Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 116 do Enem 2018: por que a reação 3 mantém a célula solar funcionando

Enem 2018 · 2º dia · caderno azul · Química · Físico-química

Nos outros cadernos: amarelo 113 · cinza 110 · rosa 108

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B regenera o corante.

Células solares à base de TiO₂ sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO₂ é responsável por absorver a energia luminosa (hν), e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o TiO₂. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

Esquema da célula: eletrodo de TiO₂ com corante à esquerda e eletrodo de platina à direita, com o mediador I⁻/I₃⁻ entre eles e o circuito externo levando elétrons do TiO₂ à platina. Reações: (1) TiO₂|S + hν → TiO₂|S*; (2) TiO₂|S* → TiO₂|S⁺ + e⁻; (3) TiO₂|S⁺ + 3/2 I⁻ → TiO₂|S + 1/2 I₃⁻; (4) 1/2 I₃⁻ + e⁻ → 3/2 I⁻

LONGO, C.; DE PAOLI, M.-A. Dye-Sensitized Solar Cells: A Successful Combination of Materials. Journal of the Brazilian Chemical Society, n. 6, 2003 (adaptado).

A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Por que a reação 3 é necessária para a célula funcionar sem parar.

O ciclo do corante

  1. O corante absorve luz e fica excitado: S → S*.
  2. S* entrega um elétron ao TiO₂ e fica oxidado: S⁺. Esse elétron percorre o circuito e gera corrente.
  3. S⁺ recebe um elétron do iodeto (I⁻) e volta a ser S.
  4. O I₃⁻ formado vai ao eletrodo de platina, recebe os elétrons do circuito e volta a I⁻.

Sem a reação 3

O corante ficaria preso na forma S⁺ depois de um único uso e não poderia absorver luz de novo. A célula pararia. A reação 3 regenera o corante, fechando o ciclo.

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    O I⁻ passa a I₃⁻ perdendo elétrons: é oxidação, não redução. E esse não é o motivo de a reação ser essencial. (16,6% marcaram)

  • C

    A reação 4 depende dos elétrons que chegam pelo circuito ao eletrodo de platina. A reação 3 só fornece o I₃⁻. (24,9% marcaram)

  • D

    É o contrário: na reação 3 o corante S⁺ é reduzido de volta a S. (20,2% marcaram)

  • E

    Foi a mais marcada. Quem transfere elétrons para o TiO₂ é o corante excitado, na reação 2. (26,3% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 3.905.085 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 682 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 13ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram11,7%dos candidatos marcaram a B
Habilidade 22 · Competência 6Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais.
Como os candidatos responderam
  • A16,6%
  • B11,7% ✓ gabarito
  • C24,9%
  • D20,2%
  • E26,3% mais marcada

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50010,5%
  • 500 a 6009,8%
  • 600 a 70022,3%
  • 700 ou mais69%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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