Questão 121 do ENEM 2022 — Química
Os combustíveis são materiais utilizados na produção de energia que, dependendo da sua composição, podem produzir diferentes substâncias. Por exemplo, numa queima completa, o hidrogênio se transforma em H2O; e o carbono, em CO2. O quadro apresenta as entalpias de combustão de alguns combustíveis nas condições padrão.
kJ
Entalpia padrão de Combustível Fórmula combustão
mol
Carbono C -394
Etino C2H2 -1 300
Propano C3H8 -2 220
Butano C4H10 -2 878
Octano C8H18 -5 471
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. São Paulo: Bookman, 2018 (adaptado).
Visando a redução do impacto ambiental, qual dos combustíveis listados libera maior quantidade de energia com menor produção de CO2?
Resolução comentada
A questão pede o combustível que libera mais energia para cada quantidade de CO₂ lançada na atmosfera. O conceito central é a entalpia de combustão relacionada à estequiometria: o que interessa é a energia liberada por mol de CO₂ produzido, e não a energia por mol de combustível.
Cada átomo de carbono do combustível vira uma molécula de CO₂ na queima completa. Assim, o número de mols de CO₂ formados por mol de combustível é igual ao número de átomos de carbono da fórmula. Basta dividir o valor absoluto da entalpia de combustão por esse número.
Calculando (em kJ liberados por mol de CO₂):
Carbono (C): 394 / 1 = 394
Etino (C₂H₂): 1 300 / 2 = 650
Propano (C₃H₈): 2 220 / 3 = 740
Butano (C₄H₁₀): 2 878 / 4 ≈ 719,5
Octano (C₈H₁₈): 5 471 / 8 ≈ 683,9
A resposta é o propano, que fornece cerca de 740 kJ para cada mol de CO₂ emitido, o maior valor da lista. Repare nas armadilhas: o octano libera a maior energia por mol de combustível, mas também produz oito mols de CO₂, então sua relação energia/CO₂ é pior. O carbono puro tem a menor relação, pois toda a energia vem de um único tipo de ligação e não há hidrogênio contribuindo com a formação de H₂O. O etino e o butano ficam abaixo do propano na razão calculada.