Questão 64 · Química: Eletroquímica (pilhas e eletrólise)
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 externo 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 + 7 H+ + 8 e− → CH₃COO − + 2 H₂O
E°’ = -0,3 V
O₂ + 4 H+ + 4 e− → 2 H₂O
E°’ = 0,8 V
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?
- A) 3
- B) 4
- C) 6
- D) 9
- E) 15
Marque a alternativa correta:
Gabarito: B
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2016).
Comentário
Gabarito: B.
Na biocélula de acetato, o eletrodo negativo (ânodo) sofre oxidação do acetato, e o positivo (cátodo) recebe a redução do O₂. Usando os potenciais dados:
- Redução (cátodo): O₂ → H₂O, E° = +0,8 V.
- Oxidação (ânodo): a semirreação do Texto II invertida, com E° = −(−0,3 V) = +0,3 V.
Potencial de uma biocélula: E = E°(cátodo) + E°(oxidação) = 0,8 V + 0,3 V = 1,1 V.
Para ligar células em série, os potenciais se somam: n × 1,1 V ≥ 4,4 V. Logo n ≥ 4,4 ÷ 1,1 = 4.
O número mínimo é 4 células.
- A (3): dá 3,3 V, insuficiente.
- C (6), D (9) e E (15): são valores maiores que o mínimo necessário.
Dica Enem: em pilhas, inverta a semirreação de oxidação (troca o sinal do potencial) antes de somar com a de redução. Em série, os potenciais se somam; em paralelo, a voltagem não aumenta.
Fundamentos: Eletroquímica: potencial padrão de célula (E° = E°red + E°oxi) · Inversão de semirreações e troca de sinal do potencial · Associação de células em série
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2016 (Enem — 1º dia (Ciências Humanas e suas Tecnologias e Ciências da Natureza e suas Tecnologias)), questão 64, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.