Enem 2019 - dia 2 - Matemática e Ciências da Natureza

O enunciado relata que a reação gera hidrogênio gasoso, portanto, a semirreação que justifica esta formação é a redução da água:

2 H₂O + 2 e^-  $\to$ H₂ + 2 OH^-       E = -0,83 V        (Eq.1)

Visto que a semirreação anterior é de redução, então, a outra espécie deve sofrer oxidação. Sendo assim, o potencial padrão de redução deve ser menor que -0,83 V, ou seja, tal espécie apresentará maior potencial de oxidação. As únicas equações apresentadas que possuem potencial coerente com o esperado são:

Aℓ(OH)₄^- + 3 e^- $\to$Al + 4 OH^-    E = -2,33 V        (Eq.2)

Fe(OH)₂ + 2 e^- $\to$Fe + 2 OH^-    E = -0,88 V        (Eq.3)

Ou seja, tanto o alumínio quanto o ferro aumentariam a eficiência do processo.

Como devemos ter essas espécies em suas formas metálicas e não temos em nenhuma alternativa o Fe, nos resta analisar a equação 2.

Para determinar a equação global basta somar Eq.1, na forma de redução, com Eq.2, na forma de oxidação:

2 H₂O + 2 e^-  $\to$ H₂ + 2 OH^-         E = -0,83 V
  Aℓ + 4 OH^- $\to$ Aℓ(OH)₄^- + 3 e^-       E = +2,33 V 

Multiplicando a primeira equação por 3 e a segunda por 2 para balancear os elétrons doados e recebidos, teremos:

6 H₂O + 6 e^-  $\to$ 3 H₂ + 6 OH^-         E = -0,83 V
        2 Aℓ + 8 OH^- $\to$ 2 Aℓ(OH)₄^- + 6 e^-       E = +2,33 V   

6 H₂O + 2 Aℓ + 2 OH^- $\to$ 2 Aℓ(OH)₄^- + 3 H₂    ΔE^o = +1,5V

Analisando os reagentes, a espécie química que se apresenta no estado sólido é o alumínio metálico (Aℓ).

Aterramentos permitem que instalações elétricas se mantenham em um potencial elétrico de referência, o potencial da terra, e que troquem cargas elétricas conforme a necessidade para manter este potencial.

a) Correta. Aterrar a cerca faz com que o potencial elétrico da cerca seja igual ao da terra e, portanto, igual ao potencial elétrico de uma pessoa próxima que a toque. Mesmo que pela cerca haja corrente elétrica induzida pela alta tensão, a pessoa e a cerca estarão no mesmo potencial elétrico e não haverá troca de carga entre ambas, impedindo o choque.

b) Incorreta. Fusíveis de segurança são dispositivos condutores que têm o propósito de limitar a intensidade da corrente elétrica que circula em uma instalação. Colocar um fusível na cerca não impede nem a formação de correntes induzidas na cerca nem a troca de cargas entre a pessoa e a cerca.

c) Incorreta. Aterrar a rede de alta tensão não é aconselhável, pois estaríamos conectando a rede de distribuição de eletricidade do SIN (Sistema Integrado Nacional) à terra, perdendo a energia elétrica a ser fornecida.

d) Incorreta. Colocar um fusível na rede de alta tensão também não é aconselhável, tendo em vista que limitaria a distribuição de energia do SIN e não afetaria as correntes induzidas na cerca, a menos que o fusível queime e produza um blackout.

e) Incorreta. O isolamento elétrico dos fios não impede a geração de campos magnéticos e elétricos alternados no espaço ao redor do fio, portanto não impede a formação de correntes induzidas na cerca.

A esquistossomose é causada por um verme do filo dos Platelmintos e o ciclo de vida do parasita envolve dois hospedeiros, o homem, considerado como hospedeiro definitivo e o caramujo, hospedeiro intermediário. As medidas profiláticas mais comuns são: tratamento dos doentes, saneamento básico para evitar a chegada dos ovos do parasita aos ecossistemas aquáticos, combate ao caramujo com moluscicida ou controle biológico e sinalização das "lagoas de coceira", locais onde se há informações relacionadas à presença de cercárias, formas larvais do verme.

O tratamento dos doentes é feito mediante a indicação de medicamentos vermífugos, após a identificação da doença feita, inicialmente, mediante às queixas que os pacientes normalmente têm acerca dos sintomas, que incluem dores abdominais, diarreia, dor de cabeça, náuseas, vômitos, fraqueza, acúmulo de líquido na região abdominal, entre outros sintomas.

A vacinação é um processo de imunização ativa artificial e consiste em estimular o organismo humano a produzir anticorpos contra o verme e células de memória, que garantirão a proteção a longo prazo.

A vantagem desse método de imunização é garantir a proteção, sem causar no ser humano os sintomas clássicos da doença, já que a vacina é feita a partir de uma proteína extraída do verme, tendo impacto apenas no sistema imune, sem refletir na saúde do fígado, baço ou intestino. Uma vez imunizado, o organismo será capaz de combater o parasita de maneira específica, com eficiência e rapidez, antes mesmo da manifestação dos sintomas.

a) Incorreta. A vacina não atua impedindo a penetração das cercárias pela pele.

b) Incorreta. A vacinação no ser humano não provoca eliminação dos caramujos do ambiente.

c) Incorreta. O efeito da vacina não está restrito apenas à ação no fígado.

d) Incorreta. A vacinação sensibiliza previamente o ser humano, mas não elimina o parasita antes do contato com o mesmo.

e) Correta. A vantagem desse método de imunização é garantir a proteção, sem causar no ser humano os sintomas clássicos da doença, já que a vacina é feita a partir de uma proteína extraída do verme, tendo impacto apenas no sistema imune, sem refletir na saúde do fígado, baço ou intestino. Uma vez imunizado, o organismo será capaz de combater o parasita de maneira específica, com eficiência e rapidez, antes mesmo da manifestação dos sintomas.

O calor é uma energia em trânsito que flui dos corpos mais quentes para os mais frios. Já o frio, não pode ser considerado uma grandeza física e sim uma sensação. A sensação de frio é causada pela perda de calor para o ambiente. Quanto maior for o fluxo de calor (quantidade de calor por unidade de tempo) do corpo para o ambiente, maior é a sensação de frio.

Assim, o papel da porta e dos cobertores (bem como o de um agasalho) é promover o isolamento térmico, diminuindo o fluxo de calor e minimizando as perdas de calor para o ambiente.

Pelo enunciado, o processo anaeróbico corresponde a "glicose ser convertida em duas moléculas de ácido lático":

$C_6{H}_{12}{O}_6\left(s\right)\to 2C{H}_{3}CH\left(OH\right)COOH\left(s\right)$

Para cálculo da variação de entalpia do processo anaeróbico acima, podemos utilizar as equações termoquímicas fornecidas no enunciado. A partir da lei de Hess, temos:

Conservando a primeira equação:

$C_6{H}_{12}{O}_6\left(s\right)+6O_2\left(g\right)\to 6C{O}_2\left(g\right)+6H_{2}O\left(l\right) {∆}_{c}H=-2800 kJ$

Invertendo e multiplicando por 2 a segunda equação:

$6C{O}_2\left(g\right)+6H_{2}O\left(l\right)\to 2C{H}_{3}CH\left(OH\right)COOH\left(s\right)+6O_2\left(g\right) {∆}_{c}H=+2688 kJ$

Somando as duas equações:

$C_6{H}_{12}{O}_6\left(s\right)+\cancel{6O_2\left(g\right)}\to \cancel{6C{O}_2\left(g\right)}+\cancel{6H_{2}O\left(l\right)} {∆}_{c}H=-2800 kJ +$

$\underline{\cancel{6C{O}_2\left(g\right)}+\cancel{6H_{2}O\left(l\right)}\to 2C{H}_{3}CH\left(OH\right)COOH\left(s\right)+\cancel{6O_2\left(g\right)} {∆}_{c}H=+2688 kJ}$

$C_6{H}_{12}{O}_6\left(s\right)\to 2C{H}_{3}CH\left(OH\right)COOH\left(s\right) \boxed{∆H=-112 kJ}$

Como o valor de $∆H$ é menor que zero, temos um processo que libera 112 kJ por mol de glicose.

A história de vida de uma espécie é o conjunto de características que determinam o seu padrão de sobrevivência e reprodução, ou seja, o modo como os organismos crescem, sobrevivem e se reproduzem ao longo do tempo. Existem dois extremos da classificação dos seres vivos quanto à sua história de vida: as espécies r-estrategistas e as espécies K-estrategistas.

As espécies r-estrategistas possuem características que promovem um elevado crescimento populacional, de modo que elas são favorecidas em ambientes instáveis e imprevisíveis. Como essas espécies se reproduzem a taxas muito altas, podemos dizer que elas foram selecionadas de forma a maximizar a taxa de crescimento intrínseca (r), ou taxa de crescimento per capita. Nesse sentido, a densidade de suas populações fica abaixo da capacidade de suporte do ambiente (K), ou a competição entre os indivíduos é baixa.

O crescimento das populações de espécies r-estrategistas pode ser modelado de acordo com a curva de potencial biótico (figura 1), que representa o aumento exponencial do número de indivíduos em condições ideais (espaço e recursos ilimitados).

Figura 1: modelo de crescimento exponencial ou potencial biótico.

As espécies K-estrategistas possuem características que promovem a maximização das chances de sobrevivência, de modo que elas são favorecidas em ambientes estáveis e constantes. A densidade populacional dessas espécies está sempre próxima do limite imposto pela quantidade de recursos disponíveis no ambiente, ou seja, pela capacidade de suporte (K). Assim, a competição entre os indivíduos nessas populações é intensa.

O crescimento das populações de espécies K-estrategistas pode ser modelado de acordo com a curva de crescimento logístico, ou real (figura 2) Nesse modelo, existem fatores limitantes agindo sobre as populações, como a competição, a predação, o parasitismo, a disponibilidade de recursos e o espaço disponível, os quais estabelecem um limite máximo (K) para o número de indivíduos da população.

Figura 2: modelo de crescimento logístico ou real.

Portanto, na recuperação de uma área desmatada, ou seja, uma área que sofreu um distúrbio (sucessão secundária), devem ser reintroduzidas primeiramente as espécies que adotam a estratégia 1 (espécies pioneiras). Exemplos de plantas pioneiras são as gramíneas e plantas anuais, as quais são capazes de recolonizar uma área desmatada de forma rápida e eficiente.

As cutias são mamíferos placentários da ordem Rodentia, que se alimentam de frutos, sementes, brotos e raízes de várias espécies de fanerógamas. Embora alguns dos frutos e sementes predados pelas cutias sejam consumidos imediatamente após sua obtenção, outros são enterrados para serem consumidos nas estações do ano em que há escassez de alimento. As sementes são uma importante fonte alimentar para as cutias, uma vez que o endosperma (reserva nutritiva do embrião) presente em seu interior é rico em nutrientes, como carboidratos (principalmente amido), proteínas e lipídios.

Várias das sementes enterradas pelas cutias durante as estações em que há abundância de alimento não são consumidas por elas. Isso pode ocorrer porque as cutias esquecem os locais onde elas foram enterradas, ou porque as sementes são abandonadas quando as cutias são predadas por felinos, ou ainda porque as sementes são roubadas dos buracos cavados por elas por outros indivíduos da mesma espécie, que as enterram novamente. Desse modo, as sementes são dispersadas para locais distantes da planta-mãe, o que aumenta a aptidão das espécies vegetais, garantindo a manutenção das florestas. Devido ao seu pequeno porte, as cutias acabam resistindo às pressões antrópicas que levam espécies maiores à extinção local, como as antas, por exemplo. Portanto, as cutias possuem um importante papel como dispersores de sementes em fragmentos florestais.

O comportamento das cutias de roubar as sementes enterradas por outros indivíduos da mesma espécie é um exemplo de competição intraespecífica. Nessa relação ecológica, organismos da mesma espécie disputam os mesmos recursos presentes no ambiente, de forma que todos têm sua aptidão reduzida (interação -/-). No caso das cutias, a competição ocorre pelas sementes que lhes servem de alimento, cuja disponibilidade no ambiente é limitada.

a) Incorreta. A sinfilia é uma relação harmônica (+/0) em que uma espécie de inseto se abriga no interior do ninho de outra espécie, que é eussocial, como formigas ou cupins.

b) Incorreta. A predação é uma relação desarmônica (+/-) em que uma espécie (predador) mata e se alimenta de outra espécie (presa).

c) Incorreta. O parasitismo é uma relação desarmônica (+/-) em que uma espécie (parasita) se alimenta dos tecidos de outra espécie (hospedeiro), sem necessariamente levá-la à morte.

d) Correta. Conforme explicado acima.

e) Incorreta. O comensalismo é uma relação harmônica (+/0) em que uma espécie (comensal) é beneficiada pelo convívio próximo com outra espécie (hospedeiro), porém, sem causar danos ou beneficiá-la.

Como podemos ver pelo enunciado, a pessoa acometida pela protanopia não possui o receptor da cor vermelha, assim ela não poderá reconhecer qualquer cor que, para percepção, seja necessário o uso de tais receptores.
As cores não percebidas são: magenta, vermelho, amarelo e branco. Assim, uma pessoa com protanopia pode ver perfeitamente as cores verde, ciano e azul.
Desta forma, sendo um voluntário com visão normal e outro com protanopia, ambos identificarão a mesma cor se estas forem verde, ciano ou azul.

Os resíduos gerados pelo beneficiamento do café são ricos em carboidratos, como polissacarídeos (pectinas), dissacarídeos (sacarose) e monossacarídeos (frutose e galactose), compostos esses que contêm principalmente carbono, bem como oxigênio e hidrogênio. Os resíduos do beneficiamento do café também são ricos em compostos derivados de alcaloides, uma classe de moléculas orgânicas produzidas por uma grande variedade de seres vivos, que possui caráter alcalino (básico) e que contém nitrogênio.

Quando os resíduos da produção de café são decompostos por microrganismos do solo, como fungos e bactérias, as moléculas orgânicas complexas são transformadas em moléculas orgânicas e inorgânicas simples. Assim, os compostos de carbono serão transformados em gás carbônico (CO₂) e metano (CH₄) por meio da respiração aeróbica e anaeróbica, respectivamente. Já os compostos de nitrogênio serão transformados em amônia (NH₃) por meio do processo de amonificação (mineralização do nitrogênio orgânico).

Portanto, durante o processo de decomposição da matéria orgânica, haverá a formação de compostos de carbono e de nitrogênio que poderão ser reaproveitados pelos produtores (plantas), entrando novamente nas cadeias alimentares. Assim, os decompositores promovem a reciclagem dos elementos químicos entre os meios biótico e abiótico.

De acordo com o ciclo do carbono, o gás carbônico liberado pelos decompositores poderá ser usado pelas plantas como reagente durante o processo de fotossíntese, havendo novamente a formação de moléculas de açúcar. De acordo com o ciclo do nitrogênio, a amônia liberada pelo processo de decomposição irá aumentar a fertilidade dos solos, pois será convertida pelas bactérias nitrificantes (por exemplo, Nitrosomonas sp. e Nitrobacter sp.) em nitrato (NO₃^-). Os solos que apresentam maior quantidade de nitratos são mais férteis, uma vez que esses compostos serão absorvidos pelas raízes das plantas, que irão utilizá-los na síntese de suas proteínas e ácidos nucleicos. Consequentemente, a maior absorção de nitratos irá aumentar a produção de biomassa vegetal (raízes, ramos, folhas, frutos e sementes).

Ciclo do carbono:

Ciclo do nitrogênio:

a) Correta. Conforme explicado acima.

b) Incorreta. O alumínio, no solo, não é deslocado por moléculas orgânicas, uma vez que ele é muito reativo, tendo a tendência a permanecer em seu estado oxidado, Al³⁺.

c) Incorreta. As pectinas, sendo açúcares, não tem influência significativa sobre a compactação do solo, sendo esta propriedade mais dependente da presença de sistemas radiculares desenvolvidos e animais de hábitos fossoriais.

d) Incorreta. A fertilidade dos solos é dependente principalmente da disponibilidade de macronutrientes e micronutrientes, como os nitratos, oriundos da decomposição da matéria orgânica morta e da erosão das rochas. Um pH elevado, básico, não está necessariamente relacionado a um solo fértil.

e) Incorreta. A cafeína apresenta potencial alelopático, podendo inibir o crescimento de várias espécies de plantas. No entanto, esse papel da cafeína não contribui para a fertilidade dos solos.

Os alimentos orgânicos são produzidos usando técnicas que promovem a ciclagem de nutrientes, o equilíbrio ecológico e a conservação da biodiversidade. Logo, na produção desses alimentos, restringe-se a utilização tanto de pesticidas quanto de fertilizantes químicos. Portanto, o controle de pragas nas lavouras onde se cultivam alimentos orgânicos pode ser realizado, de uma forma eficiente e que não gera poluentes, evitando-se o uso de agrotóxicos, por meio do controle biológico.

A técnica do controle biológico consiste na utilização de um inimigo natural (um predador, um patógeno ou um parasitoide) de uma espécie de praga agrícola para regular o seu tamanho populacional, de modo que os herbívoros nunca se tornem abundantes a ponto de causar um impacto significativo sobre as plantas cultivadas. Essa técnica pode requerer o uso de espécies que não ocorrem na área de cultivo ou somente o aumento e manutenção de uma população nativa, no caso de a espécie já ocorrer naturalmente na região.

Os predadores geralmente são inimigos naturais generalistas, de forma que eles irão predar várias espécies diferentes de pragas, ou mesmo outras espécies nativas. Por exemplo, as joaninhas são predadores vorazes de afídeos, pulgões, ácaros e larvas de lepidópteros.

Os organismos patogênicos geralmente são inimigos naturais especialistas, de forma que eles irão infectar as células e tecidos de espécies específicas de hospedeiros. Por exemplo, várias subespécies da bactéria Bacillus thuringiensis são usadas no controle de alguns insetos praga.

Os parasitoides são espécies de vespas ou moscas que inserem seus ovos no interior do corpo de insetos hospedeiros (como pulgões e lagartas). As larvas que eclodem dos ovos se alimentam dos tecidos do inseto hospedeiro, eventualmente levando-o à morte. Existe uma alta especificidade entre a espécie de parasitoide utilizada e a espécie de hospedeiro que ele deposita seus ovos.

a) Incorreta. A adubação verde consiste na utilização de espécies de plantas leguminosas, que possuem associação com bactérias fixadoras de nitrogênio, para aumentar a fertilidade dos solos.

b) Incorreta. A compostagem é uma técnica usada na reciclagem da matéria orgânica morta, por meio da utilização de bactérias e fungos decompositores.

c) Incorreta. O controle da irrigação dos solos é uma técnica utilizada para aumentar a produtividade das lavouras por meio de equipamentos que garantem a disponibilidade de água para as plantas cultivadas.

d) Correta. Conforme explicado acima.

e) Incorreta. O uso de sementes de leguminosas inoculadas com bactérias do gênero Rhizobium tem o objetivo de aumentar a eficiência dessas plantas na utilização do nitrogênio, de modo a elevar a produtividade das lavouras.