Exame de Física e Química A 2026 · 2.ª fase — item 4.2.2, resolvido

O ponto de partida. Os clorofluorocarbonetos (CFC), como o $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3\mathrm{F}$, são muito estáveis na troposfera: não reagem, não se dissolvem na chuva, e acabam por subir até à estratosfera. Lá encontram radiação ultravioleta de energia suficiente para quebrar as suas ligações — e é aí que começa o problema. A destruição do ozono pelos CFC faz-se em três passos:

• uma reação fotoquímica (uma reação desencadeada pela absorção de radiação) liberta radicais cloro, $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\bullet }$, a partir do CFC;
• o $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\bullet }$ reage com o ozono e destrói-o;
• o cloro é libertado de novo — regenerado — e fica pronto para destruir outra molécula de ozono.

Para associar cada etapa à sua descrição, lê a Figura 1 como uma sequência de equações químicas: usa a legenda para identificar cada esfera, e conta os átomos antes e depois de cada seta.

1.º — (a) Etapa A — a quebra do CFC pela radiação UV

À esquerda da seta da etapa A está uma molécula com um carbono, três cloros e um flúor — o $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3\mathrm{F}$ —, atingida por radiação UV (a seta ondulada). Depois da seta, há um fragmento com um carbono, dois cloros e um flúor, e um átomo de cloro isolado:

A ligação $\mathrm{C}-\mathrm{Cl}$ quebra-se porque a molécula absorve um fotão UV com energia superior à energia dessa ligação. É uma reação provocada pela luz: uma reação fotoquímica (mais exatamente, uma fotodissociação). Repara que é a ligação $\mathrm{C}-\mathrm{Cl}$ que se quebra, e não a $\mathrm{C}-\mathrm{F}$: a ligação ao flúor é mais forte.

(a) → (4).

2.º — (b) Etapa B — o cloro destrói o ozono

Na etapa B, o átomo de cloro encontra uma molécula com três oxigénios — o ozono. Depois da seta, há um par cloro–oxigénio e uma molécula com dois oxigénios:

O ozono desapareceu, convertido em oxigénio molecular: é a destruição do ozono pelo radical cloro.

(b) → (1).

3.º — (c) Etapa C — o cloro volta a ficar livre

Na etapa C, o $\mathrm{Cl}{\mathrm{O}}^{\bullet }$ encontra um átomo de oxigénio isolado (na estratosfera há oxigénio atómico, formado pela fotodissociação do ${\mathrm{O}}_2$ e do ${\mathrm{O}}_3$). Depois da seta, há um átomo de cloro isolado e uma molécula de oxigénio:

O radical cloro, consumido na etapa B, volta a aparecer: é a regeneração do radical cloro. A seta que sai dele fecha o ciclo e leva-o de volta a outra molécula de ozono.

(c) → (2).

Resposta: (a) → (4); (b) → (1); (c) → (2).

somar as etapas B e C

Se somares as equações das etapas B e C, o $\mathrm{Cl}{\mathrm{O}}^{\bullet }$ aparece dos dois lados e cancela, e o $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\bullet }$ também:

O cloro não aparece na equação global: entra no ciclo e sai dele inalterado. Comporta-se como um catalisador da destruição do ozono — e é por isso que um só átomo de cloro pode destruir milhares de moléculas de ozono. É também isto que o enunciado quer dizer com «processo cíclico [...] com regeneração do $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\bullet }$».

as duas descrições que sobram, e as trocas mais prováveis

• (3) Formação natural do ozono — na estratosfera, o ozono forma-se quando a radiação UV quebra o ${\mathrm{O}}_2$ em átomos (${\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{UV}}{\to }2\mathrm{O}$) e um átomo de oxigénio se liga a uma molécula de ${\mathrm{O}}_2$ ($\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_2⟶{\mathrm{O}}_3$). Nenhuma etapa da figura produz ozono: na única em que ele aparece, a B, é consumido.
• (5) Reação de formação do $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3\mathrm{F}$ — o $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3\mathrm{F}$ é produzido pela indústria, à superfície da Terra, e não neste ciclo. Na etapa A ele é reagente, não produto: a etapa A é a sua decomposição, o contrário da sua formação.
• Associar a etapa A à (2). A etapa A também liberta um $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\bullet }$, mas não o regenera: é a primeira vez que ele aparece, vindo do CFC. Regenerar é voltar a formar uma espécie que já tinha sido consumida — e isso só acontece na etapa C.
• Associar a etapa C à (1). Na etapa C forma-se ${\mathrm{O}}_2$ e consome-se oxigénio atómico, mas não há ozono nenhum: quem destrói o ozono é a etapa B.

onde se perdem pontos

Item facultativo, classificado de forma dicotómica: os $10$ pontos só são atribuídos com as três associações corretas; qualquer outra resposta vale zero. Dos oito itens facultativos da prova contam os quatro com melhor pontuação.

• Não usar a legenda. As esferas verdes são cloro e as vermelhas oxigénio; quem troca as cores lê a etapa B ao contrário.
• Confundir «libertar» com «regenerar» (etapa A ↔ (2)), como explicado acima.
• Responder (3) só porque há «ozono» na frase. A descrição tem de corresponder ao que a etapa faz: na B o ozono é destruído, não formado.
• Escrever só as letras ou só os números. A resposta é cada letra da Coluna I seguida do número da Coluna II.
• Não indicar a versão da prova. Pelos critérios gerais, a ausência de indicação inequívoca da versão implica zero pontos nos itens de seleção.

para reconhecer o próximo exercício deste tipo

Quando um esquema de esferas descreve reações, transforma cada seta numa equação química, com a legenda à frente, e confirma que os átomos batem. Depois, a pergunta-chave em cada etapa é: o que aparece pela primeira vez, o que desaparece e o que volta a aparecer? No ciclo do ozono, a sequência é sempre a mesma: a radiação UV liberta o radical (reação fotoquímica), o radical destrói o ozono, o radical é regenerado — e o ciclo recomeça.