ENEM 2024 — Questão 123: Ciências da Natureza
Resposta: alternativa E
gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions.
A questão aborda o funcionamento de placas solares que utilizam grafeno para gerar eletricidade mesmo em dias chuvosos.
A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain 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 de carga positiva e B de carga negativa) 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 de carga negativa) se movimente ao longo da superfície.
Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno
Resolução comentada da questão 123 do ENEM 2024
Resolução
A questão aborda o funcionamento de placas solares que utilizam grafeno para gerar eletricidade mesmo em dias chuvosos. O grafeno, um material com alta condutividade elétrica, interage com os íons presentes na água da chuva, que se dissociam em cátions (A) e ânions (B). Essa interação é crucial, pois os elétrons do grafeno se movem em resposta à presença dos cátions, criando uma diferença de potencial. Essa diferença de potencial é o que permite a geração de eletricidade, mesmo na ausência de luz solar direta.
Portanto, a alternativa correta (E) descreve precisamente esse fenômeno: a geração de uma diferença de potencial pela interação dos elétrons do grafeno com os cátions da água da chuva. Essa interação é fundamental para o funcionamento do sistema, pois possibilita a movimentação de cargas elétricas, essencial para a produção de energia elétrica.
Por que as outras alternativas estão erradas
(A) Esta alternativa está errada porque o grafeno não oxida os cátions dissolvidos na água da chuva. Em vez disso, ele interage com os cátions, permitindo a movimentação dos elétrons, mas não ocorre um processo de oxidação.
(B) A alternativa (B) é incorreta, pois o grafeno não impede a difusão da água através das placas solares. Na verdade, a presença da água é necessária para que os íons se dissociem e interajam com o grafeno, facilitando a geração de eletricidade.
(C) A alternativa (C) também está errada, pois não há uma diminuição da energia de ativação da reação em um pseudocapacitor relacionada ao grafeno e à água da chuva. O foco da questão é a geração de eletricidade pela interação entre os elétrons e os cátions, não uma reação que envolva energia de ativação.
(D) A alternativa (D) está incorreta, uma vez que o grafeno não forma um compósito não metálico com os íons na água da chuva. O grafeno é um material condutor e sua função é facilitar a movimentação de elétrons, não formar um compósito com os íons.
Conceito-chave para revisar
A questão testa o conceito de diferença de potencial e como materiais como o grafeno podem ser utilizados para gerar eletricidade a partir de interações químicas com íons. Para aprofundar seus conhecimentos, estude sobre condutividade elétrica, grafeno e os princípios de funcionamento de células solares.
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