O que estudar em Química para o Enem 2023?

A Química é uma Ciência Exata cujas áreas estão agrupadas em quatro grandes grupos: química inorgânica, química orgânica, físico-química e química-analítica, sem falar nos temas interdisciplinares, como bioquímica e química-ambiental. Feitas as devidas apresentações, você deve estar se perguntando: com tantos assuntos, o que estudar em Química para o Enem?

Assuntos de Química que mais caem no Enem

No Aprova Total, priorizamos informações completas e assertivas. Por isso, todo ano, atualizamos o relatório que traz a análise de incidência de temas no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) em cada matéria. Ele é feito a partir da expertise dos nossos professores e reúne dados desde 2016. Veja o gráfico referente aos assuntos de Química no Enem:

Diferentemente de outras disciplinas no Enem, que concentram a maioria das questões em até 10 temas, na prova de Química no Enem, esse número é o dobro. As propriedades dos compostos orgânicos se destaca e representa 10,1% da prova; eletroquímica vem depois, com 8,4%; por fim, separação de misturas está em 7,6% dos exercícios, assim como cinética química e reações orgânicas.

Continue lendo para aprender mais sobre essas temáticas e aprender como elas aparecem no exame.

1. Propriedade dos compostos orgânicos

Este é o assunto mais amado pelo Enem e que sempre marca presença na prova. Dentre as propriedades dos compostos orgânicos mais cobradas, solubilidade e pontos de fusão e ebulição saem na frente. É comum aparecerem moléculas orgânicas para que o candidato determine a qual delas pertence a descrição feita no comando da questão.

Solubilidade dos compostos orgânicos

Aqui, é necessário conseguir identificar quando uma molécula orgânica é polar ou apolar, e qual será mais ou menos polar quando comparada à outras. A dica é observar os heteroátomos (átomos diferentes de carbono e hidrogênio, como oxigênio, nitrogênio e enxofre.) presentes na cadeia - então, quanto mais heteroátomos, maior a polaridade da molécula orgânica.

Pontos de fusão e ebulição

Quanto aos pontos de fusão e ebulição, atente-se a três elementos: polaridade, massa e ramificação. Moléculas de muita massa e lineares ou com poucas ramificações e polares têm maiores pontos de fusão e ebulição; enquanto moléculas menores, com mais ramificações e sem heteroátomos, têm menores pontos de fusão e ebulição.

Questão sobre propriedade dos compostos orgânicos

(Enem 2012)  O armazenamento de certas vitaminas no organismo apresenta grande dependência de sua solubilidade. Por exemplo, vitaminas hidrossolúveis devem ser incluídas na dieta diária, enquanto vitaminas lipossolúveis são armazenadas em quantidades suficientes para evitar doenças causadas pela sua carência. A seguir, são apresentadas as estruturas químicas de cinco vitaminas necessárias ao organismo.

Dentre as vitaminas apresentadas na figura, aquela que necessita de maior suplementação diária é

a) I.   

b) II.   

c) III.   

d) IV.   

e) V.   

Resposta: [C]
Segundo o enunciado, as vitaminas lipossolúveis (solúveis em gorduras, logo, as mais apolares) são armazenadas no organismo, enquanto as vitaminas hidrossolúveis (solúveis em água, logo, as mais polares) devem ser consumidas diariamente. Isso significa que a molécula com a maior suplementação diária será a mais hidrossolúvel, o que implica em identificar a molécula mais polar. Basta, então, observar qual das moléculas tem maior número de heteroátomos (oxigênio, nitrogênio e qualquer outro átomo que não seja o carbono nem o hidrogênio).

2. Eletroquímica

Entre os assuntos de Eletroquímica, aqueles que mais aparecem no Enem são pilhas e diferença de potencial (DDP). As questões costumam cobrar principalmente três aspectos: cálculo do DDP de uma pilha ou reação de oxirredução a partir das semirreações; determinação de quais metais devem ser usados para gerar um potencial específico; identificação dos componentes de uma pilha.

Para todas elas é necessário conhecer as reações de oxirredução e como funciona uma pilha.

Reações de oxirredução

As definições de oxidar e reduzir precisam estar no seu radar. Lembre-se: o elemento que oxida perde elétrons, tem seu número de oxidação (NOX) aumentado e é o agente redutor; já o que reduz, ganha elétrons, seu nox diminui e é o agente oxidante.

É muito comum vir também uma tabela com os potenciais de redução de vários elementos e, a partir deles, você precisa identificar qual vai reduzir ou oxidar. Entenda que o elemento com maior potencial de redução (Eº) é o que reduz, enquanto o elemento com o menor potencial de redução (Eº) é o que oxida.

É possível calcular o DDP da reação fazendo: ΔE = E redução maior - E redução menor

Pilhas

As pilhas em série também têm ganhado espaço nas provas de Química no Enem. Para obter o potencial total, basta somar o DDP de cada uma das pilhas.

Já para identificar os componentes de uma pilha, lembre-se do truque DONA → PORCA.

Explicando: o ânodo é o polo negativo da pilha, onde ocorre a oxidação e a massa do eletrodo diminui; o cátodo é o polo positivo da pilha, em que ocorre redução e a massa do eletrodo aumenta. Por fim, a seta indica o sentido dos elétrons na pilha, que vão do ânodo para o cátodo. 

Questão sobre reação de oxirredução e pilhas

(Enem 2016) Texto I

Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

AQUINO NETO. S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula e combustível etanol/O₂ .
Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).

Texto II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (Eº’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

2 CO₂ + 7 H⁺ + 8 e^- → CH₃COO^- + 2 H₂O         E⁰ = - 0,3 V

O₂ + 4 H⁺ + 4 e^- → 2 H₂O                               E⁰ = + 0,8 V

SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications.
Woodhead Publishing Series in Energy. n. 88, 2016 (adaptado).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

1. 3
2. 4
3. 6
4. 7
5. 15

Resposta: [B]
Nessa questão, precisamos primeiro calcular o DDP de uma pilha individual. Para isso, vamos usar a fórmula ΔE = E redução maior - E redução menor
Como +0,8 V é maior que -0,3 V, temos:
ΔE = 0,8 - (-0,3)
ΔE = 1,1V
Esse é o DDP de uma única pilha. Então, para se ter uma diferença de potencial de 4,4, é preciso ligar 4 dessas pilhas em série.

3. Separação de misturas

O mais importante em separação de misturas é saber como separar tanto misturas heterogêneas (que apresentam mais de uma fase) quanto misturas homogêneas (que apresentam apenas uma fase).

Mas existem dois tipos de questão que aparecem com muita frequência em Química no Enem: uma delas dá a mistura de diferentes substâncias e pergunta sobre o método usado para separá-las; outra traz um processo industrial com diversas partes e indaga em qual delas ocorre uma separação de mistura específica.

A sacada é entender como são os processos de separação e identificar qual deles pode ser usado para separar cada a mistura apresentada.

• sólidos: peneiração, catação, ventilação, magnetismo, levigação, fusão fracionada e dissolução fracionada.

• líquidos imiscíveis: o mais usado é o funil de separação.

• misturas de sólidos e líquidos: filtração, centrifugação, sedimentação, evaporação e filtração à vácuo.

• misturas homogêneas: destilação e a extração.

Outro um assunto que vem ganhando muito espaço em Química no Enem é o tratamento de água. É possível que a questão mostre uma estação de tratamento, com as etapas nomeadas, e pergunte em qual delas determinada separação de mistura acontece.

Questão sobre separação de misturas

Em qual etapa decanta-se o lodo a ser separado do esgoto residencial?

a) 1   

b) 2   

c) 3   

d) 5   

e) 6   

Resposta: C
É necessário entender do que se trata a decantação, um processo de separação sólido-líquido, em que a mistura fica em repouso para que o sólido decante (ou seja, se separe do líquido e se deposite no fundo do recipiente). Observando a imagem, temos que o estágio do tratamento de água onde a mistura fica em repouso é no tanque séptico.

4. Cinética química

As perguntas sobre cinética química no Enem apareceram bastante nas edições mais recentes da prova, por isso vale a pena dar atenção ao tema.

Os assuntos mais presentes são: catalisadores, tempo de meia-vida e fatores que interferem na velocidade das reações químicas. No geral, as questões sobre cinética química costumam ser mais conteudistas e seguem padrões diferente para cada um dos assuntos a seguir.

Catalisadores

As questões sobre catalisadores costumam pedir para o estudante identificar qual é o catalisador da reação, ou ainda, como um catalisador interfere em uma reação. Sendo assim, lembre-se de que os catalisadores não fazem parte da reação química.

Eles são substâncias que aumentam a velocidade delas ao diminuírem a energia de ativação. Isso significa que, no fim da reação, eles não são consumidos. Veja:

Vale lembrar que catalisadores não alteram o rendimento das reações químicas, não mudam seu ΔH, nem deslocam o equilíbrio químico.

Além disso, existem dois tipos de catálise:

• catálise homogênea: o catalisador está na mesma fase que a reação - tanto o catalisador quando os reagentes estão na fase aquosa;
  
• catálise heterogênea: o catalisador está em uma fase diferente que a reação - o catalisador é sólido, enquanto os reagentes estão na fase aquosa.

Tempo de meia-vida

O tempo de meia-vida é o tempo necessário para a concentração de uma substância cair pela metade. Podemos usar o exemplo do criptônio-89: seu tempo de meia vida é de, aproximadamente, três minutos. Assim, se pegarmos 10 g de criptônio-89 e esperarmos três minutos, sua massa terá caído para 5 g; se esperarmos mais três minutos (seis minutos no total), sua massa será agora de 2,5 g.

Normalmente, as questões dessa área da Química no Enem pedem para calcular o tempo de meia-vida de uma substância específica, ou ainda a sua massa após um determinado período, já indicando o tempo de meia-vida, e quanto tempo se passou entre a massa final e o tempo de meia vida.

Vale lembrar que cada reação tem seu tempo de meia-vida específico. Além disso, há fatores que interferem na velocidade das reações, como a frequência dos choques e da facilidade de superação da energia de ativação. No entanto, fatores externos também interferem nas colisões das partículas ou moléculas, bem como em suas energias:

• superfície de contato: quanto maior a superfície de contato, maior a quantidade de colisões efetivas, resultando numa maior velocidade de reação;
• pressão: quanto maior a pressão, maior a quantidade de colisões efetivas, resultando numa maior velocidade de reação;
• concentração: quanto maior a concentração, maior a quantidade de colisões efetivas, resultando numa maior velocidade de reação;
• temperatura: quanto maior a temperatura, maior vai ser a energia da colisão, o que torna mais fácil ultrapassar a energia de ativação.

Atenção: note que nenhum desses fatores interfere na energia de ativação da reação química, apenas catalisadores podem fazer isso.

Questão sobre cinética química

(Enem 2022)  A biomassa celulósica pode ser utilizada para a produção de etanol de segunda geração. Entretanto, é necessário que os polissacarídeos sejam convertidos em mono e dissacarídeos, processo que pode ser conduzido em meio ácido, conforme mostra o esquema:

Nessa conversão de polissacarídeos, a função do íon H⁺ é

a) dissolver os reagentes.

b) deslocar o equilíbrio químico.

c) aumentar a velocidade da reação.

d) mudar a constante de equilíbrio da reação.

e) formar ligações de hidrogênio com o polissacarídeo.

Resposta: C
Observando a reação, notamos que o cátion H⁺  é introduzido na primeira etapa do processo e recuperado no final. Sendo assim, ele é um catalisador. Como vimos, catalisadores diminuem a energia de ativação da reação e aumentam a sua velocidade.

5. Reações orgânicas

Existem três modelos de questões sobre reações químicas no Enem: mostra-se uma reação para identificar de qual tipo ela é; a partir de uma reação, pergunta-se o produto, no caso de um dos reagentes ser diferente; mostra-se uma molécula e questiona-se quais devem ser os reagentes para chegar até o produto.

Além disso, por ser um assunto muito abrangente, diversas reações podem ser citadas - neutralização, esterificação, transesterificação, oxirredução, saponificação, fermentação, adição, eliminação e outras. Entre elas, algumas têm mais destaque:

• neutralização: aqui, ácido + base = sal ainda tá valendo. Mas em vez de sais e bases inorgânicos, temos moléculas orgânicas com essas características. Basta lembrar quais funções orgânicas têm caráter ácido e quais têm caráter básico. 

Caráter ácido: ácido carboxílico, fenóis e ácidos sulfônicos
Caráter básico: aminas

• oxirredução: a dica é saber identificar se uma molécula orgânica reduziu ou oxidou. Para isso, entenda que, se no produto da reação o número de ligações C-O aumentar, ocorre uma oxidação; mas se aumentar o número de ligações C-H, ocorre uma redução.

• esterificação: são reações bem fáceis de identificar, pois basta observar as funções orgânicas dos reagentes e do produto

Em uma esterificação, temos: ácido carboxílico + álcool → éster + água

Por exemplo:

• transesterificação: você precisa saber que a transesterificação é a reação de formação do biodiesel - o Enem adora cobrar! Para identificar esse tipo de reação, observar novamente os reagentes e produtos.

Em uma transesterificação temos: éster + álcool → outro éster + outro álcool

Por exemplo: 

Questão sobre reação orgânica

(Enem 2017)  Pesquisadores avaliaram a qualidade da água potável distribuída em cidades brasileiras. Entre as várias substâncias encontradas, destacam-se as apresentadas no esquema. A presença dessas substâncias pode ser verificada por análises químicas, como uma reação ácido-base, mediante a adição de hidróxido de sódio.

Apesar de não ser perceptível visualmente, por casa das condições de diluição, essa análise apresentará resultado positivo para o(a)

a) cafeína.   

b) atrazina.    

c) triclosan.   

d) benzo[a]pireno.    

e) dipirona sódica.

Resposta: C
Para identificar a presença das substâncias, se faz uma reação ácido-base (neutralização) pela adição de hidróxido de sódio. Como o hidróxido de sódio já é uma base, precisamos identificar qual das moléculas tem função ácida. A única com caráter ácido é o triclosan, que apresenta função fenol.

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