Atividades de camada de ozônio para o ENEM com gabarito

Quem ensina Química para a turma do ENEM sabe que camada de ozônio é um daqueles temas que parecem simples até aparecer uma questão com cálculo de mols, fotólise e um ciclo catalítico na mesma prova. Eu mesmo já vi alunos decorarem a frase "o CFC destrói o ozônio" e errarem a questão logo depois, porque ela trazia um gás parecido e um distrator bem montado.

Neste texto eu organizo o que realmente cai, onde a turma costuma tropeçar e como eu trabalharia o assunto em sala, com as 8 questões validadas do banco do GeraProva e os respectivos gabaritos comentados.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre Camada de ozônio

A camada de ozônio é a região da estratosfera com maior concentração de O3, que absorve grande parte da radiação ultravioleta do Sol. O ponto central para a prova é entender que a destruição do ozônio não acontece por uma reação isolada, e sim por um ciclo catalítico. Um átomo de cloro, liberado a partir de moléculas como os CFCs quando a radiação UV rompe a ligação C–Cl, reage com O3 formando ClO· e O2; depois, o ClO· reage com oxigênio atômico, regenerando o Cl· e liberando mais O2. Como o cloro volta ao início do ciclo, um único radical pode destruir um número muito grande de moléculas de ozônio. É exatamente essa ideia de regeneração que o ENEM costuma cobrar, seja em questões conceituais, seja em cálculos de quantidade de matéria.

O que ele precisa saber antes

Os pré-requisitos que aparecem nas questões são fotodissociação, ozônio estratosférico, efeito estufa e substâncias químicas, além de cálculo de mols e conversão de unidades de pressão. Na prática, se o aluno não diferencia um gás de efeito estufa de um gás que destrói o ozônio, ele vai errar questões que parecem fáceis. Por isso eu sempre recomendo revisar esses conceitos antes de entrar nas questões de cálculo.

Onde os alunos mais erram

O erro mais recorrente, pelo que aparece nas questões, é confundir a estabilidade de um composto na troposfera com a sua reatividade na estratosfera. O CCl3F, por exemplo, é estável o suficiente para chegar intacto às camadas altas; é lá que a radiação UV libera o cloro. Quem para na primeira parte do raciocínio tende a escolher uma alternativa que fala de estabilidade e esquece o passo decisivo.

Outro erro típico é confundir o gás que contribui para o efeito estufa com o gás que destrói o ozônio. CO2 e CH4 aparecem como distratores justamente porque são gases famosos pelo aquecimento global, e o aluno que decorou apenas "gás estufa" cai na armadilha.

Nos cálculos, o erro clássico é contar o número de átomos de cloro pela fórmula inteira do composto. No CCl2F2 há dois cloros, mas a equação fornecida libera apenas um radical Cl· por molécula. Quem multiplica por dois acaba com uma resposta que aparece como alternativa errada. Também é comum errar a conversão de Dobson Units para atm, multiplicando em vez de dividir, e trocar a ordem das etapas do ciclo catalítico.

Como trabalhar em sala

Eu costumo começar com uma folha de papel em branco e pedir que a turma desenhe o ciclo catalítico do cloro usando setas e fórmulas. Esse exercício mostra de forma visual por que o Cl· aparece dos dois lados da equação e por que ele é um catalisador. Não precisa de material caro, só caneta e quadro.

Em seguida, faço uma comparação de polímeros para telhados, como polietileno e PVC, pedindo que os alunos justifiquem a escolha considerando liberação de HCl e presença de halogênios. Isso conecta Química orgânica com impacto ambiental e é um formato muito parecido com as questões de análise do ENEM.

Uma terceira ideia é resolver juntos uma questão de cálculo de mols, passo a passo, anotando cada conversão de unidade no quadro. Depois, deixo a turma refazer sozinha uma variação com outros valores. Por fim, uso um quadro de distratores: cada aluno escreve por que a alternativa mais tentadora está errada, o que treina exatamente a leitura crítica que a prova exige.

Se o seu tempo for curto, escolha duas dessas atividades e foque nelas. Melhor trabalhar bem duas do que correr por cinco.

Questões prontas de Camada de ozônio para o ENEM (com gabarito comentado)

A seguir estão as 8 questões do banco, com alternativas marcadas e a explicação de cada uma. Use-as em aula, como simulado ou como lista de revisão.

Questão 1: fotodissociação do CCl3F e destruição do ozônio

Um técnico observa a fotodissociação do CCl3F: CCl3F + hv ? CCl2F· + Cl·. Qual propriedade química do CCl3F explica seu impacto na destruição do ozônio estratosférico?

• ❌ A) A alta condutividade elétrica que favorece reações iônicas com O3. — CCl3F é um gás molecular neutro; condutividade elétrica não se aplica nem explica a destruição catalítica do ozônio.
• ✅ B) A estabilidade na troposfera e a liberação de Cl· por fotodissociação na estratosfera. — CCl3F chega intacto à estratosfera devido à sua estabilidade; lá, a UV promove a ruptura C–Cl gerando Cl·, que catalisa a destruição de O3.
• ❌ C) A baixa massa molar que facilita sua difusão até a estratosfera. — Embora a volatilidade ajude no transporte, o fator crítico é a presença de cloro estável até a fotólise, não apenas a baixa massa molar.
• ❌ D) A alta afinidade pelo oxigênio molecular (O2), formando oxi-halogenetos estáveis. — CCl3F não reage diretamente com O2 formando oxi-halogenetos; seu problema é a produção de Cl· por fotólise.
• ❌ E) A elevada solubilidade em água, que transporta cloretos até a estratosfera. — Alta solubilidade em água não é o mecanismo relevante; compostos voláteis atravessam a troposfera e são fotodissociados por UV na estratosfera.

Esta questão testa o raciocínio em duas etapas: estabilidade e depois fotólise. O distrator C aparece porque a baixa massa molar parece explicar o transporte, mas não responde à pergunta sobre o impacto no ozônio.

Questão 2: quantidade de matéria de Cl e de O3 destruída

Em um refrigerador antigo, foram identificados 150,0 g de CCl2F2 (CFC-12), cuja massa molar é 120,91 g·mol?¹. Na estratosfera, a radiação ultravioleta pode provocar a reação CCl2F2 + h? ? CClF2· + Cl·. O radical Cl· participa do ciclo catalítico representado por O3 + Cl· ? ClO· + O2 e ClO· + O· ? Cl· + O2. Assim, o radical Cl· é regenerado ao final do ciclo. Considere que cada radical Cl· participe de ciclos suficientes para destruir 1,2 × 105 moléculas de O3. Com base nessas informações, qual é aproximadamente a quantidade de matéria de átomos de Cl liberados pela fotólise e a quantidade de matéria de O3 destruída pelo conjunto desses átomos?

• ❌ A) 1,24 × 10³ mol de átomos de Cl e 1,49 × 10⁸ mol de O₃. — Os dois resultados ficam mil vezes maiores porque a massa foi tratada como se estivesse em miligramas, embora o enunciado a forneça em gramas.
• ✅ B) 1,24 mol de átomos de Cl e 1,49 × 10⁵ mol de O₃. — n = 150,0/120,91 ≈ 1,24 mol de CCl2F2, que libera 1,24 mol de Cl·; cada radical destrói 1,2 × 10⁵ moléculas de O3, resultando em ≈ 1,49 × 10⁵ mol de O3. O Cl· não é consumido, pois é regenerado.
• ❌ C) 0,620 mol de átomos de Cl e 7,44 × 10⁴ mol de O₃. — A quantidade de CCl₂F₂ foi dividida por dois, como se a presença de dois cloros na fórmula reduzisse pela metade os radicais liberados.
• ❌ D) 1,24 mol de átomos de Cl e 1,24 × 10⁵ mol de O₃. — O valor de Cl está correto, mas o fator 1,2 × 10⁵ foi substituído incorretamente por 1,0 × 10⁵ no cálculo de O3.
• ❌ E) 2,48 mol de átomos de Cl e 2,98 × 10⁵ mol de O₃. — Considera os dois cloros da fórmula como liberados, mas a equação fornecida libera apenas um radical Cl· por molécula.

Questão de cálculo que exige separar estequiometria da fotólise e do ciclo catalítico. Ela é exatamente o tipo de questão em que o aluno deve parar e anotar cada etapa.

Questão 3: escolha de polímero para telhados

Tabela: dois polímeros para telhados — Polímero A: polietileno (–CH2–CH2–)n, degradação UV 0,8% massa/ano, sem halogênio; Polímero B: PVC (–CH2–CHCl–)n, degradação UV 0,6% massa/ano, liberação medida 0,02 mol HCl·kg?¹·ano?¹. Para minimizar risco de compostos halogenados alcançarem a estratosfera, qual é a melhor escolha e por quê?

• ❌ A) Usar PVC com revestimento sem análise adicional, porque HCl não afeta o ozônio. — HCl por si só não é o problema maior; o risco está na formação e emissão de compostos clorados voláteis que alcançam a estratosfera.
• ❌ B) Escolher Polímero B (PVC), por ter menor taxa de degradação anual. — Embora degrade mais lentamente, o PVC libera HCl e pode formar compostos orgânicos clorados, com risco ao ozônio.
• ✅ C) Escolher Polímero A (polietileno), pois não contém cloro e não libera halogênios. — O polietileno evita a liberação de espécies cloradas; mesmo com maior degradação física, o risco ao ozônio é menor.
• ❌ D) Misturar ambos os polímeros para reduzir a liberação específica de cloro por área. — Misturar materiais clorados ainda implica emissão de haletos; o melhor é evitar PVC em aplicações expostas à UV.
• ❌ E) Substituir por um polímero desconhecido sem cloro, sem considerar custo ou durabilidade. — A escolha deve considerar propriedades locais; trocar sem avaliação não garante uma solução viável.

O distrator B é o erro típico: o aluno olha só a taxa de degradação e esquece o HCl liberado. Vale discutir com a turma por que a menor degradação não compensa o risco químico.

Questão 4: qual gás destrói a camada de ozônio

Em uma auditoria ambiental, uma fábrica de aerossóis identificou cinco substâncias relacionadas às suas operações: clorofluorcarbonos (CFCs), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), ozônio (O3) e dióxido de enxofre (SO2). O relatório técnico registra que os CFCs, ao alcançarem a estratosfera, são decompostos pela radiação ultravioleta e liberam átomos de cloro, que catalisam a decomposição do ozônio. O mesmo relatório associa o CO2 e o CH4 principalmente à intensificação do efeito estufa, o O3 estratosférico à absorção de radiação ultravioleta e o SO2 à formação de aerossóis e de chuva ácida. Com base no relatório, qual gás a fábrica deve evitar em seus processos para reduzir especificamente a destruição da camada de ozônio?

• ❌ A) Ozônio (O₃) — O O₃ estratosférico é a substância protetora que absorve UV; ele não é o agente responsável por destruí-lo.
• ❌ B) Dióxido de enxofre (SO₂) — O SO₂ está associado a aerossóis e chuva ácida, mas o relatório não indica que ele catalise a decomposição do ozônio.
• ❌ C) Metano (CH₄) — O CH₄ contribui para o efeito estufa, mas essa propriedade não corresponde ao mecanismo descrito para o ozônio.
• ❌ D) Dióxido de carbono (CO₂) — O CO₂ é um gás de efeito estufa, mas não é relacionado à decomposição catalítica do ozônio no relatório.
• ✅ E) Clorofluorcarbonos (CFCs) — Os CFCs chegam à estratosfera, onde a UV rompe suas moléculas e libera cloro, que participa de ciclos catalíticos de destruição do ozônio.

A questão é um bom diagnóstico para separar gás de efeito estufa de gás destruidor de ozônio. O distrator A aparece porque o aluno pode confundir a substância protetora com a causadora do problema.

Questão 5: propelentes de aerossóis e o ciclo do cloro

Em muitos aerossóis, substâncias propelentes são liberadas para a atmosfera. Alguns desses compostos alcançam a estratosfera, onde a radiação ultravioleta pode quebrar suas moléculas e liberar átomos de cloro. Esses átomos participam de reações que transformam o ozônio (O3) em oxigênio (O2), podendo repetir o processo muitas vezes. A água, o nitrogênio, o oxigênio e o dióxido de carbono também estão presentes na atmosfera, mas não apresentam esse mesmo comportamento descrito no texto. Com base no texto, qual substância deve ser evitada como propelente de aerossóis para reduzir a destruição da camada de ozônio, e por quê?

• ❌ A) A água, pois sua presença na estratosfera impede a formação de ozônio pela radiação ultravioleta. — O texto relaciona a destruição repetida do ozônio à liberação de cloro, não a um bloqueio da formação pela água.
• ❌ B) O dióxido de carbono, pois sua absorção de radiação ultravioleta decompõe o ozônio estratosférico. — O texto identifica a UV como responsável pela liberação de cloro de certos propelentes, não pela absorção feita pelo CO2.
• ❌ C) O oxigênio, pois sua transformação em ozônio provoca a remoção desse gás da estratosfera. — A alternativa inverte a relação: no texto, o ozônio é convertido em oxigênio, e não o contrário.
• ✅ D) Os CFCs, pois a radiação ultravioleta pode liberar cloro de suas moléculas, e esse elemento participa de reações que destroem repetidamente o ozônio. — O cloro atua de forma catalítica, participando da conversão do ozônio em oxigênio e podendo reagir de novo.
• ❌ E) O nitrogênio, pois sua reação direta com o ozônio remove esse gás da estratosfera. — A alternativa confunde a abundância do nitrogênio com a participação em um ciclo catalítico; essa reação direta não aparece no texto.

O distrator D é justamente o que o aluno escolhe quando confunde a função dos CFCs com a de outras substâncias abundantes na atmosfera. Vale perguntar à turma por que a abundância não equivale a risco.

Questão 6: fluido refrigerante sustentável

Em um estudo sobre alternativas sustentáveis, um engenheiro propôs substituir CFCs por um novo fluido refrigerante chamado HFO-1234yf (C4H4F2). Quais seriam os benefícios ambientais dessa substituição?

• ✅ A) Menor impacto no aquecimento global. — O HFO-1234yf tem menor potencial de aquecimento global.
• ❌ B) Maior eficiência energética. — A eficiência energética pode variar e não é o benefício ambiental central da substituição.
• ❌ C) Mais barato que CFCs. — Os custos podem ser mais altos, e não se trata de benefício ambiental.
• ❌ D) Não gera resíduos. — Todo fluido gera algum tipo de resíduo.
• ❌ E) Totalmente sustentável. — Nenhum fluido é totalmente sustentável.

Questão de análise que pede a comparação entre substâncias. O distrator B é tentador para quem acredita que mais eficiência significa mais sustentabilidade.

Questão 7: conversão de Dobson Units para atm

Com base em dados recentes, estimou-se que a concentração de ozônio na estratosfera é de aproximadamente 300 DU (Dobson Units). Considerando que 1 DU equivale a 0,001 atm, calcule a pressão do ozônio em atm.

• ✅ A) 0,3 atm — 300 DU equivalem a 300 × 0,001 = 0,3 atm.
• ❌ B) 0,5 atm — O valor correto é 0,3 atm; este resultado não corresponde à conversão.
• ❌ C) 0,1 atm — A conversão não resulta nesse valor.
• ❌ D) 1 atm — 300 DU não equivalem a 1 atm.
• ❌ E) 0,9 atm — A conversão não resulta nesse valor.

Cálculo direto, mas que cobra atenção à unidade. O erro típico é multiplicar em vez de dividir ao converter, então vale discutir a lógica da proporção com a turma.

Questão 8: HCFCs e a vantagem sobre os CFCs

Um grupo de pesquisadores analisou a presença de poluentes como os hidroclorofluorocarbonetos (HCFCs) na atmosfera. Os HCFCs, como o HCFC-22 (CHCl2F), são menos nocivos que os CFCs. Qual é a vantagem do uso de HCFCs em relação aos CFCs?

• ❌ A) Não contribuem para o efeito estufa. — Os HCFCs ainda contribuem para o efeito estufa.
• ✅ B) Degradam-se mais rapidamente na atmosfera. — Os HCFCs têm tempo de vida mais curto na atmosfera, o que reduz o acúmulo de cloro na estratosfera.
• ❌ C) Sustentáveis e renováveis. — Os HCFCs não são renováveis nem sustentáveis.
• ❌ D) Não contêm cloro em sua composição. — Os HCFCs contêm cloro, mas em menor quantidade que os CFCs.
• ❌ E) Não afetam a saúde humana. — Os HCFCs podem ser prejudiciais à saúde humana.

O distrator A é o erro típico: o aluno associa menor nocividade à ausência de efeito estufa. Discutir a diferença entre tempo de vida e composição química ajuda muito aqui.

Fechamento e próximos passos

Se você quer trabalhar camada de ozônio com a sua turma, comece pelo ciclo catalítico e pelos erros típicos, depois avance para os cálculos. Para treinar essas habilidades com mais questões, veja as questões da habilidade EM13CNT104, questões da habilidade EM13CNT105, questões da habilidade EM13CNT307 e questões da habilidade EM13CNT205.

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As questões deste texto são exemplos para estudo e revisão. Confira sempre o conteúdo com o seu plano de ensino antes de aplicá-lo em avaliações oficiais.