Questão 28 Fuvest 2024 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 28

Hidrocarbonetos

A temperatura ideal para uso de um forno a lenha para preparo de pizzas pode ser inferida pela observação da coloração das paredes internas do forno. Abaixo da temperatura ideal, um material particulado preto proveniente da queima da lenha pode ser visto recobrindo as paredes internas. Quando a temperatura ideal é atingida, esse material particulado não é mais observado e a superfície mais clara do interior do forno pode ser vista, como apresentado nas fotos.

A coloração da superfície interior do forno permite inferir a temperatura ideal, pois

a)	a fuligem advinda do processo de combustão incompleta da lenha deposita-se nas paredes e, com o aumento da temperatura, reage com o oxigênio do ar e produz gás carbônico, permitindo ver a cor mais clara da parede interna do forno.
b)	a coloração preta é originada pela fuligem da combustão completa da lenha, o que causa o aumento da temperatura até que a parede do forno se torne incandescente, revelando sua cor mais clara.
c)	a coloração preta é observada por conta da baixa quantidade de luz gerada pelas chamas da lenha em combustão a baixas temperaturas e essa quantidade de luz aumenta à medida que a temperatura se torna elevada.
d)	o material particulado se funde, escorrendo pelas paredes do forno quando a temperatura ideal é atingida, revelando a coloração mais clara do interior do forno.
e)	a alta quantidade de gás carbônico produzida em baixas temperaturas forma uma névoa que não permite a passagem de luz, o que torna o interior escuro.

Resolução

A queima de matéria orgânica ( $C_{x} H_{y} O_{z}$ ), ou seja, reação com gás oxigênio ( $O_{2}$ ) em presença de um estímulo energético pode ocorrer de forma completa, quando ocorre formação de dióxido de carbono ( $C O_{2}$ ) ou incompleta com formação de monóxido de carbono ( $C O$ ) ou carbono fuligem ( $C$ ), conforme indicado nas equações químicas que seguem:

Combustão completa:

$C_{x} H_{y} O_{z} + O_{2} \overset{∆}{\to} C O_{2} + H_{2} O$

Combustão incompleta com formação de monóxido de carbono:

$C_{x} H_{y} O_{z} + O_{2} \overset{∆}{\to} C O + H_{2} O$

Combustão incompleta com formação de fuligem:

$C_{x} H_{y} O_{z} + O_{2} \overset{∆}{\to} C + H_{2} O$

Embora as reações apresentem os mesmos reagentes de partida, as condições do meio favorecem a ocorrência de uma em relação a outra. Condições de queima em temperaturas mais baixas ou com menor disponibilidade de oxigênio molecular favorecem as combustões incompletas. Já em elevadas temperaturas e com grande quantidade de comburente $O_{2}$ disponível, tem-se majoritariamente a ocorrência de combustão completa. Desse modo:

a) Correta. A temperatura estar abaixo do ideal implica que a queima incompleta ainda está sendo favorecida e, portanto, o material particulado preto citado no enunciado remete ao carbono fuligem, produto desta transformação. Por se tratar de carbono em sua forma elementar, este apresenta número de oxidação (NOx) igual a zero e, portanto, ainda pode ser oxidado desde que atinja-se condições adequadas. Logo, ao atingir a temperatura ideal do forno, o carbono fuligem é queimado formando dióxido de carbono de acordo com a equação química

$C + O_{2} \overset{∆}{\to} C O_{2}$

Assim, a coloração preta decorrente da fuligem é removida e pode-se observar a coloração clara associada às paredes do forno.

b) Incorreta. A coloração preta de fato deve-se à formação de fuligem na queima incompleta, entretanto, a mudança de coloração não se deve à incandescência das paredes do forno já que, por se tratar de um fenômeno de emissão luminosa, caso a fuligem estivesse depositada sobre a parede, mesmo incandescente a luz emitida seria barrada pelas partículas de carbono impedindo ainda assim a visualização da coloração clara das paredes.

c) Incorreta. A coloração preta deve ser associada a materiais que absorvem todas as frequências da luz visível. Como a parede do forno apresenta coloração clara, certamente não se trata de um material preto e, portanto, ainda que fosse pouco intensa, a luminosidade evidenciaria a cor da parede.

d) Incorreta. O carbono fuligem entra em combustão antes de ser liquefeito e, portanto, o fenômeno não se trata da fusão dessa espécie. Além disso, para inferir acerca dessa transformação física, deveria haver evidências da formação de líquido escuro, o que não ocorre.

e) Incorreta. Em baixas temperaturas é favorecida a queima incompleta e, portanto, as transformações que não formam gás carbônico. Além disso, esse composto não interage com a luz visível de modo que não levaria a alterações na passagem da luz por dentro do forno.