Questão 94 — ENEM 2019 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Eletroquímica (potencial padrão de redução, corrosão e proteção de metais)
• ⚡ Nível: Médio — exige transportar um texto sobre corrosão de moedas para o conceito quantitativo de potencial de redução, sem confundi-lo com "reatividade" no sentido vago
• 🎯 Tema/Habilidade: Eletroquímica aplicada à corrosão e à proteção de metais (competência da Matriz ENEM: entender processos naturais e tecnológicos, compreendendo a intervenção humana sobre materiais)
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual propriedade eletroquímica o metal misturado ao cobre deve ter, em comparação ao próprio cobre, para que o cobre não se oxide e não forme zinabre?"
• Palavras-chave decisivas: oxidação, liga com outro elemento metálico, impedir a formação de zinabre
• Armadilha típica: confundir uma grandeza qualitativa e vaga ("capacidade de reação", "caráter ácido") com a grandeza eletroquímica correta e mensurável (potencial padrão de redução), ou inverter a lógica e escolher um metal "mais resistente" quando, na verdade, é preciso um metal que se sacrifique no lugar do cobre.
• O que a resposta precisa demonstrar: que o candidato entende o princípio da proteção catódica (ânodo de sacrifício): o metal associado precisa se oxidar preferencialmente ao cobre, o que só ocorre se ele tiver menor potencial de redução do que o cobre.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Potencial padrão de redução (E°): mede a tendência de uma espécie química em ganhar elétrons (reduzir-se) e permanecer na forma metálica. Quanto maior o E° de um metal, menor é sua tendência a se oxidar espontaneamente; quanto menor (mais negativo) o E°, maior a facilidade de o metal doar elétrons e se corroer.
• Corrosão do cobre (formação do zinabre): o cobre metálico perde elétrons (oxida-se) na presença de O₂, H₂O e CO₂ atmosféricos, formando o carbonato básico Cu₂(OH)₂CO₃. É uma reação de oxirredução lenta, característica de metais expostos ao intemperismo.
• Proteção catódica / ânodo de sacrifício: técnica em que se associa ao metal que se quer proteger (cátodo, mais "nobre") um segundo metal mais reativo (ânodo, com menor E° de redução). Esse segundo metal se oxida preferencialmente, "sacrificando-se" e evitando que o metal protegido reaja com o meio. É o mesmo princípio usado na galvanização do aço (revestimento com zinco) e em anodos de magnésio em tubulações enterradas.
• Fila/série eletroquímica dos metais: ordena os metais do menor para o maior potencial de redução; metais no topo da fila (E° mais negativo) são oxidados com mais facilidade que os de baixo, e por isso "protegem" estes últimos quando colocados em contato.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "esse metal, ao ser exposto ao ar úmido, na presença de CO2, sofre oxidação formando o zinabre" → revela que o problema central é a oxidação (perda de elétrons) do cobre metálico mediada por agentes atmosféricos (O₂, H₂O, CO₂).
• Evidência 2: "é comum utilizar ligas resultantes da associação do cobre com outro elemento metálico" → indica que a solução tecnológica é metalúrgica: um segundo metal, presente na liga, deve assumir a função de se oxidar no lugar do cobre.
• Síntese: a questão está descrevendo, em linguagem cotidiana, o princípio da proteção catódica (ânodo de sacrifício). Para que o cobre não se oxide, o metal companheiro precisa ser termodinamicamente mais fácil de oxidar do que ele — ou seja, precisa ter menor potencial de redução que o cobre.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Semirreação de referência do cobre

O cobre metálico tem a semirreação de redução:

Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V

Esse valor positivo mostra que o cobre é um metal relativamente "nobre": ele resiste bem à oxidação em condições normais, mas ainda reage lentamente com O₂, H₂O e CO₂ ao longo do tempo, formando a pátina esverdeada conhecida como zinabre (Cu₂(OH)₂CO₃).

Subpasso 4.2 — Traduzindo "impedir a oxidação do cobre" para a linguagem eletroquímica

Para que um metal M, presente na liga, se oxide antes do cobre, sua semirreação de oxidação (M → Mⁿ⁺ + n e⁻) precisa ser mais favorável termodinamicamente do que a oxidação do cobre. Isso equivale a exigir que a semirreação de redução de M tenha potencial padrão menor do que o do cobre:

E°(M) < E°(Cu) = +0,34 V

Quanto menor (mais negativo) o E° de redução de um metal, maior é sua tendência de doar elétrons — ou seja, maior sua facilidade de se oxidar. Se M tiver E° menor que o cobre, ele se torna o "alvo preferencial" da oxidação, funcionando como ânodo de sacrifício dentro da própria liga.

Subpasso 4.3 — Verificação com exemplos reais de ligas de cobre

Ligas usadas em moedas costumam incorporar zinco (E° Zn²⁺/Zn = −0,76 V) ou níquel (E° Ni²⁺/Ni = −0,25 V) — ambos com potencial de redução bem menor que o do cobre (+0,34 V). Isso confirma que, na presença de umidade e CO₂, é o metal associado que tenderia a se oxidar primeiro, protegendo o cobre e reduzindo a formação de zinabre. O resultado converge exatamente para a propriedade descrita na alternativa C: menor potencial de redução em relação ao cobre.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) maior caráter ácido.

❌ Incorreta: "caráter ácido" descreve a capacidade de um óxido ou hidróxido formar soluções ácidas (comportamento ácido-base de Arrhenius/Brønsted), um conceito completamente distinto da tendência redox de um metal perder ou ganhar elétrons. Não existe relação direta entre acidez do óxido formado e proteção contra oxidação do cobre.

B) maior número de oxidação.

❌ Incorreta: número de oxidação é apenas a carga formal atribuída a um átomo dentro de um composto; não expressa a tendência termodinâmica de o metal se oxidar. Um metal pode atingir Nox elevados em seus compostos e, ainda assim, ser resistente à oxidação (ou o inverso) — essa grandeza não determina qual metal se sacrifica na liga.

C) menor potencial de redução.

✅ Correta: é exatamente a condição termodinâmica necessária. Um metal com E° de redução menor que o do cobre se oxida preferencialmente, atuando como ânodo de sacrifício e impedindo que o cobre reaja com O₂/H₂O/CO₂ para formar zinabre.

D) menor capacidade de reação.

❌ Incorreta: essa alternativa inverte a lógica correta. Um metal com "menor capacidade de reação" (menos reativo) não se oxidaria preferencialmente ao cobre — pelo contrário, seria o próprio cobre que continuaria sendo o mais suscetível a reagir com o meio, e o zinabre continuaria se formando. É necessário um metal mais reativo (com potencial de redução menor), e não menos reativo.

E) menor número de elétrons na camada de valência.

❌ Incorreta: o número de elétrons de valência, isoladamente, não determina a facilidade de oxidação de um metal. Essa tendência depende de um conjunto de fatores (energia de ionização, raio atômico, carga nuclear efetiva, entre outros) que são resumidos experimentalmente pelo potencial padrão de redução — e não apenas pela contagem de elétrons na última camada.

🏆 Gabarito: C — apenas essa alternativa expressa, em termos eletroquímicos corretos, que o metal associado ao cobre precisa ter menor potencial de redução, oxidando-se preferencialmente e protegendo o cobre da formação de zinabre.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: entre as cinco propriedades listadas, apenas o potencial de redução é a grandeza eletroquímica que determina qual metal se oxida primeiro em um par metálico; por isso, "menor potencial de redução" (C) é a única condição capaz de garantir a proteção do cobre.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma explorar eletroquímica em contextos de corrosão e proteção de metais (ferrugem, galvanização, ligas, pilhas), sempre pedindo a interpretação de tabelas ou do conceito de potencial padrão de redução aplicado a situações do cotidiano ou tecnológicas.
• Generalização: sempre que uma questão descrever "proteger um metal associando-o a outro metal", pense no princípio do ânodo de sacrifício: o metal protetor deve ser mais reativo, isto é, deve ter menor potencial de redução do que o metal que se quer proteger.
• Dica de eliminação rápida: descarte de imediato alternativas que citam grandezas sem relação direta com oxirredução, como caráter ácido (A) e elétrons de valência isolados (E). Entre as restantes, desconfie de termos vagos como "capacidade de reação" (D), que soam parecidos com o conceito certo, mas costumam inverter a lógica; prefira sempre o termo técnico e quantificável — potencial de redução (C).
• Conexões: proteção catódica em estruturas metálicas reais (oleodutos, cascos de navios, tubulações enterradas) e pilhas galvânicas clássicas, como a pilha de Daniell, que também se baseiam na diferença de potencial de redução entre dois metais.