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Questão 111 do ENEM PPL 2020

2º dia · Ciências da Natureza · H17 · Química: Energia de ativação e catálise

O peróxido de hidrogênio é um produto secundário do metabolismo celular e apresenta algumas funções úteis, mas, quando em excesso, é prejudicial, gerando radicais que são tóxicos para as células. Para se defender, o organismo vivo utiliza a enzima catalase, que decompõe \ce{H2O2} em \ce{H2O} e \ce{O2}. A energia de reação de decomposição, quando na presença e ausência da catalase, está mostrada no gráfico.

Gráfico de energia potencial versus progresso da reação para a decomposição do peróxido de hidrogênio. A curva com linha contínua representa a reação sem catalase, apresentando um pico de energia de ativação mais alto, enquanto a curva tracejada representa a reação com catalase, apresentando um pico de energia de ativação mais baixo. Ambas partem do reagente H2O2 e terminam nos produtos H2O + 1/2 O2 com os mesmos níveis de energia inicial e final.

Disponível em: www.pontociencia.org.br. Acesso em: 14 ago. 2013 (adaptado).

Na situação descrita, o organismo utiliza a catalase porque ela

  1. A
    diminui a energia de ativação.
  2. B
    permite maior rendimento da reação.
  3. C
    diminui o valor da entalpia da reação.
  4. D
    consome rapidamente o oxigênio do reagente.
  5. E
    reage rapidamente com o peróxido de hidrogênio.
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Resolução comentada

Catalase é uma enzima, ou seja, um catalisador biológico. Um catalisador acelera a reação porque oferece um caminho alternativo com menor barreira de energia, sem ser consumido e sem alterar o ponto de partida nem o de chegada.

No gráfico:

  1. As duas curvas começam no mesmo nível de energia (reagente \ce{H2O2}) e terminam no mesmo nível (produtos \ce{H2O + 1/2 O2}).
  2. A diferença entre esses dois níveis é a variação de entalpia, \Delta H. Como os níveis são iguais nas duas curvas, \Delta H não muda com a catalase.
  3. O pico da curva tracejada (com catalase) é mais baixo que o da linha contínua. A altura do pico em relação ao reagente é a energia de ativação, então a catalase a diminui.
  4. Com barreira menor, mais moléculas têm energia suficiente para reagir, e o \ce{H2O2} é decomposto mais rápido. É isso que protege a célula do excesso do peróxido.

O rendimento também não muda: o catalisador não desloca o equilíbrio, só faz chegar a ele mais depressa. E, por não ser consumida, a catalase não reage de forma permanente com o \ce{H2O2}; o oxigênio é produto, não reagente.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bcatalisador altera a velocidade, não o rendimento, pois os níveis de reagentes e produtos são os mesmos.
  • Ca entalpia da reação é a diferença entre produtos e reagentes, que é igual nas duas curvas.
  • Do oxigênio é produto da decomposição, não reagente, e a catalase não o consome.
  • Ea catalase não é consumida; ela atua como catalisador, e reagir rápido com o peróxido não explica o efeito mostrado no gráfico.

Assunto: Energia de ativação e catálise.

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