Questão 69 Unesp 2021 - 1ª fase - dia 1 - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 69

Reações de oxirredução Tipos de Reações

Funcionamento de uma folha artificial

As folhas artificiais estão entre as tecnologias mais promissoras para um mundo mais limpo, pois podem tanto capturar o dióxido de carbono da atmosfera quanto transformá-lo em combustíveis limpos, além de gerar energia sob outras formas.

Essas folhas biomiméticas convertem o dióxido de carbono em combustível e decompõem a água em oxigênio e hidrogênio, tudo isso usando energia solar. Os dois processos ocorrem simultaneamente, mas um de cada lado de uma célula fotovoltaica: o oxigênio é produzido no lado "positivo" da célula e o combustível é produzido no lado "negativo".

(www.inovacaotecnologica.com.br. Adaptado)

Comparando o processo de fotossíntese natural com o executado pelas folhas artificiais, constata-se que ambos

a)	são processos exotérmicos.
b)	dependem da ação da clorofila
c)	funcionam como pilhas eletroquímicas.
d)	têm os mesmos reagentes e produtos.
e)	envolvem transferência de elétrons.

Resolução

a) Incorreto. Tanto a reação de fotossíntese natural como a artificial são reações endotérmicas visto que necessitam absorver energia solar para que as reações ocorram.

b) Incorreto. A molécula de clorofila é produzida nas células vegetais, e fica localizada nas membranas dos tilacoides dos cloroplastos. Nestas estruturas, é responsável por captar a energia luminosa, liberando elétrons que depois serão deslocados pelo sistema de transporte destas membranas.
Em células fotovoltaicas, diversas moléculas podem atuar na captura de energia luminosa, podendo ser tanto moléculas orgânicas (por exemplo, corantes) como compostos inorgânicos específicos. Dessa forma, as folhas artificais não dependem da clorofila.

c) Incorreto. As pilhas eletroquímicas são dispositivos no qual uma reação química de oxirredução é utilizada para gerar corrente elétrica. Na reações de fotossíntese natural e artificial temos a conversão de energia eletromagnética (luz) em energia química, portanto, não se trata de uma pilha eletroquímica.

d) Incorreto. Na fotossíntese natural temos como produto glicose e gás oxigênio, conforme a reação:

$6 C O_{2 (g)} + 12 H_{2} O_{(ℓ)} ➝ C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2 (g)} + 6 H_{2} O_{(ℓ)}$

Ou, simplificando as moléculas de água:

$6 C O_{2 (g)} + 6 H_{2} O_{(ℓ)} ➝ C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2 (g)}$

Na fotossíntese artificial, o texto relata que há a conversão de $C O_{2}$ em combustível (carboidrato) e a decomposição da água em $H_{2}$ e $O_{2}$ , portanto, teremos:

$6 C O_{2 (g)} + 12 H_{2} O_{(ℓ)} ➝ C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2 (g)} + 6 H_{2} O_{(ℓ)} 6 H_{2} O_{(ℓ)} ➝ 3 O_{2 (g)} + 6 H_{2 (g)} 6 C O_{2 (g)} + 12 H_{2} O_{(ℓ)} ➝ C_{6} H_{12} O_{6} + 9 O_{2 (g)} + 6 H_{2 (g)}$

Apesar dos reagentes serem os mesmos (gás carbônico e água), os produtos são diferentes já que na fotossítese artificial há formação de gás hidrogênio.

e) Correto. Em ambos os processos temos a conversão de $C O_{2}$ e $H_{2} O$ em carboidratos e gás oxigênio.

No $C O_{2}$ , o nox do carbono é +4 enquanto no carboidrato, o nox médio do carbono é zero, indicando um processo de redução:

Glicose: $C_{6} H_{12} O_{6}$ (molécula neutra)

$6 . n o x (C) + 12 . n o x (H) + 6 . n o x (O) = 0 6 . n o x (C) + 12 . (+ 1) + 6 . (- 2) = 0 n o x (C) = \frac{(- 12 + 12)}{6} n o x (C) = 0$

Os átomos de oxigênio nos reagentes ( $H_{2} O$ e $C O_{2}$ ) apresentam nox -2 enquanto no produto, $O_{2}$ , substância simples, o nox é zero (processo de oxidação).

Visto que nesses processos o número de oxidação do carbono e do oxigênio se alteram, as reações são de oxirredução, logo, envolvem a transferência de elétrons entre as espécies.