Questão 101 Enem 2024 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Questão 101

Eletroquímica

Placas solares comuns dependem de dias ensolarados para gerar energia. Mas podemos gerar eletricidade com a ajuda de gotas de chuva, revestindo placas solares com uma fina camada de grafeno. Os íons dissociados a partir da água da chuva $(A^{m +} e B^{n -})$ tornam a combinação grafeno e água da chuva um par perfeito para geração de energia. O processo requer apenas uma camada de grafeno para que grande quantidade de elétrons $(e^{-})$ se movimente ao longo da superfície.

TANG, Q. et al. A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain. Angewandte Chemie International Edition, n. 55, 2016 (adaptado).

Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno

a)	oxida os cátions dissolvidos na água da chuva.
b)	impede a difusão da água através das placas solares.
c)	diminui a energia de ativação da reação no pseudocapacitor.
d)	forma um compósito não metálico com os íons na água da chuva.
e)	gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions.

Resolução

Para produzir eletricidade, ou seja, gerar um movimento ordenado de elétrons, é necessário que tenha uma diferença de potencial (ddp). As gotas de água da chuva, conforme o texto e a imagem, tem íons dissociados (A^m+ e B^n-), sendo então com alto potencial elétrico enquanto que a camada fina de grafeno são de baixo potencial elétrico, produzindo uma ddp. Assim, a interação dos íons positivos (cátions) com a superfície do grafeno, que contém elétrons livres, gera a diferença de potencial necessária para a condução de corrente elétrica. Nesse contexto:

A) INCORRETA. As espécies catiônicas já se apresentam em sua forma oxidada e, portanto, não ocorre a oxidação dessas espécies.

B) INCORRETA. A difusão da água pela placa solar é impedida pela impermeabilidade do material que constitui o sistema fotovoltaico não havendo relação entre essa propriedade e a geração de eletricidade.

C) INCORRETA A geração de corrente elétrica não tem relação com a energia de ativação de transformações químicas que possam ocorrer no sistema. A energia de ativação de reações químicas depende da natureza das espécies e do mecanismo da reação.

D) INCORRETA No funcionamento do sistema para geração de eletricidade, não ocorre nenhuma transformação química e, portanto, não há formação de novas substâncias.

E) CORRETA Conforme descrito inicialmente, o potencial associado à água da chuva, decorrente da presença de espécies ionizadas (cargas) dissolvidas é elevado, gerando uma diferença de potencial entre a placa de grafeno (que apresenta elétrons passíveis de movimentação) e a água da chuva, o que resulta na produção de eletricidade no sistema fotoeletroquímico descrito.