento radioativo
• O que a resposta precisa demonstrar: que o método se baseia numa razão isotópica CONHECIDA e estável na atmosfera enquanto o organismo está vivo, que se altera de forma previsível (decaimento radioativo) após a morte

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Isótopos do carbono: o carbono existe na natureza principalmente como ¹²C (estável, ~99%) e ¹⁴C (radioativo, instável, formado continuamente na alta atmosfera pela ação de raios cósmicos sobre o nitrogênio-14).
• Equilíbrio isotópico em seres vivos: enquanto um organismo está vivo, ele incorpora carbono do ambiente (respiração, fotossíntese, cadeia alimentar) e mantém a proporção ¹⁴C/¹²C praticamente igual à da atmosfera, que é considerada constante ao longo do tempo geológico recente.
• Decaimento radioativo do ¹⁴C: após a morte, o organismo para de trocar carbono com o ambiente. O ¹²C não é radioativo e permanece estável; já o ¹⁴C decai espontaneamente (emite radiação beta e se transforma de volta em ¹⁴N) com meia-vida conhecida de aproximadamente 5.730 anos.
• Meia-vida como "relógio": como a meia-vida do ¹⁴C é constante e conhecida, medir a proporção ¹⁴C/¹²C restante numa amostra permite calcular quanto tempo se passou desde a morte do organismo — é justamente essa proporção conhecida (na atmosfera/no organismo vivo) que serve de referência inicial para o cálculo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "recuperaram DNA de ossos de mamute [...] que tiveram sua idade [...] confirmada pela técnica do carbono-14" → mostra que a datação foi aplicada a material orgânico morto há milhares de anos, contexto clássico de aplicação do método.
• Evidência 2: "idade de cerca de 28 mil anos" → reforça que se trata de um intervalo de tempo compatível com a escala de meias-vidas do ¹⁴C (cerca de 5 meias-vidas), o que é coerente com o alcance real dessa técnica (útil até ~50-60 mil anos).
• Síntese: o enunciado pede o fundamento que TORNA POSSÍVEL a técnica — ou seja, a base teórica que permite transformar uma medida de radioatividade em uma idade. Essa base é a existência de uma proporção ¹⁴C/¹²C conhecida e relativamente constante na atmosfera, usada como referência (ponto de partida t = 0) para o cálculo do decaimento.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Entender o que é medido

Para datar uma amostra orgânica, os cientistas medem a quantidade de ¹⁴C que ainda resta em relação ao ¹²C presente na amostra. Isso só faz sentido como "relógio" se soubermos qual era a proporção ¹⁴C/¹²C no momento em que o organismo estava vivo — e essa referência é justamente a proporção que existe na atmosfera, que os organismos vivos incorporam continuamente e que os cientistas consideram conhecida e aproximadamente constante ao longo do tempo.

Subpasso 4.2 — Aplicar o raciocínio do decaimento

Após a morte, cessa a troca de carbono com o meio. A partir desse instante, o ¹⁴C começa a decair (perde-se com o tempo, seguindo a meia-vida de ≈ 5.730 anos), enquanto o ¹²C permanece praticamente inalterado, pois não é radioativo. Assim, a razão ¹⁴C/¹²C na amostra vai diminuindo de forma previsível e matematicamente descrita (decaimento exponencial). Comparando a razão medida hoje com a razão conhecida do organismo vivo (= a da atmosfera), calcula-se quantas meias-vidas se passaram e, portanto, a idade da amostra — no caso do mamute, cerca de 28 mil anos.

Subpasso 4.3 — Verificação

Se a técnica dependesse de "todo o ¹²C decompor-se" (B), de "mais ¹⁴C se fixar após a morte" (C), de "emissão de ¹²C" (D) ou de "¹²C virar ¹⁴C" (E), não haveria como estabelecer uma referência confiável de tempo — esses processos ou não ocorrem na natureza dessa forma, ou destruiriam justamente o parâmetro necessário para o cálculo. Só a existência de uma proporção ¹⁴C/¹²C conhecida na atmosfera (mantida enquanto o organismo vive) fornece o ponto de partida indispensável para medir o decaimento e, assim, calcular a idade. Isso confirma a alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) proporção conhecida entre carbono-14 e carbono-12 na atmosfera ao longo dos anos.

✅ Correta: é exatamente essa proporção conhecida e considerada constante na atmosfera — incorporada pelos organismos vivos — que serve de referência inicial (t = 0) para calcular, a partir do decaimento radioativo do ¹⁴C, quanto tempo se passou desde a morte do organismo.

B) decomposição de todo o carbono-12 presente no organismo após a morte.

❌ Incorreta: o ¹²C é um isótopo estável (não radioativo) e não se decompõe ao longo do tempo; ele permanece praticamente constante na amostra, servindo justamente como referência de comparação para o ¹⁴C, que sim decai.

C) fixação maior do carbono-14 nos tecidos de organismos após a morte.

❌ Incorreta: após a morte, o organismo deixa de trocar carbono com o ambiente — não há mais incorporação (fixação) de nenhum isótopo de carbono, seja ¹²C ou ¹⁴C. O que ocorre é o contrário: perda progressiva de ¹⁴C por decaimento radioativo.

D) emissão de carbono-12 pelos tecidos de organismos após a morte.

❌ Incorreta: não existe esse processo de "emissão" de ¹²C pelos tecidos; o ¹²C é estável e não sofre decaimento nem é expelido de forma sistemática ligada ao tempo transcorrido — não haveria como usá-lo como relógio.

E) transformação do carbono-12 em carbono-14 ao longo dos anos.

❌ Incorreta: o sentido real do processo é o oposto — é o ¹⁴C (instável) que decai, transformando-se em nitrogênio-14 (¹⁴N) por emissão beta; o ¹²C não se transforma em ¹⁴C nos tecidos do organismo morto.

🏆 Gabarito: A — a datação por carbono-14 só é possível porque existe uma proporção conhecida e relativamente constante entre ¹⁴C e ¹²C na atmosfera, incorporada pelos seres vivos, que serve de referência para medir o decaimento radioativo do ¹⁴C após a morte do organismo.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa A descreve corretamente a base do método — uma proporção isotópica de referência, conhecida e estável, contra a qual se compara a amostra para calcular o tempo decorrido via decaimento radioativo.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma explorar a datação por carbono-14 em contextos de arqueologia, paleontologia ou geologia (fósseis, múmias, ossos, materiais orgânicos antigos), sempre testando se o aluno entende o mecanismo do decaimento e não apenas o "nome" da técnica.
• Generalização: em qualquer método de datação radiométrica (carbono-14, urânio-chumbo, potássio-argônio etc.), o princípio é sempre o mesmo: um isótopo radioativo decai com meia-vida constante e conhecida, e a idade é calculada comparando a quantidade restante desse isótopo com uma referência inicial conhecida.
• Dica de eliminação rápida: desconfie de alternativas que descrevem processos "após a morte" envolvendo o isótopo ESTÁVEL (¹²C) sofrendo decomposição, fixação ou emissão — esses processos não fazem sentido físico-químico, pois só o isótopo radioativo (¹⁴C) sofre decaimento ao longo do tempo.
• Conexões: meia-vida e decaimento radioativo (cinética de reações radioativas); cadeias alimentares e ciclo do carbono (Biologia/Ecologia), que explicam como o carbono da atmosfera chega aos organismos vivos.