Atividades de camada de ozônio para a 2ª série do Ensino Médio com gabarito

Quem já ensinou camada de ozônio para a 2ª série do Ensino Médio sabe que o assunto parece simples até a hora da prova. Eu mesmo já ouvi a mesma pergunta de três turmas diferentes: “professor, o ozônio é o mesmo que a poluição do ar?”. É nesse ponto que a aula costuma travar, porque o tema junta atmosfera, reações químicas e um pouco de história ambiental, tudo ao mesmo tempo.

Neste texto eu organizo o que realmente importa ensinar, mostro onde os alunos costumam errar e deixo oito questões com gabarito comentado, alinhadas à habilidade questões da habilidade EM13CNT307. A ideia é você sair daqui com material pronto para usar na próxima aula ou na próxima avaliação.

O que o aluno de 2ª série precisa saber sobre Camada de ozônio

A camada de ozônio é uma região da atmosfera onde se concentra o gás ozônio (O3), e a maior parte dele está na estratosfera, acima da troposfera, a camada onde vivemos e onde ocorre a maior parte dos fenômenos meteorológicos. Esse ozônio absorve parte da radiação ultravioleta vinda do Sol, o que protege a superfície. O ponto central para o aluno é entender que o ozônio da estratosfera é protetor, enquanto o ozônio junto ao solo é um poluente. A mesma molécula pode ter papel bem diferente conforme a altitude, e é justamente essa distinção que cai nas provas.

Outro conceito que precisa estar claro é a formação do ozônio por fotodissociação: a radiação ultravioleta quebra a molécula de O2 em átomos de oxigênio, que depois se recombinam com outras moléculas de O2 para formar O3. E, para fechar o quadro, a destruição: certos gases industriais, como os clorofluorcarbonetos (CFCs), chegam à estratosfera, liberam cloro sob ação da radiação e esse cloro destrói moléculas de ozônio em ciclos catalíticos.

O que ele precisa saber antes

Antes de entrar na camada de ozônio, o aluno precisa dominar as camadas da atmosfera, porque sem saber a ordem troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera, a localização do ozônio vira chute. O segundo pré-requisito é o próprio conceito de ozônio e suas funções, e o terceiro é a noção de fotodissociação e de espécies químicas, que aparece na equação O2 + h → 2 O. Se algum desses três está frágil, vale revisar antes de aplicar as questões.

Onde os alunos mais erram

O erro mais frequente que vejo na prática é localizar o ozônio na troposfera. A lógica do aluno é compreensível: é lá que acontecem chuva, vento e poluição, então ele conclui que a camada de ozônio também está ali. A correção passa por separar o ozônio protetor, da estratosfera, do ozônio poluente, da superfície.

Outro erro típico aparece na questão sobre a espécie formada na fotodissociação. Muitos alunos associam tudo ao ozônio e marcam O3 como produto, quando a etapa inicial produz oxigênio atômico (O). O raciocínio por trás do erro é achar que a equação “vai direto” ao produto final, sem as etapas intermediárias.

Na questão sobre a estação de máxima destruição, o distrator mais provável é o inverno austral, porque o frio intenso parece o cenário ideal para o buraco crescer. Só que o maior buraco aparece na primavera austral, quando a luz solar volta e acelera as reações. Por fim, no ciclo catalítico do cloro, o aluno costuma errar a sequência de equações ou esquecer de mostrar que o Cl· é regenerado, e por isso não percebe que o cloro atua como catalisador.

Como trabalhar em sala

• Peça que os alunos desenhem as camadas da atmosfera numa folha, com a altitude em uma lateral e a posição do ozônio marcada. Esse exercício simples resolve boa parte dos erros de localização.
• Escreva as equações de formação do ozônio no quadro e pergunte, em cada passo, qual espécie está sendo consumida e qual está sendo produzida. Isso evita a confusão entre O, O2 e O3.
• Monte um “ciclo” com cartões: cada aluno representa um átomo ou molécula e precisa passar o cloro adiante na reação. Ver o cloro sair e voltar ajuda a entender o conceito de catalisador.
• Use um pequeno texto de notícia ou de relatório sobre a redução da camada de ozônio e peça que os alunos identifiquem causa e efeito, como o aumento de CFCs e a diminuição da espessura do ozônio.
• Feche com uma pergunta de aplicação: por que os acordos internacionais limitaram os CFCs e não o oxigênio do ar? Essa discussão leva o tema para a tomada de decisão, sem exigir material caro.

Questões prontas de Camada de ozônio para a 2ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

Questão 1: localização da camada de ozônio

Em qual camada da atmosfera se concentra a maior parte do ozônio que compõe a chamada camada de ozônio?

• ❌ A) Na troposfera, camada mais baixa da atmosfera. — Incorreta. A troposfera é a camada em que vivemos e onde ocorre a maior parte dos fenômenos meteorológicos, mas a maior concentração do ozônio protetor não está nela.
• ✅ B) Na estratosfera, camada situada acima da troposfera. — Correta. A maior concentração de ozônio que forma a camada de ozônio encontra-se na estratosfera, onde ele absorve parte da radiação ultravioleta solar.
• ❌ C) Na mesosfera, camada acima da estratosfera. — Incorreta. A mesosfera fica acima da estratosfera; um erro comum é confundir a ordem das camadas atmosféricas ao localizar a camada de ozônio.
• ❌ D) Na termosfera, região de ar muito rarefeito. — Incorreta. A termosfera está em altitudes bem mais elevadas e não é a região onde se concentra a camada de ozônio.
• ❌ E) Na exosfera, porção mais externa da atmosfera. — Incorreta. A exosfera é a camada mais externa da atmosfera; associá-la ao ozônio é resultado de uma leitura superficial baseada apenas na ideia de altitude.

Questão 2: espécie formada na fotodissociação

Na etapa inicial da formação natural do ozônio estratosférico, ocorre a fotodissociação representada por O2 + h? -> 2 O. Qual espécie química é formada nessa etapa?

• ❌ A) Ozônio estratosférico (O3). — Distrator plausível: o tema é a formação do ozônio, mas nessa etapa inicial a equação não mostra O3 sendo produzido.
• ❌ B) Oxigênio molecular (O2). — Erro procedimental: a fotodissociação quebra a molécula O2; portanto, o produto não continua sendo O2.
• ✅ C) Oxigênio atômico (O). — Correta: a equação O2 + h? -> 2 O indica a ruptura da molécula de oxigênio em átomos isolados de oxigênio.
• ❌ D) Radiação ultravioleta (h?). — Erro superficial: h? representa a energia luminosa absorvida no processo, não a espécie química formada.
• ❌ E) Íon óxido isolado (O²?). — Erro conceitual: a equação mostra dissociação da molécula, não ganho de elétrons para formar o íon óxido.

Questão 3: estação de máxima área do buraco antártico

Em qual estação do ano do hemisfério sul a área do buraco na camada de ozônio antártica atinge seu máximo?

• ❌ A) No inverno austral, pois o frio máximo coincidiria com o maior buraco. — Incorreta. O frio intenso do inverno favorece condições para a destruição do ozônio, mas a área máxima do buraco é observada na primavera austral, quando a luz solar retorna.
• ✅ B) Na primavera austral, quando a luz solar retorna e intensifica a destruição do ozônio. — Correta. O maior valor ocorre na primavera do hemisfério sul, porque o retorno da luz solar à Antártica acelera as reações químicas que destroem o ozônio.
• ❌ C) No verão austral, porque o calor e a radiação mais fortes abririam mais o buraco. — Incorreta. A ampliação do buraco não acontece por calor direto do verão, mas pelo retorno da luz solar na primavera após as condições formadas no inverno antártico.
• ❌ D) Na primavera boreal, por aplicar ao sul o calendário sazonal do hemisfério norte. — Incorreta. A questão pede a estação do hemisfério sul; confundir os calendários sazonais dos hemisférios leva à resposta errada.
• ❌ E) No outono austral, porque o buraco cresceria logo após o período mais ensolarado. — Incorreta. Embora pareça plausível associar o fenômeno ao período seguinte ao mais ensolarado, o máximo ocorre na primavera austral, não no outono.

Questão 4: equações de formação do ozônio

Apresente as equações elementares balanceadas que representam a formação de ozônio (O3) na estratosfera a partir de O2 por fotodissociação e recombinação, indicando a terceira espécie M necessária para estabilização.

• ❌ A) 2 O· + M ? O3 + O2 — Esta reação é incorreta; não há geração de O2 a partir de O· no processo de formação de O3.
• ❌ B) O2 + h? ? O3 + O· — A equação está errada, pois O2 não se transforma diretamente em O3 sem os átomos O na forma fragmentária.
• ❌ C) O· + O3 + N2 ? O2 + O3 — Aqui falta compreensão do processo; O· não se combina com O3 para gerar O2.
• ❌ D) CCl3F + O3 ? CCl2F· + O2 — CCl3F não reage com O3; a reação correta envolve fotólise para gerar radicais.
• ✅ E) O2 + h? (?<240 nm) ? 2 O· seguido de O· + O2 + M ? O3 + M — A radiação UV decompõe O2 em átomos O; cada átomo O reage com O2 numa recombinação ternária (com M = N2/O2) para formar O3, mantendo conservação de massa e energia.

Questão 5: sequência de destruição catalítica do ozônio

Escreva a sequência simplificada de reações que representa a destruição catalítica do ozônio na estratosfera iniciada pela fotólise do CCl2F2 (CFC-12). Apresente as equações individuais e a equação global balanceada.

• ❌ A) ClO· + O3 ? Cl · + 2 O2 — Errado: ClO· não se decompõe em Cl· e O2; gera O em uma etapa, não 2 O2.
• ❌ B) Cl· + O2 ? ClO· + O3 — Incorreto: o radical cloro não reage com O2 para formar ClO·, mas sim com O3.
• ✅ C) CCl2F2 + hv ? CClF2· + Cl·; Cl· + O3 ? ClO· + O2; ClO· + O ? Cl· + O2; equação global: O3 + O ? 2 O2 — A fotólise do CFC gera Cl·; o radical cloro reage com O3 formando ClO·, que reage com O regenerando Cl·. O radical é regenerado, caracterizando ciclo catalítico cuja soma dá O3 + O ? 2 O2.
• ❌ D) CCl2F2 + O2 ? Cl· + 2 O2 — Factualmente errado: não há uma reação direta do CFC com O2 nesse contexto de formação de radicais.
• ❌ E) CCl2F2 + O3 ? CCl3 + O2 — Erro conceitual: a reação não envolve O3 diretamente no início do ciclo de destruição.

Questão 6: ciclo catalítico do cloro

Apresente as duas reações elementares que compõem o ciclo catalítico do cloro que destrói o ozônio estratosférico, escrevendo as fórmulas e a reação líquida balanceada.

• ✅ A) Cl· + O3 ? ClO· + O2; ClO· + O ? Cl· + O2; reação líquida: O3 + O ? 2 O2. — As duas etapas mostram o radical Cl sendo regenerado: Cl· reage com O3 formando ClO·; ClO· reage com O regenerando Cl·. Como Cl· reaparece, age como catalisador e a reação líquida converte O3 e O em O2.
• ❌ B) Cl· + O2 ? ClO· + O3; ClO· + ClO· ? 2Cl· + O2. — As reações são inválidas; não representam os mecanismos que envolvem ozônio.
• ❌ C) O ciclo catalítico do cloro não envolve ozônio, mas apenas CO2. — Errado, o ciclo evidencia a destruição do ozônio, não CO2.
• ❌ D) Cl· + O3 ? ClO· + 3O2; ClO· + O ? Cl· + O3; reação líquida: 2O3 ? O2. — Incorreto, as reações estão mal balanceadas e os produtos não estão corretos.
• ❌ E) O3 + ClO· ? Cl· + O4; Cl· + O ? 2ClO·. — Factualmente impossível, O4 não é uma molécula estável, nem a reação faz sentido.

Questão 7: gás associado à destruição da camada de ozônio

Em um estudo sobre a redução da camada de ozônio, pesquisadores analisaram gases presentes na atmosfera. O ozônio estratosférico absorve parte da radiação ultravioleta do Sol. O estudo apontou que certos gases usados anteriormente em sistemas de refrigeração, aerossóis e processos industriais alcançam a estratosfera. Sob a ação da radiação ultravioleta, esses gases liberam espécies de cloro que participam de reações capazes de consumir ozônio. O oxigênio e o nitrogênio são componentes naturais da atmosfera; o dióxido de carbono está associado à respiração, à decomposição e à combustão; e o metano pode ser produzido na decomposição de matéria orgânica e em atividades agropecuárias.

Com base no texto, identifique o gás associado à destruição da camada de ozônio e sua origem principal.

• ❌ A) Nitrogênio (N₂), gás natural da atmosfera e de origem atmosférica. — O nitrogênio é um componente natural e abundante da atmosfera, mas não corresponde ao gás industrial que, segundo o texto, alcança a estratosfera e libera espécies de cloro sob radiação ultravioleta.
• ❌ B) Metano (CH₄), gás natural da atmosfera e de origem agropecuária. — O metano pode ser produzido em atividades agropecuárias e na decomposição de matéria orgânica, mas o texto não o relaciona à liberação de cloro nem ao consumo catalítico do ozônio.
• ❌ C) Dióxido de carbono (CO₂), gás natural da atmosfera e de origem respiratória. — O dióxido de carbono pode ser liberado pela respiração, pela decomposição e pela combustão, conforme o texto, mas não libera cloro sob radiação ultravioleta nem é relacionado diretamente à destruição da camada de ozônio no caso apresentado.
• ✅ D) Clorofluorcarbonos (CFCs), compostos sintéticos de origem industrial. — Os CFCs são compostos produzidos industrialmente e foram empregados em sistemas de refrigeração, aerossóis e outros processos. Na estratosfera, a radiação ultravioleta pode decompor essas moléculas, liberando espécies de cloro que participam de reações catalíticas de destruição do ozônio. Assim, a alternativa correta identifica tanto o gás quanto sua origem.
• ❌ E) Oxigênio (O₂), gás natural da atmosfera e de origem biológica. — O oxigênio é um componente natural da atmosfera e participa do equilíbrio que possibilita a formação do ozônio, mas não é identificado no texto como o gás industrial que libera cloro e acelera sua destruição.

Questão 8: consequência do aumento de CFCs entre 1970 e 1987

Em um relatório sobre a atmosfera, pesquisadores compararam as emissões anuais de clorofluorcarbonetos (CFCs) e a espessura média da camada de ozônio entre 1970 e 1987. Nesse período, as emissões de CFCs aumentaram de forma expressiva, enquanto a espessura da camada de ozônio diminuiu. Na estratosfera, a radiação ultravioleta quebra moléculas de CFCs e libera átomos de cloro, que participam de reações capazes de destruir moléculas de ozônio. Essa relação contribuiu para a elaboração do Protocolo de Montreal, que estabeleceu medidas para reduzir a produção e o consumo dessas substâncias.

Com base no texto, qual consequência ambiental está diretamente associada ao aumento das emissões de CFCs observado entre 1970 e 1987?

• ❌ A) Formação acelerada de oxigênio atmosférico — O texto descreve a destruição de ozônio por espécies de cloro, mas não indica formação acelerada de oxigênio atmosférico como consequência principal.
• ❌ B) Manutenção da espessura da camada de ozônio — Desconsidera a relação observada entre o aumento das emissões de CFCs e a diminuição da espessura da camada de ozônio.
• ❌ C) Redução da incidência de radiação ultravioleta — A diminuição da camada de ozônio tende a permitir maior passagem de radiação ultravioleta, não sua redução.
• ❌ D) Ampliação da espessura da camada de ozônio — Inverte a relação apresentada no texto: o aumento das emissões de CFCs está associado à destruição, e não à formação, de ozônio.
• ✅ E) Diminuição da espessura da camada de ozônio — Os CFCs liberam átomos de cloro quando sofrem ação da radiação ultravioleta na estratosfera. Esses átomos participam de reações que destroem moléculas de ozônio, reduzindo a espessura da camada de ozônio.

Feche a aula com próximos passos

Depois de passar pelas questões, o caminho natural é revisar o que ficou mais frágil e repetir a lógica do ciclo catalítico em outra avaliação. Se a turma dominou a localização do ozônio e a sequência das reações, você já tem base para cobrar a relação entre CFCs e Protocolo de Montreal em uma questão discursiva.

Se quiser montar sua própria prova com este conteúdo, use o gerador de provas do GeraProva, que cria questões com gabarito a partir da habilidade que você escolher. Se ainda não tem conta, o cadastro grátis leva menos de um minuto.

Este material é um ponto de partida: adapte os enunciados à sua turma e confira sempre o gabarito antes de aplicar. A ideia é poupar seu tempo, não substituir o seu olhar de professor.