Questão 46 do ENEM 2013

Question

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.

Esquema de um dispositivo em camadas, composto por uma camada central de eletrólito polimérico entre duas camadas de polipirrol. No centro, em repouso ("Sem corrente elétrica"), a estrutura é reta. Acima e abaixo, sob aplicação de corrente elétrica com inversão de polaridade entre os polos positivo e negativo, a estrutura curva-se para cima ou para baixo.

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

A
absorve a irradiação de partículas carregadas, emitidas pelo aquecimento elétrico dos filmes de polipirrol.
B
permite a difusão dos íons promovida pela aplicação de diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.
C
mantém um gradiente térmico no material para promover a dilatação/contração térmica de cada filme de polipirrol.
D
permite a condução de elétrons livres, promovida pela aplicação de diferença de potencial, gerando corrente elétrica.
E
promove a polarização das moléculas poliméricas, o que resulta no movimento gerado pela aplicação de diferença de potencial.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 46 do ENEM 2013

1º dia · Ciências da Natureza · H20 · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

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.

Esquema de um dispositivo em camadas, composto por uma camada central de eletrólito polimérico entre duas camadas de polipirrol. No centro, em repouso ("Sem corrente elétrica"), a estrutura é reta. Acima e abaixo, sob aplicação de corrente elétrica com inversão de polaridade entre os polos positivo e negativo, a estrutura curva-se para cima ou para baixo.

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

A
absorve a irradiação de partículas carregadas, emitidas pelo aquecimento elétrico dos filmes de polipirrol.
B
permite a difusão dos íons promovida pela aplicação de diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.
C
mantém um gradiente térmico no material para promover a dilatação/contração térmica de cada filme de polipirrol.
D
permite a condução de elétrons livres, promovida pela aplicação de diferença de potencial, gerando corrente elétrica.
E
promove a polarização das moléculas poliméricas, o que resulta no movimento gerado pela aplicação de diferença de potencial.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

O músculo artificial funciona por oxidação e redução do polipirrol. Quando um filme se oxida, fica com carga positiva e precisa receber ânions para compensá-la, então se expande. Quando o outro filme se reduz, expulsa ânions e se contrai. Essa diferença de volume entre as duas faces faz a estrutura se curvar.

Os ânions que saem de um filme precisam chegar ao outro, e isso só é possível por um meio que conduza íons entre as duas camadas de polipirrol: o eletrólito polimérico, que contém um sal inorgânico.

Assim, o papel da camada central é:

permitir a difusão (migração) dos íons entre os dois filmes, impulsionada pela diferença de potencial aplicada;
fechar o circuito elétrico. Nos fios, a corrente é de elétrons. No eletrólito, a corrente é de íons. Sem essa camada, o circuito ficaria aberto e não haveria oxidação nem redução.

As demais alternativas não combinam com o texto. O movimento vem da inserção e expulsão de íons, não de aquecimento, gradiente térmico ou polarização das moléculas. O eletrólito também não conduz elétrons livres, e sim íons.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

ANão há aquecimento nem emissão de partículas; o movimento vem de reações de oxirredução.
CO movimento não é dilatação térmica, e sim inserção e expulsão de íons nos filmes.
DO eletrólito conduz íons, não elétrons livres; quem conduz elétrons é o circuito externo.
EO texto não menciona polarização de moléculas; o movimento vem do fluxo de íons.

Assuntos: Reações de oxirredução e balanceamento redox, Polímeros.

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