Questão 97 — ENEM 2017Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Estrutura atômica e espectroscopia de emissão (teste de chama)
• ⚡ Nível: Fácil — o fenômeno é de reconhecimento conceitual, sem cálculos, mas exige entender excitação/emissão eletrônica.
• 🎯 Tema/Habilidade: Emissão de radiação eletromagnética por átomos excitados (teste de chama) — interpretar um fenômeno do cotidiano à luz de conceitos científicos.
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual fenômeno científico explica a mudança de cor de azul para amarelo na chama do fogão quando cai água de cozimento do arroz?"
• Palavras-chave decisivas: chama azul → amarela, sal de cozinha (NaCl), cientificamente
• Armadilha típica: achar que houve uma reação química nova entre o gás de cozinha e alguma substância da água (alternativas A e D), quando na verdade o fenômeno é físico — emissão de luz por átomos excitados, sem formação de novo composto.
• O que a resposta precisa demonstrar: que a cor da chama é uma "assinatura" espectral de um elemento (o sódio), resultado de elétrons excitados que retornam ao estado fundamental liberando energia na forma de luz visível.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Modelo atômico de Bohr e níveis de energia: os elétrons ocupam camadas de energia quantizada ao redor do núcleo. Ao receber energia térmica (calor da chama), um elétron pode "saltar" para um nível mais externo — o átomo fica em estado excitado, que é instável.
• Emissão de fótons: o elétron excitado retorna espontaneamente ao nível de energia mais baixo (estado fundamental), liberando o excesso de energia como um fóton de luz. A energia (e, portanto, a cor) desse fóton é característica de cada elemento — é a base da espectroscopia de emissão.
• Teste de chama: procedimento clássico de identificação de metais pela cor que produzem ao serem aquecidos. O sódio (Na) produz uma luz amarela intensa e muito característica, com comprimento de onda próximo de 589 nm (as chamadas "linhas D do sódio").
• Sódio na água de cozimento: o NaCl se dissocia em água formando íons Na⁺ e Cl⁻. Ao cair na chama, a água evapora e o sódio é vaporizado e excitado termicamente, emitindo a luz amarela que se sobrepõe à chama azul original do gás.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "derramamento de parte da água de cozimento sobre a chama azul do fogo, mudando-a para uma chama amarela" → descreve uma mudança instantânea de cor, sem menção a estalos, fumaça densa ou odor forte — condizente com um fenômeno físico de emissão de luz, não com uma reação química violenta.
• Evidência 2: "Além do sal de cozinha (NaCl), nela se encontram carboidratos, proteínas e sais minerais" → a banca lista de propósito várias substâncias para criar distratores plausíveis (carboidrato em C, proteína em E), mas coloca o NaCl em primeiro lugar — pista de que o sódio é o protagonista do fenômeno.
• Síntese: a questão testa se o estudante reconhece que, entre todas as substâncias presentes na água do arroz, é o sódio do sal de cozinha que causa a coloração amarela, por um fenômeno físico de emissão atômica — e não por reação química com o gás, com o carboidrato ou com a proteína.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a origem da chama azul original

A chama azul de um fogão a gás vem da combustão completa do gás (GLP), rica em energia, com radicais intermediários (como CH e C₂) que emitem luz na faixa azul/violeta do espectro. Essa cor é a "assinatura" própria da queima do combustível, sem qualquer aditivo.

Subpasso 4.2 — Entender o que muda ao cair a água de cozimento

A água de cozimento contém NaCl dissolvido, entre outras substâncias. Ao atingir a chama, a água evapora rapidamente e o cloreto de sódio se decompõe termicamente, liberando átomos de sódio no estado gasoso. Esses átomos absorvem energia térmica da chama, e o elétron de valência do sódio (camada 3s¹, configuração [Ne]3s¹) é promovido a um nível de energia mais alto — o átomo entra em estado excitado.

Subpasso 4.3 — Verificação: por que a cor é especificamente amarela

Como o estado excitado é instável, o elétron retorna ao nível 3s (estado fundamental) e libera exatamente a diferença de energia entre os dois níveis na forma de um fóton. Para o sódio, essa diferença corresponde a um comprimento de onda de ≈ 589 nm — a famosa linha amarela do sódio, a mesma responsável pela cor das antigas lâmpadas de vapor de sódio usadas em iluminação pública. Essa emissão é tão intensa que ofusca visualmente a chama azul de fundo, dando a impressão de que a chama "mudou" de cor. Esse mecanismo — emissão de fótons pelo sódio excitado pela chama — é exatamente o que descreve a alternativa B, confirmando-a como a resposta correta.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) reação do gás de cozinha com o sal, volatilizando gás cloro.

❌ Incorreta: não há reação química entre os hidrocarbonetos do GLP e o NaCl nas condições de uma chama doméstica capaz de oxidar o cloreto e liberar Cl₂; além disso, o gás cloro tem coloração esverdeada e odor forte característico — nada disso é mencionado no enunciado, e sua liberação seria um risco à saúde incompatível com o fato "corriqueiro" descrito.

B) emissão de fótons pelo sódio, excitado por causa da chama.

✅ Correta: descreve com precisão o teste de chama — o calor excita os elétrons do sódio proveniente do NaCl, que ao retornarem ao estado fundamental emitem fótons de luz amarela (≈ 589 nm), sobrepondo-se à chama azul do gás.

C) produção de derivado amarelo, pela reação com o carboidrato.

❌ Incorreta: carboidratos (amido dissolvido na água do arroz), ao serem submetidos ao calor intenso da chama, sofrem combustão/carbonização — processo que tende a gerar fuligem escura (carbono), e não um "derivado amarelo" espontâneo; não há reação química rápida e reprodutível de carboidratos que explique uma emissão de cor tão característica e instantânea.

D) reação do gás de cozinha com a água, formando gás hidrogênio.

❌ Incorreta: o contato entre hidrocarbonetos do gás e água líquida numa chama não produz H₂ gasoso de forma relevante; ainda que produzisse, a combustão de gás hidrogênio gera uma chama azul-pálida (quase invisível), e não amarela — logo, não explicaria a mudança de cor observada.

E) excitação das moléculas de proteínas, com formação de luz amarela.

❌ Incorreta: proteínas são macromoléculas orgânicas que, ao serem aquecidas, se desnaturam e podem carbonizar, mas não possuem um mecanismo de excitação eletrônica capaz de produzir emissão de luz amarela característica e intensa; a emissão de cor por excitação é um fenômeno típico de átomos e íons metálicos isolados (como o sódio), não de moléculas orgânicas complexas.

🏆 Gabarito: B — a mudança de cor da chama é um fenômeno físico de emissão atômica: o sódio do NaCl, excitado pelo calor da chama, emite fótons de luz amarela ao retornar ao estado fundamental.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa B descreve um fenômeno físico bem estabelecido (emissão atômica) compatível com a cor específica (≈ 589 nm), a intensidade e a instantaneidade da mudança observada; as demais propõem reações químicas hipotéticas sem respaldo nas condições descritas no enunciado.
• Padrão de cobrança: o ENEM cobra recorrentemente o teste de chama e a relação entre modelo atômico de Bohr, níveis de energia e emissão de luz, geralmente em contextos cotidianos (fogos de artifício, lâmpadas, chamas coloridas na cozinha), para verificar se o estudante entende a origem física da cor e não apenas decora nomes de compostos.
• Generalização: sempre que uma questão associar "cor de chama" a um elemento metálico específico — sódio = amarelo, potássio = violeta, cobre = verde-azulado, lítio = vermelho, cálcio = laranja-avermelhado — pense em excitação de elétrons e emissão de fótons, nunca em uma reação química formando um "novo composto colorido".
• Dica de eliminação rápida: descarte de cara qualquer alternativa que proponha uma "reação química" nova e perigosa (A e D) — combustão doméstica comum não libera cloro nem hidrogênio livre nessas condições; em seguida, elimine C e E, pois carboidratos e proteínas não têm mecanismo de emissão de luz por excitação eletrônica característica, restando apenas o sódio (B).
• Conexões: o tema se conecta a fogos de artifício (cores produzidas por sais metálicos), à espectroscopia de emissão e absorção usada em astronomia para identificar a composição química de estrelas, e ao modelo atômico de Bohr (quantização de energia).