Questão 10

Nas prateleiras de supermercados é comum encontrarmos alimentos desidratados, isto é, isentos de água em sua composição. Para desidratar alimentos, é utilizado o processo de liofilização que consiste em se congelar o alimento à temperatura de -197^{\circ} \mathrm{C} e depois submeter o alimento congelado a pressões muito baixas. Na temperatura de -197^{\circ} \mathrm{C}, a água do alimento encontra-se na fase sólida e, com o abaixamento de pressão, passa diretamente para a fase de vapor, sendo então eliminada.
Assinale a afirmação correta:
(A) No processo de liofilização, a água passa por uma transformação química, produzindo hidrogênio e oxigênio, que são gases
(B) No processo de liofilização, a água passa por um processo físico conhecido como evaporação
(C) No processo de liofilização, a água passa por uma transformação física denominada sublimação
(D) No processo de liofilização, a água sofre decomposição
(E) No processo de liofilização, o alimento sofre decomposição, perdendo água

Passo 1

O enunciado descreve o processo de liofilização: o alimento é congelado à temperatura -197^\circ\mathrm{C} e, em seguida, submetido a pressões muito baixas; a água do alimento, que está na fase sólida, passa diretamente para a fase de vapor e é eliminada. O que se pede: entre as alternativas (A) a (E), assinalar a afirmativa correta sobre o que ocorre com a água (ou com o alimento) nesse processo.
Informações dadas importantes: -197^\circ\mathrm{C} (temperatura inicial do congelamento), água inicialmente em fase sólida, queda de pressão e passagem direta do sólido para o vapor.

Passo 2

Vamos entender a diferença entre transformação física e transformação química — isso ajuda a eliminar alternativas.
  • Transformação física: a substância muda sua forma ou estado (sólido, líquido, gás), mas sua composição molecular permanece a mesma. Ex.: gelo ( \mathrm{H_2O} sólido) derretendo vira água líquida ( \mathrm{H_2O}), continua sendo \mathrm{H_2O}.
  • Transformação química: as ligações entre átomos são quebradas/rearranjadas e novas substâncias são formadas. Ex.: decompor água em \mathrm{H_2} e \mathrm{O_2} exigiria uma reação química (eletrólise, por exemplo) — aí mudam as substâncias presentes.
    Conclusão desta etapa: produzir \mathrm{H_2} e \mathrm{O_2} a partir de água é uma transformação química; apenas mudar de sólido para vapor é, em geral, transformação física.

Passo 3

Agora vamos distinguir os tipos de mudança de fase: evaporação versus sublimação.
  • Evaporação (ou vaporização da fase líquida): é a passagem de líquido para vapor. Esse processo ocorre quando há uma superfície líquida e moléculas escapam para o vapor (pode ocorrer a qualquer temperatura, mas a ebulição é outra forma rápida de vaporização). Ex.: água líquida secando ao ar.
  • Sublimação: é a passagem direta do sólido para o gás, sem passar pela fase líquida. Exemplo clássico: o \emph{gelo seco} ( \mathrm{CO_2} sólido) passando para gás em condições ambientes. No caso da água, sob certas condições de temperatura e pressão (como as baixas pressões usadas na liofilização), o gelo pode passar diretamente para vapor — isto é sublimação.
    Observe: o enunciado afirma explicitamente que a água “está na fase sólida e, com o abaixamento de pressão, passa diretamente para a fase de vapor”. Isso é a própria definição de sublimação.

Passo 4

Analise das alternativas com base nas definições dadas:
  • (A) “a água passa por uma transformação química, produzindo \mathrm{H_2} e \mathrm{O_2}” — incorreto, porque a passagem de sólido para vapor não muda a identidade química da água; produzir \mathrm{H_2} e \mathrm{O_2} exigiria decomposição química.
  • (B) “a água passa por um processo físico conhecido como evaporação” — incorreto, porque evaporação refere-se a líquido → vapor; no enunciado a água parte de sólido e vai direto ao vapor, ou seja, não é evaporação da fase líquida.
  • (C) “a água passa por uma transformação física denominada sublimação” — essa coincide com a descrição do enunciado (sólido → vapor diretamente) e é, portanto, correta.
  • (D) “a água sofre decomposição” — incorreto; decomposição implicaria reação química, o que não ocorre na liofilização.
  • (E) “o alimento sofre decomposição, perdendo água” — termo “decomposição” sugere quebra química do alimento; a liofilização remove água (desidrata), mas não é necessariamente uma decomposição química do alimento. A perda de água é física, não decomposição química. Logo, (E) está mal formulada.

Passo 5

Reforço didático prático (como lembrar na prova): se o enunciado diz explicitamente “sólido → vapor” ou “diretamente do gelo para o vapor”, a palavra-chave que você deve lembrar é “sublimação”. Se dissesse “líquido → vapor” ou mencionasse superfície líquida evaporando, aí seria “evaporação”. E se falasse em formar novas substâncias ( \mathrm{H_2}, \mathrm{O_2}, CO₂, etc.), aí é transformação química. Na liofilização há apenas mudança de estado físico (remoção de água), então é um processo físico: sublimação.

Resposta

(C)

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