DIMVS
Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 128 — Placas solares comuns dependem de dias ensolarados para gerar energia. Mas podemos gerar eletricidade com a ajuda de gotas de chuva, revestindo placa…

ENEM 2024 Questão 128

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 ($A^{m+}$ e $B^{n-}$) 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 ($e^{-}$) se movimente ao longo da superfície.

Carregando imagem...
Imagem da questão
TANG, Q. et al. A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain. Angewandte Chemie International Edition, n. 55, 2016 (adaptado).

Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno

Anterior Próxima

Resolução

Resposta correta: Letra E — gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions.

A questão aborda o funcionamento de placas solares revestidas com grafeno capazes de gerar eletricidade mesmo em dias chuvosos. O ponto central é entender como o grafeno, em contato com a água da chuva contendo íons dissociados ($A^{m+}$ e $B^{n-}$), pode gerar energia elétrica. Para resolver, é necessário compreender conceitos de eletricidade, diferença de potencial, propriedades do grafeno e interação entre íons e superfícies condutoras. O grafeno, sendo um excelente condutor, permite que os elétrons se movimentem facilmente. Quando gotas de chuva, ricas em íons positivos (cátions), entram em contato com o grafeno, ocorre uma separação de cargas: os cátions atraem elétrons do grafeno, criando uma diferença de potencial (voltagem) que pode ser aproveitada para gerar eletricidade. Assim, a alternativa correta é a que menciona a geração de diferença de potencial pela interação dos elétrons do grafeno com os cátions presentes na água da chuva.

Comentários por alternativa

  1. A oxida os cátions dissolvidos na água da chuva.
    Incorreta. O grafeno não oxida os cátions dissolvidos; não ocorre reação de oxidação dos íons presentes na água da chuva, mas sim uma interação eletrostática entre eles e os elétrons do grafeno.
  2. B impede a difusão da água através das placas solares.
    Incorreta. O grafeno não atua como barreira física para impedir a difusão da água; sua função é permitir a condução de elétrons e interagir com os íons da chuva, não bloquear a passagem da água.
  3. C diminui a energia de ativação da reação no pseudocapacitor.
    Incorreta. A questão não envolve diminuição de energia de ativação de reações em pseudocapacitores, mas sim a geração de eletricidade por diferença de potencial devido à interação íon-grafeno.
  4. D forma um compósito não metálico com os íons na água da chuva.
    Incorreta. Não ocorre formação de compósito não metálico entre grafeno e íons; a geração de energia se dá pela separação de cargas, não por formação de novos materiais.
  5. E gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions.
    Correta. O grafeno gera uma diferença de potencial ao interagir com os cátions presentes na água da chuva, pois os íons positivos atraem elétrons do grafeno, criando uma voltagem aproveitável para geração de eletricidade.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que é grafeno e por que ele é importante em aplicações eletrônicas?
Grafeno é uma camada única de átomos de carbono dispostos em estrutura hexagonal, com alta condutividade elétrica e mecânica, sendo ideal para dispositivos eletrônicos.
2. Como a diferença de potencial é gerada em placas solares de grafeno durante a chuva?
Ela é gerada pela interação entre os cátions da água da chuva e os elétrons do grafeno, criando uma separação de cargas e, consequentemente, uma voltagem.
3. O que são íons e como eles se formam na água da chuva?
Íons são átomos ou moléculas carregados eletricamente, formados pela dissociação de sais e outros compostos presentes na água da chuva.
4. Qual é o papel dos cátions ($A^{m+}$) na geração de eletricidade em placas de grafeno?
Os cátions atraem elétrons do grafeno, promovendo o fluxo de cargas e a criação de uma diferença de potencial elétrico.
5. Por que o grafeno é considerado um excelente condutor elétrico?
Devido à sua estrutura cristalina e aos elétrons livres, o grafeno permite alta mobilidade eletrônica, facilitando o transporte de cargas.
6. O que diferencia a geração de energia por luz e por chuva em placas solares de grafeno?
A luz gera energia pelo efeito fotovoltaico, enquanto a chuva gera energia pela interação eletrostática entre íons e grafeno.
7. A interação entre grafeno e íons da chuva envolve reações químicas de oxidação?
Não, envolve principalmente interação eletrostática e transferência de elétrons, sem oxidação dos íons.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.