Questão 97, caderno azul do ENEM 2020 DIGITAL

As populares pilhas zinco-carbono (alcalinas e de Leclanché) são compostas por um invólucro externo de aço (liga de ferro-carbono), um ânodo (zinco metálico), um cátodo (grafita) e um eletrólito (MnO₂ mais NH₄ Cl ou KOH), contido em uma massa úmida com carbono chamada pasta eletrolítica. Os processos de reciclagem, geralmente propostos para essas pilhas usadas, têm como ponto de partida a moagem (trituração). Na sequência, uma das etapas é a separação do aço, presente no invólucro externo, dos demais componentes.

Que processo aplicado à pilha moída permite obter essa separação?

A) Catação manual

B) Ação de um eletroímã

C) Calcinação em um forno

D) Fracionamento por densidade

E) Dissolução do eletrólito em água

Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Química: Processos de Separação de Misturas (especificamente, separação magnética).
- Física/Ciências da Matéria: Propriedades da Matéria (Magnetismo).
Tema/Objetivo Geral:
- Identificar o método de separação mais eficiente para isolar um material ferromagnético (aço) de uma mistura heterogênea de sólidos.
Nível da Questão:
- Fácil. A questão aborda um princípio de separação de misturas muito conhecido e intuitivo. A associação entre aço (que contém ferro) e sua atração por ímãs é um conhecimento científico básico, e a aplicação na reciclagem é um exemplo clássico.
Gabarito:
- B) Ação de um eletroímã. A alternativa está correta porque o aço do invólucro contém ferro, que é um material ferromagnético e pode ser facilmente separado dos outros componentes da pilha (zinco, grafita, sais), que não são magnéticos.

Resolução Passo a Passo

1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Decodificação do Objetivo: A questão é direta: depois de triturar uma pilha, temos uma mistura de pós e pedaços de aço, zinco, carbono e uma pasta química. Qual é o método mais inteligente para separar apenas os pedaços de aço do resto da bagunça?
Simplificação Radical (A Analogia Central): Pense nisso como uma cena de filme. Um vilão derruba um baú de moedas de ouro (zinco, carbono, etc.) e um saco de pregos de ferro (o aço) no chão de areia. O herói tem segundos para pegar apenas os pregos antes que o local desabe. Ele não vai ficar catando um por um. O que ele faz? Pega um ímã gigante, passa por cima da pilha, e vapt – todos os pregos grudam no ímã, deixando o ouro para trás. O verdadeiro desafio aqui é aplicar essa mesma lógica a um problema industrial.
Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação): Nosso plano será o seguinte:
1. Criar o Dossiê dos Envolvidos: Vamos listar os componentes da pilha moída e investigar suas “habilidades especiais”, ou seja, suas propriedades físicas.
2. Identificar a Pista Chave: Procuraremos uma propriedade que o aço tenha, mas que os outros componentes não tenham.
3. Selecionar a Ferramenta Certa: Com base nessa propriedade única, escolheremos o processo de separação que a explora.

2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

Para escolher a ferramenta certa, precisamos conhecer os materiais com os quais estamos lidando. Vamos montar uma ficha de interrogatório para cada componente da pilha moída.

🕵️‍♂️ Componente (O Suspeito)	🔎 Composição Básica	🧲 Propriedade Magnética (A Pista Chave)
Invólucro de Aço	Liga de Ferro-Carbono	FORTEMENTE ATRAÍDO POR ÍMÃS (FERROMAGNÉTICO)
Zinco (Ânodo)	Metal	Não é atraído por ímãs (paramagnético/diamagnético)
Grafita / Carbono (Cátodo/Pasta)	Ametal	Não é atraído por ímãs (diamagnético)
Eletrólito (MnO₂, NH₄Cl, etc.)	Sais e Óxidos	Não são atraídos por ímãs

A tabela revela nossa pista de ouro: apenas o aço possui forte propriedade magnética.

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Com a pista chave em mãos, a solução fica clara. Temos uma mistura heterogênea de sólidos onde apenas um dos componentes reage a um campo magnético.

O método de separação que explora essa diferença é a Separação Magnética. Em uma escala industrial, em vez de um simples ímã de geladeira, usam-se eletroímãs gigantes e potentes, que podem ser ligados e desligados. A pilha moída passa por uma esteira rolante, o eletroímã é ligado, “puxa” apenas o aço para uma outra esteira ou container, e o resto do material não magnético continua seu caminho. É um método limpo, rápido e extremamente eficiente.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! A armadilha mais sedutora aqui é pensar em métodos como “fracionamento por densidade” ou “dissolução”. Embora os materiais tenham densidades diferentes, separá-los eficientemente em uma mistura de pó industrial é muito mais complexo e caro do que usar um ímã. Tentar dissolver o eletrólito em água não resolveria o problema (o aço, o zinco e o carbono continuariam misturados) e ainda criaria um resíduo líquido tóxico para ser tratado. O magnetismo é a solução mais elegante e direta.

A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: O problema consiste em isolar um material ferromagnético (aço) de uma mistura de materiais não-ferromagnéticos. A solução mais lógica e eficiente deve explorar essa propriedade magnética única.
- Expectativa: A alternativa correta deve mencionar um processo que utilize ímãs ou magnetismo. Estamos procurando palavras como “ímã”, “eletroímã” ou “separação magnética”.

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

Vamos analisar cada suspeito para confirmar nossa dedução.

A) Catação manual
- A “Narrativa do Erro”: O candidato pensa no método mais simples de separação que aprendeu na escola.
- O “Diagnóstico do Erro”: Inviabilidade Industrial. Catação só funciona para partículas grandes e facilmente distinguíveis. Em uma pilha moída, com tudo em pó e pequenos fragmentos, seria impossível, lento e economicamente inviável.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
B) Ação de um eletroímã
- Análise de Correspondência: Esta alternativa se encaixa perfeitamente na nossa “Expectativa”. Utiliza a propriedade única do aço (ferromagnetismo) para separá-lo de forma eficiente e limpa.
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
C) Calcinação em um forno
- A “Narrativa do Erro”: O candidato pensa em queimar a mistura, talvez para “eliminar” alguns componentes.
- O “Diagnóstico do Erro”: Método Inadequado e Destrutivo. A calcinação (aquecimento a altas temperaturas) alteraria a composição química dos materiais (oxidação, etc.), mas não os separaria fisicamente. Além disso, liberaria gases tóxicos, criando um problema ambiental.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
D) Fracionamento por densidade
- A “Narrativa do Erro”: O candidato lembra que diferentes materiais têm diferentes densidades, o que é um método válido de separação em alguns casos.
- O “Diagnóstico do Erro”: Ineficiência Prática. Conforme discutido na “Armadilha Clássica”, embora seja teoricamente possível, separar uma mistura complexa de pós por densidade (usando correntes de ar ou flotação) é muito menos eficiente e direto do que a separação magnética neste cenário específico.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
E) Dissolução do eletrólito em água
- A “Narrativa do Erro”: O candidato sabe que os sais do eletrólito podem ser solúveis em água.
- O “Diagnóstico do Erro”: Resolução Incompleta e Complicadora. Este processo separaria apenas a parte solúvel do eletrólito, deixando uma mistura de lama com aço, zinco e carbono. O problema principal (separar os metais) não seria resolvido, e um novo problema (tratar a água contaminada) seria criado.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento: Fica provado que a (B) Ação de um eletroímã é a resposta correta, uma demonstração perfeita de como a ciência usa uma propriedade invisível da matéria, o magnetismo, para resolver desafios práticos do mundo real, como a reciclagem.
Resumo-flash (A Imagem Mental): Para “pescar” o aço da pilha, use a “vara de pescar” magnética.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro): O mesmo princípio de separação magnética que limpa nosso lixo é usado na vanguarda da Biotecnologia e da Medicina. Na técnica de “imunoprecipitação”, os cientistas usam minúsculas esferas magnéticas (nanopartículas) revestidas com anticorpos. Quando essas esferas são misturadas a uma amostra de sangue ou célula, os anticorpos se ligam a uma proteína específica que se quer estudar. Em seguida, basta usar um ímã na parte externa do tubo de ensaio para “puxar” e isolar apenas as esferas magnéticas, que trazem junto a proteína de interesse, purificando-a do resto da “sopa” celular. Da reciclagem de toneladas de pilhas à purificação de uma única molécula, a separação magnética é uma ferramenta incrivelmente versátil.