Questão 113 — ENEM 2019 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações inorgânicas (ácido-base) e Química Ambiental (chuva ácida)
• ⚡ Nível: Fácil — exige apenas relacionar poluição atmosférica urbana/industrial com a formação de chuva ácida e sua reação com carbonatos
• 🎯 Tema/Habilidade: Chuva ácida e deterioração de monumentos de carbonato de cálcio — Competência de Área 6 (compreender processos químicos que envolvem o ambiente e a qualidade de vida)
• 🏆 Gabarito: E — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual fenômeno químico explica a perda de massa do mármore quando exposto ao ar de grandes cidades e zonas industriais?"
• Palavras-chave decisivas: carbonato de cálcio (CaCO₃), grandes cidades e zonas industriais, perda de massa
• Armadilha típica: confundir "desgaste" com um processo puramente físico e mecânico (abrasão por poeira, vento, choque de ruído) em vez de reconhecer que se trata de uma reação química de dissolução provocada pela poluição atmosférica
• O que a resposta precisa demonstrar: que o candidato entende que gases poluentes emitidos por indústrias e veículos (SOₓ e NOₓ) se transformam em ácidos fortes na atmosfera, e que esses ácidos reagem quimicamente com o CaCO₃, dissolvendo-o e retirando massa da peça

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Composição do mármore: é uma rocha metamórfica formada essencialmente por carbonato de cálcio (CaCO₃), o mesmo mineral do calcário. O CaCO₃ é uma base fraca (sal de ácido fraco), pouco solúvel em água pura, mas reativo diante de ácidos.
• Chuva ácida: formada quando óxidos de enxofre (SO₂, SO₃) e óxidos de nitrogênio (NOₓ), liberados pela queima de combustíveis fósseis em indústrias e veículos, reagem com a água e o oxigênio da atmosfera formando ácido sulfúrico (H₂SO₄) e ácido nítrico (HNO₃). Esses ácidos se dissolvem nas gotas de chuva, tornando-a mais ácida que o normal (pH abaixo de 5,6).
• Reação ácido-carbonato: carbonatos reagem com ácidos formando sal solúvel + água + gás carbônico, segundo o padrão:

CaCO₃(s) + 2 H⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

O cálcio, antes sólido e estruturado na peça, passa para a forma iônica solúvel e é literalmente lavado pela água da chuva, retirando massa da escultura ou do monumento.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "peças de mármore são expostas a ambientes externos, particularmente em grandes cidades e zonas industriais" → aponta diretamente para a poluição atmosférica típica desses locais (queima de combustíveis fósseis, emissões industriais) como origem do problema, e não para fatores presentes em qualquer ambiente (como vento ou ruído, que ocorreriam igualmente em áreas rurais).
• Evidência 2: "elas sofrem ao longo do tempo um processo de desgaste, caracterizado pela perda de massa da peça" → "perda de massa" é a assinatura de uma reação química de dissolução, em que átomos que compunham o sólido saem da estrutura na forma de íons dissolvidos, e não apenas de um desgaste superficial por atrito (que raspa a superfície, mas não necessariamente "dissolve" o material).
• Síntese: ao cruzar o local (cidades/indústrias, fontes de SOₓ e NOₓ) com o efeito (perda de massa por reação química do carbonato), a única explicação coerente é a reação do CaCO₃ com os ácidos formados pela poluição — ou seja, a acidez da chuva.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a origem da acidez nas grandes cidades e zonas industriais

Nesses locais há queima intensa de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e seus derivados) em veículos e processos industriais. Essa combustão libera SO₂ e NOₓ para a atmosfera. Esses óxidos reagem com o vapor de água e o O₂ presentes no ar, formando H₂SO₃/H₂SO₄ e HNO₂/HNO₃, que se incorporam às gotículas de chuva, tornando-a mais ácida (fenômeno conhecido como chuva ácida).

Subpasso 4.2 — Relacionar a chuva ácida com o CaCO₃ do mármore

O carbonato de cálcio é uma base (originada de um ácido fraco, o ácido carbônico) e, por isso, reage prontamente com ácidos fortes. Quando a chuva ácida entra em contato com a superfície do mármore, ocorre uma reação de dupla troca / neutralização:

CaCO₃(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(aq/s) + H₂O(l) + CO₂(g)

ou, de forma mais geral, representando qualquer ácido H⁺:

CaCO₃(s) + 2 H⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

O cálcio que estava fixo na rede cristalina do mármore passa para a solução aquosa (é carreado pela própria água da chuva) e o carbono é liberado como CO₂ gasoso. Assim, parte do material sólido da peça literalmente "desaparece", explicando a perda de massa observada ao longo do tempo.

Subpasso 4.3 — Verificação

Comparando com as alternativas: nenhuma reação de oxidação simples pelo O₂ explica a perda de massa de um carbonato (alternativa A não se sustenta quimicamente); radiação solar não decompõe CaCO₃ em condições ambientais (B); ondas de choque sonoras não retiram massa de um sólido (C); abrasão por partículas é um processo físico superficial, não teria a intensidade nem a especificidade de "grandes cidades e zonas industriais" citada no texto (D). Já a reação do CaCO₃ com os ácidos da chuva (E) explica perfeitamente tanto a localização geográfica citada (fontes de poluentes ácidos) quanto o mecanismo de perda de massa (dissolução química). A resposta está confirmada: letra E.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) oxidação do mármore superficial pelo oxigênio.

❌ Incorreta: o cálcio no CaCO₃ já está no seu estado de oxidação estável (+2) e o carbono já está em seu estado mais oxidado (+4); não há processo de oxidação espontânea pelo O₂ atmosférico que dissolva ou consuma o carbonato de cálcio. O oxigênio do ar não reage diretamente com o CaCO₃ para causar perda de massa.

B) decomposição do mármore pela radiação solar.

❌ Incorreta: a decomposição térmica do CaCO₃ (CaCO₃ → CaO + CO₂) exige temperaturas muito elevadas (acima de 800 °C), muito superiores às atingidas pela radiação solar incidente em condições ambientais normais. A luz solar não fornece energia suficiente para romper essa estrutura cristalina.

C) onda de choque provocada por ruídos externos.

❌ Incorreta: ruídos urbanos (trânsito, indústrias) geram ondas sonoras cuja energia é irrisória perto da necessária para fragmentar ou dissolver uma rocha; não há evidência científica de erosão de monumentos por poluição sonora, e essa hipótese não explica por que o fenômeno seria mais intenso em zonas industriais especificamente.

D) abrasão por material particulado presente no ar.

❌ Incorreta: a abrasão por poeira e fuligem pode causar um desgaste físico superficial (arranhões, enegrecimento), mas é um processo mecânico lento e superficial, incapaz de explicar a perda progressiva e generalizada de massa observada em monumentos de mármore ao longo de décadas; o processo dominante e mais estudado nesse contexto é químico, não mecânico.

E) acidez da chuva que cai sobre a superfície da peça.

✅ Correta: em grandes cidades e zonas industriais, a queima de combustíveis fósseis libera óxidos de enxofre e nitrogênio, que formam ácidos fortes na atmosfera (chuva ácida). Esses ácidos reagem com o carbonato de cálcio do mármore, dissolvendo-o (CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂) e retirando massa da peça de forma contínua — exatamente o processo descrito no enunciado.

🏆 Gabarito: E — a perda de massa do mármore ocorre porque a chuva ácida, formada a partir da poluição atmosférica típica de cidades e zonas industriais, reage quimicamente com o carbonato de cálcio, dissolvendo-o.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa E apresenta um mecanismo químico compatível tanto com a localização citada (fontes de poluição ácida) quanto com o efeito observado (perda de massa por dissolução do carbonato).
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente explora a chuva ácida como tema de química ambiental, associando-a à queima de combustíveis fósseis, à formação de H₂SO₄/HNO₃ e a seus efeitos sobre construções, monumentos históricos e ecossistemas (solos, lagos, florestas).
• Generalização: sempre que um enunciado envolver corrosão/desgaste de estruturas de carbonato (mármore, calcário, cimento) em áreas urbanas/industriais, pense primeiro em reação ácido-base com poluentes atmosféricos transformados em chuva ácida.
• Dica de eliminação rápida: elimine de cara alternativas que descrevem fenômenos físicos (ruído, abrasão) ou processos que exigem condições extremas de energia (radiação solar decompondo rocha) — "perda de massa" em contexto de poluição urbana quase sempre aponta para uma reação química, não para um processo mecânico.
• Conexões: efeito da chuva ácida sobre ecossistemas aquáticos e solos; ciclo do enxofre e do nitrogênio na atmosfera; reações de neutralização e de carbonatos com ácidos (equilíbrio carbonato-bicarbonato, também cobrado em questões sobre oceanos e recifes de coral).