Questão de Química — Transformações Químicas e Energia — VUNESP 2025

Metalurgia: minérios e métodos de obtenção de metais

Gabarito: letra B. A associação correta é: Ferro – Hematita – Redução com coque em alto-forno; Alumínio – Bauxita – Eletrólise ígnea; Estanho – Cassiterita – Redução com carbono. A alternativa B é a única que apresenta, simultaneamente, os três pares metal-minério-método corretos, conforme os processos industriais clássicos de obtenção desses metais.

A metalurgia é o conjunto de técnicas que permite extrair metais de seus minérios. A maioria dos metais não é encontrada livre na natureza, mas sim combinada em compostos — óxidos, sulfetos, carbonatos etc. O método de obtenção depende fundamentalmente da reatividade do metal: quanto mais reativo, mais difícil é reduzir seu íon e, portanto, mais enérgico é o processo necessário. Essa é a lógica que organiza toda a questão.

Vamos entender cada caso. O ferro é obtido principalmente a partir da hematita (Fe₂O₃), um óxido de ferro. O processo industrial é a redução com coque (carvão) em alto-forno: o coque queima e gera monóxido de carbono (CO), que atua como agente redutor, transformando o Fe₂O₃ em ferro metálico. A equação simplificada é Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂. O ferro é um metal de reatividade intermediária, então a redução química com carbono é suficiente e economicamente viável.

O alumínio, por sua vez, é um metal muito reativo — mais reativo que o ferro. Por isso, não pode ser obtido por redução com carbono; é necessário um processo mais enérgico: a eletrólise ígnea. O minério é a bauxita (Al₂O₃·xH₂O), que é purificada para se obter a alumina (Al₂O₃). Como a alumina pura tem ponto de fusão muito alto (cerca de 2.050 °C), mistura-se a ela a criolita (Na₃AlF₆) como fundente, o que reduz a temperatura de fusão para cerca de 950 °C. A mistura fundida é então submetida à eletrólise, processo conhecido como Processo Hall-Héroult. No cátodo, ocorre a redução: Al³⁺ + 3e⁻ → Al(líquido).

O estanho é obtido a partir da cassiterita (SnO₂), um óxido de estanho. O método é a redução com carbono (coque ou carvão), em fornos, pois o estanho é um metal de reatividade relativamente baixa. A equação simplificada é SnO₂ + 2 C → Sn + 2 CO. É um processo térmico simples, semelhante ao do ferro, mas em escala menor.

A pegadinha central desta questão é a troca de minérios e métodos entre os metais. A banca mistura minérios de outros metais (cromita, esfalerita, galena, siderita, magnetita) e métodos inadequados (eletrólise em solução aquosa, redução aluminotérmica, ustulação) para confundir o candidato. O critério decisivo é: para cada metal, qual é o minério correto e qual é o método compatível com sua reatividade? Guarde essa lógica — é ela que separa as alternativas.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Erra em todos os três pares. Ferro: Cromita — a cromita (FeCr₂O₄) é o minério de cromo, não de ferro; o minério de ferro correto é a hematita. Alumínio: Criolita – eletrólise em solução aquosa — a criolita é o fundente usado no processo, não o minério (que é a bauxita); além disso, a eletrólise é ígnea (do fundido), não em solução aquosa, pois a água seria eletrolisada preferencialmente. Estanho: Esfalerita — a esfalerita (ZnS) é o minério de zinco, não de estanho; o correto é a cassiterita.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Apresenta a associação correta e completa: Ferro: Hematita – Redução com coque em alto-forno (processo clássico do ferro-gusa); Alumínio: Bauxita – Eletrólise ígnea (Processo Hall-Héroult, com criolita como fundente); Estanho: Cassiterita – Redução com carbono (redução térmica do SnO₂). É a única alternativa em que os três pares estão corretos.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Erra no método do ferro e do alumínio. Ferro: Magnetita – Redução aluminotérmica — a magnetita (Fe₃O₄) é um minério de ferro válido, mas o método correto é a redução com coque em alto-forno, não a aluminotérmica (que é usada para metais como cromo e manganês, não para o ferro em escala industrial). Alumínio: Bauxita – Redução térmica com carbono — o alumínio é reativo demais para ser reduzido por carbono; o método correto é a eletrólise ígnea. Estanho: Cassiterita – Redução eletrolítica — o estanho é obtido por redução com carbono, não por eletrólise.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Erra em todos os pares. Ferro: Siderita – Eletrólise ígnea — a siderita (FeCO₃) é um minério de ferro, mas o método é redução com coque, não eletrólise ígnea (que é para metais muito reativos, como alumínio). Alumínio: Hematita – Redução aluminotérmica — a hematita é minério de ferro, não de alumínio; o minério correto é a bauxita. Estanho: Galena – Redução térmica com carbono — a galena (PbS) é o minério de chumbo, não de estanho; o correto é a cassiterita.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Erra no método do ferro e do alumínio. Ferro: Magnetita – Redução com hidrogênio — a magnetita é um minério de ferro válido, mas o processo industrial usa coque, não hidrogênio (a redução com H₂ é usada em processos específicos, não na produção primária em larga escala). Alumínio: Bauxita – Eletrólise em solução aquosa — o alumínio é obtido por eletrólise ígnea, não em solução aquosa, pois a água seria eletrolisada preferencialmente. Estanho: Cassiterita – Ustulação — a ustulação é um processo de aquecimento de sulfetos na presença de ar (usado para minérios sulfetados, como a esfalerita), não se aplica à cassiterita, que é um óxido; o método correto é a redução com carbono.

Gabarito: letra B