Questão 116 — ENEM 2025Caderno amarelo · 2º Dia
O despejo acidental de óleo nos oceanos tem ocasionado incontáveis prejuízos à vida marinha e à economia de regiões costeiras. Métodos tradicionais de tratamento do despejo geram resíduos de difícil descarte e nem sempre são eficazes. Por isso, pesquisadores desenvolveram um filtro capaz de separar óleo e água. O dispositivo é montado sobre uma malha de aço com uma sequência de camadas. A primeira camada é formada por um polímero de carga positiva, a segunda é composta por nanopartículas de sílica (SiO2) , a terceira é formada pelo mesmo polímero e a última é um surfactante, conforme apresentado na figura.
Representação esquemática do dispositivo
BROWN, P. S.; BHUSHAN, B. Mechanically durable, superoleophobic coatings prepared by layer-by-layer technique for anti-smudge and oil-water separation. Scientific Reports, v. 5, mar. 2015 (adaptado).
Na utilização desse dispositivo, a retenção do óleo ocorre
Alternativas
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Química → Surfactantes, tensão superficial e separação de fases
- ⚡ Nível: Médio — exige leitura interpretativa de diagrama esquemático com conceitos de polaridade
- 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Propriedades dos materiais; interações intermoleculares; tecnologia ambiental
- 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa
🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "Em qual componente do dispositivo multicamadas o óleo fica retido durante a separação óleo-água?"
- Palavras-chave decisivas: retenção do óleo, dispositivo, superoleofóbico
- Armadilha típica: Confundir a função de cada camada; pensar que as nanopartículas de sílica retêm o óleo por serem sólidas
- O que a resposta precisa demonstrar: Conhecimento de que o surfactante é a camada responsável pela interação com o óleo por afinidade química (caráter apolar/anfifílico)
📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Surfactante: Molécula anfifílica (parte polar + parte apolar) capaz de interagir tanto com água quanto com óleo; em dispositivos de separação, a porção apolar retém o óleo
- Superoleofóbico vs superhidrofóbico: Superoleofóbico repele óleo; dispositivos de separação óleo-água usam camadas com afinidade seletiva — o surfactante tem afinidade com o óleo, retendo-o
- Camadas do dispositivo: Malha de aço (suporte estrutural), camadas de polímero (hidrofílicas), nanopartículas de sílica (rugosidade nanométrica) e surfactante (interação com óleo)
🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: "despejo acidental de óleo nos oceanos" → contexto ambiental: separar óleo de água
- Evidência 2: "dispositivo com camadas de surfactante, polímero, sílica e malha de aço" → estrutura multicamada com funções distintas
- Síntese: O surfactante, por sua natureza anfifílica com cauda apolar, é o componente que interage seletivamente com o óleo, retendo-o enquanto a água passa
🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Identificar a função de cada camada A malha de aço fornece suporte mecânico. As camadas de polímero criam a estrutura hidrofílica. As nanopartículas de sílica aumentam a rugosidade superficial para efeito superoleofóbico externo. O surfactante, por sua vez, tem cauda apolar que interage especificamente com moléculas de óleo.
Subpasso 4.2 — Aplicar o conceito de afinidade química Óleo é apolar. O surfactante tem região apolar que atrai e retém o óleo por interação "semelhante dissolve semelhante". Quando a mistura óleo-água passa pelo dispositivo, o surfactante captura seletivamente o óleo.
Subpasso 4.3 — Verificação A alternativa A afirma que a retenção ocorre no surfactante, consistente com a afinidade química apolar-apolar. As demais camadas têm funções diferentes (suporte, hidrofilia, nanoestrutura).
✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) no surfactante. ✅ Correta: O surfactante possui cauda apolar que interage com o óleo por afinidade química, sendo o componente responsável pela retenção
B) na camada superior de polímero. ❌ Incorreta: As camadas de polímero são hidrofílicas, atraindo água e não óleo; não retêm o óleo
C) nas nanopartículas de sílica. ❌ Incorreta: A sílica cria rugosidade nanométrica que contribui para o efeito superoleofóbico (repulsão de óleo), não para sua retenção
D) na camada inferior de polímero. ❌ Incorreta: Pelo mesmo motivo da alternativa B; polímeros hidrofílicos não retêm óleo
E) na malha de aço. ❌ Incorreta: A malha de aço é o suporte estrutural do dispositivo, sem função química de reter óleo
🏆 Gabarito: A — O surfactante, componente anfifílico com cauda apolar, é o responsável pela retenção do óleo por afinidade química com as moléculas apolares do óleo.
🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação do gabarito: A é a única resposta porque somente o surfactante tem afinidade química com o óleo (interação apolar-apolar)
- Padrão de cobrança: O ENEM frequentemente apresenta tecnologia ambiental aliada a conceitos de química (polaridade, interações intermoleculares, surfactantes)
- Generalização: Em qualquer dispositivo de separação, o componente com maior afinidade com a substância a ser retida é sempre o responsável pela retenção
- Dica de eliminação rápida: Elimine imediatamente malha de aço (suporte mecânico) e sílica (rugosidade/repulsão); foque na diferença entre polímero hidrofílico e surfactante anfifílico
- Conexões com outros temas: Polaridade molecular e solubilidade; emulsificação e detergentes