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Ciências da Natureza ENEM 2016 difícil

Questão 64 do ENEM 2016 comentada

Como calcular a tensão de uma biocélula e determinar quantas unidades ligadas em série são necessárias.

Numeração do caderno azul · Ciências da Natureza

Questão 64ENEM 2016

TEXTO I

Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito elétrico até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/O2 . Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).

TEXTO II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

2 CO2 + 7H+ + 8e– → CH3COO– + 2H2O               E°’ = -0,3 V

O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O                                             E°’ = 0,8V.

SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy, n. 88, 2016 (adaptado).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

  1. A
    3
  2. B
    4
  3. C
    6
  4. D
    9
  5. E
    15

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Resposta: Bgabarito oficial do INEP

O que a questão cobra

A questão cobra o cálculo do potencial de uma célula eletroquímica a partir dos potenciais de redução. Também exige saber que, em série, as diferenças de potencial se somam.

Resolução

Na biocélula, o oxigênio sofre redução no cátodo. O acetato sofre oxidação no ânodo, que é o processo inverso da semirreação de redução apresentada. Assim, usamos o potencial de redução do cátodo menos o do ânodo.

O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O E°’ = 0,8V.

E°’ da célula = 0,8 − (−0,3) = 1,1 V

Quando as biocélulas são ligadas em série, suas tensões se somam. Portanto, dividimos a diferença de potencial desejada pela tensão fornecida por cada unidade.

Número de biocélulas = 4,4 ÷ 1,1 = 4

Como o resultado é exato, quatro biocélulas fornecem os 4,4 V pedidos. Esse também é o número mínimo necessário para atingir essa diferença de potencial.

Alternativa por alternativa

  • A

    Três biocélulas fornecem 3 × 1,1 = 3,3 V, abaixo dos 4,4 V pedidos.

  • B

    Correta. Quatro biocélulas fornecem 4 × 1,1 = 4,4 V, exatamente a diferença de potencial desejada.

  • C

    Seis biocélulas fornecem 6 × 1,1 = 6,6 V, acima dos 4,4 V pedidos.

  • D

    Nove biocélulas fornecem 9 × 1,1 = 9,9 V, acima dos 4,4 V pedidos.

  • E

    Quinze biocélulas fornecem 15 × 1,1 = 16,5 V, acima dos 4,4 V pedidos.

Para lembrarEm uma célula eletroquímica, E°’ = potencial de redução do cátodo − potencial de redução do ânodo; em série, as tensões se somam.

Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.

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