ENEM 2013 · Ciências da Natureza · Química · eletroquímica
Questão 46 do ENEM 2013
Resposta: letra B. A questão descreve o funcionamento de um músculo artificial baseado em eletroquímica. O polipirrol sofre oxidação ou redução, o que exige a entrada ou saída de íons para equilibrar as cargas, resultando em movimento (expansão ou contração.
Músculos artificiais são dispositivos feitos com plásticos inteligentes que respondem a uma corrente elétrica com um movimento mecânico. A oxidação e redução de um polímero condutor criam cargas positivas e/ou negativas no material, que são compensadas com a inserção ou expulsão de cátions ou ânions. Por exemplo, na figura os filmes escuros são de polipirrol e o filme branco é de um eletrólito polimérico contendo um sal inorgânico. Quando o polipirrol sofre oxidação, há a inserção de ânions para compensar a carga positiva no polímero e o filme se expande. Na outra face do dispositivo o filme de polipirrol sofre redução, expulsando ânions, e o filme se contrai. Pela montagem, em sanduíche, o sistema todo se movimenta de forma harmônica, conforme mostrado na figura.
DE PAOLI, M. A. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, maio 2001 (adaptado).
A camada central de eletrólito polimérico é importante porque
- AAbsorve a irradiação de partículas carregadas, emitidas pelo aquecimento elétrico dos filmes de polipirrol.
- BPermite a difusão dos íons promovida pela aplicação de diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.Resposta correta
- CMantém um gradiente térmico no material para promover a dilatação/contração térmica de cada filme de polipirrol.
- DPermite a condução de elétrons livres, promovida pela aplicação de diferença de potencial, gerando corrente elétrica.
- EPromove a polarização das moléculas poliméricas, o que resulta no movimento gerado pela aplicação de diferença de potencial.
Como resolver a questão 46 passo a passo?
O conceito que resolve
Eletroquímica (oxirredução) e difusão iônica em eletrólitos.
Como chegar na resposta
- Identificar que o movimento ocorre devido à entrada e saída de ânions (partículas carregadas).
- Observar que o polipirrol precisa compensar as cargas geradas pela oxidação/redução.
- Perceber que o eletrólito central serve como o meio para que esses íons se deslocem entre as hastes.
- Concluir que a diferença de potencial (voltagem) força esse movimento de íons, fechando o sistema.
Por que cada alternativa
- AO erro está em atribuir a função à radiação de partículas, quando o processo é mecânico e químico pelo deslocamento de íons.
- BEsta alternativa está correta pois o eletrólito permite o transporte dos íons necessários para equilibrar a carga do polímero, permitindo que o circuito feche.
- CO erro é focar em dilatação térmica; o texto afirma que o movimento ocorre por oxidação/redução química, não por mudança de temperatura.
- DO erro é confundir condução iônica com condução eletrônica; o eletrólito transporta íons (cargas), e não elétrons livres.
- EO movimento não é causado pela polarização molecular, mas sim pela inserção ou expulsão física de ânions na estrutura do polímero.
Onde essa questão derruba a maioria
O aluno pode achar que o eletrólito conduz elétrons (como um metal) ou que o movimento é causado pelo calor, ignorando a necessidade de equilíbrio de carga por íons.
O que estudar se você errou
Lembre-se da diferença entre condutores eletricos (elétrons) e condutores iônicos (íons). No texto, o movimento depende de 'ânions'.
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