11 - (FUVEST SP)

O alumínio é produzido a partir do minério bauxita, do qual é separado o óxido de alumínio que, em seguida, junto a um fundente, é submetido à eletrólise. A bauxita contém cerca de 50%, em massa, de óxido de alumínio. De modo geral, desde que o custo da energia elétrica seja o mesmo, as indústrias de alumínio procuram se estabelecer próximas a:
a) zonas litorâneas, pela necessidade de grandes quantidades de salmoura para a eletrólise.
b) centros consumidores de alumínio, para evitar o transporte de material muito dúctil e maleável e, portanto, facilmente deformável.
c) grandes reservatórios de água, necessária para separar o óxido de alumínio da bauxita.
d) zonas rurais, onde a chuva ácida, que corrói o alumínio, é menos freqüente.
e) jazidas de bauxita, para não se ter de transportar a parte do minério (mais de 50 \% ) que não resulta em alumínio.

Passo 1

O enunciado informa que a produção do alumínio começa com a bauxita, dela se separa o óxido de alumínio e depois este é submetido à eletrólise. Diz também que a bauxita contém cerca de 50\% (em massa) de óxido de alumínio. A pergunta é: considerando que o custo da energia elétrica seja o mesmo em todas as opções, em qual tipo de local as indústrias de alumínio procuram se estabelecer? As alternativas dadas são:
a) zonas litorâneas (salmoura para eletrólise),
b) centros consumidores (para evitar transporte de material dúctil),
c) grandes reservatórios de água (necessária para separar o óxido de alumínio),
d) zonas rurais (menos chuva ácida),
e) jazidas de bauxita (para não transportar a parte do minério que não vira alumínio).

Passo 2

Vamos entender quantitativamente quanto da bauxita vira alumínio metálico — isso é crucial para decidir sobre transporte e localização. Primeiro, sabemos do enunciado que, em massa, a bauxita tem cerca de \,50\% de óxido de alumínio ( \mathrm{Al_2O_3}). Isso significa que, de cada 100 kg de bauxita, aproximadamente 50 kg são \mathrm{Al_2O_3} e os 50 kg restantes são impurezas (terra, óxidos diversos, etc.). Vou usar esses números redondos para facilitar a conta na prova.

Passo 3

Agora precisamos saber quanto de alumínio metálico sai de uma dada massa de \mathrm{Al_2O_3}. Para isso usamos a estequiometria simples baseada nas massas molares:
  • massa molar de \mathrm{Al} é \,27 g·mol ^{-1},
  • massa molar de \mathrm{O} é \,16 g·mol ^{-1},
    logo a massa molar de \mathrm{Al_2O_3} é
2\cdot 27 + 3\cdot 16 = 54 + 48 = 102\\ \text{g·mol}^{-1}.
A fórmula \mathrm{Al_2O_3} 2 átomos de alumínio por molécula de óxido, então a massa de alumínio por mol de \mathrm{Al_2O_3} é
2\cdot 27 = 54\\ \text{g}.
Isso significa que a fração em massa de alumínio dentro do \mathrm{Al_2O_3} é
\frac{54}{102}\approx 0{,}5294\quad(\text{ou }52{,}94\%).

Passo 4

Com isso, calculamos a produção de alumínio a partir de 100 kg de bauxita (valores fáceis para raciocínio na prova):
  • de 100 kg de bauxita, 50 kg são \mathrm{Al_2O_3} (dado do enunciado);
  • desses 50 kg de \mathrm{Al_2O_3}, a massa de alumínio metálico extraível é aproximadamente
50\\ \text{kg}\times 0{,}5294 \approx 26{,}47\\ \text{kg}.
Portanto, de 100 kg de bauxita obtêm-se cerca de 26{,}5 kg de alumínio; o restante — aproximadamente 73{,}5 kg — é massa que não vira alumínio (resíduo/impurezas, subproduto do processo).

Passo 5

Interpretação prática: se uma indústria ficasse longe da jazida de bauxita, teria de transportar grandes quantidades de minério cujo pouco mais de um quarto (no nosso exemplo \approx 26{,}5\%) se transforma em metal valioso; mais de metade da massa do minério é “não alumínio” e, portanto, deslocaria muita carga inútil. Isso aumenta custos de transporte. Assim, quando o custo de energia elétrica é igual em todos os locais (portanto não é fator decisivo), faz sentido localizar a indústria próxima às jazidas de bauxita para reduzir o transporte da parte que não vira alumínio.

Passo 6

Comentário breve sobre as outras alternativas (razões para rejeitá-las):
  • a) A eletrólise do alumínio não é feita com salmoura (água salgada); usa-se \mathrm{Al_2O_3} dissolvido em criolita fundida e grandes quantidades de energia elétrica — a necessidade de “salmoura” não procede.
  • b) Embora transporte até centros consumidores seja considerado, o fator massa do minério é mais decisivo: transportar bauxita inteira para longe é caro; além disso, o alumínio produzido é frequentemente leve e fácil de transportar já transformado.
  • c) Água é usada nos processos (lavagem, etc.), mas a restrição mais importante (quando energia é igual) é evitar transporte de massa inútil; reservatório grande não é o fator determinante.
  • d) Chuva ácida pode corroer o alumínio, mas isso não é o critério principal para a localização da indústria primária; proteção e revestimentos resolvem isso, e a produção em si não depende fortemente de ficar em zona rural.

Passo 7

Conclusão final: pelo raciocínio de rendimento de massa (da bauxita para \mathrm{Al_2O_3} e deste para \mathrm{Al}) e pela economia no transporte de material que não se transforma em alumínio, a melhor escolha entre as dadas é a alternativa que indica proximidade das jazidas de bauxita.

Resposta

e)

Exercícios relacionados