Questão de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5c03

Enunciado da Questão

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

#Eletroquímica

Médio

TEXTO I
Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

TEXTO II
Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:
2 CO₂ + 7 H⁺ + 8 e⁻ → CH₃COO⁻ + 2 H₂O E°’ = -0,3 V
O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O E°’ = 0,8 V

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

Correta

Explicação Oficial / Explicações da Comunidade

A diferença de potencial de uma biocélula de acetato é calculada pela diferença entre o potencial do cátodo (redução do oxigênio) e o potencial do ânodo (oxidação do acetato). Como as semirreações fornecidas são de redução, a reação global é: $CH_{3} COO^{-} + 2 O_{2} \to 2 CO_{2} + H_{2} O$ . O potencial padrão da célula é $E_{c \overset{e}{ˊ} lula}^{\circ} = E_{c \overset{a}{ˊ} todo}^{\circ} - E_{\overset{a}{ˆ} nodo}^{\circ} = 0, 8 V - (- 0, 3 V) = 1, 1 V$ . Para obter $4, 4 V$ em série, o número mínimo de células é $n = \frac{4 , 4}{1 , 1} = 4$ . Portanto, a resposta correta é 4. As alternativas 3, 6, 9 e 15 estão incorretas porque não correspondem ao cálculo correto da divisão da tensão total pela tensão de cada célula.