Ciências da NaturezaSeparação de Misturas e Forças IntermolecularesDifícil

Questão de Separação de Misturas e Forças Intermoleculares — ENEM

Em uma indústria ligada à área da saúde, técnicos produzem oxigênio e nitrogênio de alta pureza a partir do ar atmosférico, uma mistura homogênea gasosa formada principalmente por nitrogênio, com ponto de ebulição de aproximadamente −196 °C, e oxigênio, com ponto de ebulição de cerca de −183 °C, além de gases nobres. O processo começa resfriando e comprimindo o ar até que ele se liquefaça, tornando-se um líquido a temperaturas extremamente baixas. Esse ar líquido é então levado a uma coluna onde a temperatura é elevada de forma controlada e gradual. À medida que o sistema esquenta, o componente de menor ponto de ebulição ferve primeiro e é recolhido na forma de gás, enquanto o de maior ponto de ebulição permanece líquido por mais tempo. Considerando os dados de temperatura informados e o mecanismo descrito, qual componente do ar é o primeiro a ferver e a ser recolhido durante o aquecimento controlado?
AO nitrogênio, por ter o menor ponto de ebulição (−196 °C)
BO oxigênio, por ter o menor ponto de ebulição (−183 °C)
CO nitrogênio, por ter o maior ponto de ebulição (−196 °C)
DO oxigênio, por ser mais abundante no ar atmosférico
EOs gases nobres, por não terem ponto de ebulição definido

Gabarito comentado

Na destilação fracionada do ar liquefeito, os gases se separam pela diferença de pontos de ebulição. O componente de menor ponto de ebulição ferve primeiro ao aquecer. Como −196 °C é mais frio que −183 °C, o nitrogênio sai antes do oxigênio. Atenção aos números negativos: menor temperatura corresponde a valor mais negativo.

Resolução passo a passo

Ao aquecer gradualmente o ar liquefeito, o componente que ferve primeiro é aquele com o menor ponto de ebulição, pois ele alcança sua temperatura de mudança de estado antes dos demais. Comparando os dados, o nitrogênio ferve a cerca de −196 °C e o oxigênio a cerca de −183 °C. Como −196 °C é menor, ou seja, mais frio, que −183 °C, o nitrogênio atinge primeiro seu ponto de ebulição durante o aquecimento e é recolhido como gás antes do oxigênio. A alternativa que aponta o oxigênio confunde qual valor é menor, já que −183 °C é uma temperatura mais alta. Dizer que o nitrogênio tem o maior ponto de ebulição contradiz os dados. A abundância do oxigênio não determina a ordem de ebulição, e os gases nobres possuem pontos de ebulição definidos. Logo, o primeiro a ferver é o nitrogênio.

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