Questão 127 do ENEM 2025 — Química
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
Resolução comentada
A questão cobra interações intermoleculares e polaridade na separação de misturas. O filtro tem camadas montadas por atração eletrostática: polímero com carga positiva, nanopartículas de sílica (carga negativa), outra camada de polímero positivo e, por fim, um surfactante aniônico, cuja cabeça negativa é atraída pelo polímero. Perceba na figura que a cauda do surfactante é uma cadeia carbônica totalmente fluorada, voltada para fora.
Cadeias perfluoradas têm ligações C–F pouco polarizáveis e quase não formam interações com outras moléculas, por isso repelem tanto a água quanto o óleo (superoleofóbicas). Já as camadas internas, formadas por polímero e sílica carregados, são hidrofílicas e permitem a passagem da água, que forma interações íon-dipolo e ligações de hidrogênio com elas.
O óleo, apolar, não consegue molhar nem atravessar a superfície fluorada: ele fica sobre a camada mais externa, o surfactante, enquanto a água passa pelas camadas seguintes e escoa pela malha. Logo, a retenção do óleo ocorre no surfactante.
Quem marca as camadas de polímero ou a sílica pensa que o óleo precisaria entrar no filtro para ser retido, mas o óleo sequer chega até lá, pois é barrado na superfície. A malha de aço serve apenas de suporte mecânico, e é pela malha que a água filtrada sai. Note que o que decide é a camada que fica em contato direto com a mistura, e não o material estrutural.