Questão 122 Enem 2024 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Questão 122

Nox e carga formal

Metabolismo de procariontes

O esquema representa a ação de organismos no ciclo do nitrogênio e no ciclo do carbono. Os números correspondem a algumas etapas dos dois ciclos distintos.

_{Disponível em: https://pt.khanacademy.org. Acesso em: 27 jun. 2024 (adaptado).}

Em qual etapa numerada ocorre uma transformação redox como a que ocorre nos procariontes nitrificantes?

a)	1
b)	2
c)	3
d)	4
e)	5

Resolução

De acordo o primeiro esquema apresentado, os procariontes nitrificantes convertem amônia (NH₃) em nitritos (NO₂^-) e nitratos (NO₃^-), reações que são definidas como redox. Sabemos que a soma do nox dos átomos é igual a carga da espécie química. Analisando o nox do nitrogênio nos compostos, temos:

A m ô n i a (N H_{3}) : n o x (N) + 3 \cdot n o x (H) = 0 n o x (N) + 3 . (+ 1) = 0 n o x (N) = - 3

N i t r i t o (N O_{2}^{-}) : n o x (N) + 2 \cdot n o x (O) = - 1 n o x (N) + 2 . (- 2) = - 1 n o x (N) = + 3

N i t r a t o (N O_{3}^{-}) : n o x (N) + 3 \cdot n o x (O) = - 1 n o x (N) + 3 . (- 2) = - 1 n o x (N) = + 5

Visto que o nox do nitrogênio no processo varia de -3 para +3 e +5, este aumento indica uma transformação caracterizada como oxidação desse elemento, ou seja, a perda de elétrons.

Analisando as etapas enumeradas nos esquemas, temos:

Etapa 1. Conversão de gás nitrogênio (N₂) em amônia (NH₃): como o gás nitrogênio é substância simples, o nox do elemento é zero. Portanto, o nox do nitrogênio varia de zero para -3 caracterizando uma redução.

Etapa 2. Conversão de nitrato (NO₃^-) em gás nitrogênio (N₂): o nox do nitrogênio varia de +5 para zero, caracterizando uma redução.

Etapa 3. Fixação do CO₂: o processo de fixação de carbono pela fotossíntese consiste na transformação do CO₂ em glicose (C₆H₁₂O₆). Portanto, temos:

D i ó x i d o d e c a r b o n o (C O_{2}) : n o x (C) + 2 \cdot n o x (O) = 0 n o x (C) + 2 . (- 2) = 0 n o x (C) = + 4

G l i \cos e (C_{6} H_{12} O_{6}) : 6 \cdot n o x (C) + 12 \cdot n o x (H) + 6 \cdot n o x (O) = 0 6 \cdot n o x (C) + 12 . (+ 1) + 6 \cdot (- 2) = 0 n o x (C) = 0

Como o nox do carbono diminuiu de +4 para 0, o processo é de redução.

Etapa 4. Fixação de CO₂: processo semelhante à etapa 3, portanto, trata-se de uma redução.

Etapa 5. Conversão do carbono fixado em CO₂: neste processo, temos a conversão do carbono fixado na forma de glicose para CO₂ a partir de processos de respiração e fermentação. Sendo assim, o nox do carbono varia de 0 (na glicose) para +4 (no CO₂), caracterizando a transformação como oxidação.

Desse modo, a etapa 5 é a que ocorre a transformação redox como a que ocorre nos procariontes nitrificantes, ou seja, uma oxidação.