Questão 16 Unicamp 2023 - 1ª fase
Com o objetivo de mitigar problemas ambientais e encontrar alternativas viáveis para a produção de combustíveis, muitas propostas têm sido sugeridas. As figuras a seguir mostram rotas de transformação que possibilitariam alcançar o objetivo citado.
As figuras anteriores trazem a representação esquemática de diferentes sistemas catalíticos para a reação de transformação de
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dióxido de carbono em etanol, sendo que A, B, C e D representam, respectivamente: biocatálise, catálise homogênea, catálise heterogênea e fotocatálise. |
| b) |
dióxido de carbono em etanol, sendo que A, B, C e D representam, respectivamente: biocatálise, catálise homogênea, fotocatálise e catálise heterogênea. |
| c) |
metano em metanol, sendo que A, B, C e D representam, respectivamente: biocatálise, catálise homogênea, catálise heterogênea e fotocatálise. |
| d) |
metano em metanol, sendo que A, B, C e D representam, respectivamente: biocatálise, catálise homogênea, fotocatálise e catálise heterogênea.
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De acordo com a representação dos átomos colocada na legenda da questão, em todas as transformações (A a D), há a conversão da molécula formada por 1 átomo de carbono (C) e 4 átomos de hidrogênio (H), , o METANO (menor hidrocarboneto e primeiro da série dos alcanos), na molécula formada por 1 átomo de carbono (C) ligado a 3 átomos de hidrogênio (H) e a 1 átomo de oxigênio (O), que se liga a outro átomo de hidrogênio (H), , o METANOL.
Cada processo é realizado por meio de um catalisador, que pode ser identificado quanto ao tipoo de catálise, observando o esquema de figuras em cada caso:
A: A figura mostra o processo acontecer numa parte específica de uma célula, ou seja, por ação enzimática. A representação indica a participação de oxigênio molecular (), gerando o metanol e dióxido de carbono (). As oxirredutases são enzimas que atuam em reações de oxidorredução centradas no carbono em meio de oxigênio molecular com formação da ligação C-O. No caso da oxidação do metano, a enzima é a metano monooxigenase em bactérias metanotróficas. Como a catálise é enzimática, o processo é uma BIOCATÁLISE.
B: A figura mostra o esquema de atuação do catalisador e sua regeneração a partir de um processo cíclico de oxidação e redução, o que configura um processo onde o substrato, o catalisador e o produto se encontram na mesma fase do meio reacional. O processo assim é denominado CATÁLISE HOMOGÊNEA.
C: A figura mostra um processo de adsorção, na superfície de um sólido, do substrato (metano) e o reagente (espécie rica em oxigênio), que atua com oxidante e doadora de oxigênio. A adsorção enfraquece as ligações dos reagentes facilitando a formação do complexo ativado e obtenção posterior do produto. Como os reagentes e produdos se encontram em fases diferentes do adsorvente (sólido) o processo recebe o nome de CATÁLISE HETEROGÊNEA.
D: A figura mostra o processo acontecer a partir da excitação do elétron do sólido (em geral um semicondutor) pela absorção de um fóton de energia, que adsorve a espécie reativa (nesse caso, uma molécula de água) formando um radical livre (hidroxila) por redução (ganho de elétron), o que ocasiona a substituição de um dos hidrogênios do metano por uma hidroxila. Como o calalisador atuou no processo a partir da absorção de um fóton da fonte luminosa, o processo é uma FOTOCATÁLISE.