Questão 132 — ENEM 2025Caderno amarelo · 2º Dia
A filtração em carvão é uma das mais antigas formas de purificação de água. O carvão ativado, diferentemente do carvão comum, é útil para ser empregado na remoção de material orgânico, cloro e outros contaminantes. Essa capacidade decorre de suas propriedades de adsorção. A origem do material utilizado para produzir o carvão ativado pode influenciar sua porosidade e, consequentemente, interferir na capacidade do material de remover impurezas. Na figura, é ilustrada esquematicamente a diferença entre as estruturas físicas do carvão comum e do carvão ativado.
CORRÊA, M. A. Cosmetologia: ciência e técnica. São Paulo: Medfarma, 2012 (adaptado).
Qual característica do carvão ativado explica a sua maior eficiência nesse processo?
Alternativas
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Química → Adsorção; área superficial; propriedades do carvão ativado
- ⚡ Nível: Médio — requer associar o processo de adsorção com a característica física que o torna eficiente
- 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Propriedades dos materiais; separação de misturas; purificação de água; tecnologia
- 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa
🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "Qual característica do carvão ativado explica sua maior eficiência na remoção de impurezas em comparação ao carvão comum?"
- Palavras-chave decisivas: carvão ativado, maior eficiência, característica
- Armadilha típica: Pensar que a condutividade elétrica ou a dureza são as características relevantes; o processo de purificação por carvão é adsorção superficial, não condução ou força mecânica
- O que a resposta precisa demonstrar: Saber que o carvão ativado tem enorme área superficial interna (estrutura porosa), o que maximiza os sítios de adsorção de impurezas
📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Adsorção: Fenômeno em que moléculas se aderem à superfície de um material sólido; diferente de absorção (penetração no interior)
- Carvão ativado: Tratado com vapor ou agentes químicos para criar uma estrutura altamente porosa; pode ter área superficial de 500 a 1.500 m² por grama
- Área superficial específica: Quanto maior a área superficial por unidade de massa, mais sítios de adsorção disponíveis; maior remoção de impurezas
🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: De acordo com a imagem/gráfico apresentada no enunciado, o carvão ativado mostra estrutura porosa (microcanais e cavidades internas) em contraste com o carvão comum
- Evidência 2: "remoção de material orgânico, cloro e outros contaminantes" → adsorção de moléculas na superfície interna porosa
- Síntese: A enorme área superficial interna do carvão ativado (resultante de sua porosidade) é o que permite adsorver muito mais impurezas do que o carvão comum
🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Entender o processo de purificação O carvão ativado purifica a água por adsorção: as moléculas de impurezas (cloro, compostos orgânicos, odores) se aderem à superfície do carvão por forças de Van der Waals e interações hidrofóbicas.
Subpasso 4.2 — Identificar o que distingue carvão ativado do comum O carvão ativado passa por um processo de "ativação" (aquecimento com vapor ou CO₂) que cria uma rede interna de microporos e mesoporos, aumentando dramaticamente sua área superficial — de poucos m²/g para centenas ou até milhares de m²/g.
Subpasso 4.3 — Associar área superficial com eficiência Mais área superficial = mais sítios disponíveis para adsorção = mais impurezas removidas por grama de carvão. Esta é a característica "Superfície" (alternativa D) que explica a maior eficiência.
✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) Massa. ❌ Incorreta: A massa por si só não explica a eficiência; dois carvões com a mesma massa mas estruturas diferentes terão eficiências diferentes; a eficiência vem da área superficial, não da massa
B) Dureza. ❌ Incorreta: A dureza é uma propriedade mecânica (resistência ao risco); não tem relação com a capacidade de adsorção de impurezas
C) Densidade. ❌ Incorreta: A densidade indica a relação massa/volume, mas carvões com densidades similares podem ter áreas superficiais muito diferentes; não é a propriedade que explica a adsorção
D) Superfície. ✅ Correta: O carvão ativado tem área superficial interna enormemente maior que o carvão comum, devido à sua estrutura microporosa; mais área superficial = mais sítios de adsorção = maior eficiência na remoção de impurezas
E) Condutividade. ❌ Incorreta: A condutividade elétrica ou térmica do carvão não interfere no processo de adsorção; não é a característica relevante para purificação de água
🏆 Gabarito: D — A enorme área superficial interna do carvão ativado (resultante de sua estrutura microporosa) é a característica que explica sua maior eficiência na adsorção de impurezas em comparação ao carvão comum.
🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação do gabarito: D é a única resposta porque adsorção é um fenômeno de superfície; maior área superficial = mais sítios = mais eficiência
- Padrão de cobrança: O ENEM frequentemente cobra propriedades de materiais em contexto tecnológico/ambiental (filtros, catalisadores, absorventes)
- Generalização: Sempre que uma questão envolver adsorção, filtração química ou catálise heterogênea, a área superficial específica é o fator determinante da eficiência
- Dica de eliminação rápida: Elimine massa, densidade, dureza e condutividade — nenhuma dessas está relacionada à capacidade de reter moléculas na superfície; reste apenas "Superfície"
- Conexões com outros temas: Catalisadores heterogêneos; zeólitas; adsorção vs absorção; tratamento de efluentes; carvão ativado em máscaras de gás