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Questão 63 do ENEM 2014

1º dia · Ciências da Natureza · H9 · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

A aplicação excessiva de fertilizantes nitrogenados na agricultura pode acarretar alterações no solo e na água pelo acúmulo de compostos nitrogenados, principalmente a forma mais oxidada, favorecendo a proliferação de algas e plantas aquáticas e alterando o ciclo do nitrogênio, representado no esquema. A espécie nitrogenada mais oxidada tem sua quantidade controlada por ação de microrganismos que promovem a reação de redução dessa espécie, no processo denominado desnitrificação.

Esquema do ciclo do nitrogênio com cinco etapas indicadas por setas: I, de N₂ para NH₃; II, de NH₃ para NH₄⁺; III, de NH₄⁺ para NO₂⁻; IV, de NO₂⁻ para NO₃⁻; V, de NO₃⁻ para N₂.

O processo citado está representado na etapa

  1. A
    I.
  2. B
    II.
  3. C
    III.
  4. D
    IV.
  5. E
    V.
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Resolução comentada

O enunciado diz que a espécie nitrogenada mais oxidada se acumula e que os microrganismos a reduzem na desnitrificação. Precisamos identificar qual espécie é essa e qual etapa a reduz.

O conceito-chave é o número de oxidação (Nox) do nitrogênio em cada espécie do esquema:

  1. \ce{N2}: Nox = 0.
  2. \ce{NH3} e \ce{NH4+}: Nox = -3.
  3. \ce{NO2-}: x + 2(-2) = -1, então x = +3.
  4. \ce{NO3-}: x + 3(-2) = -1, então x = +5.

A forma mais oxidada é o nitrato, \ce{NO3-}, com Nox +5. Reduzir significa diminuir o Nox, ou seja, ganhar elétrons.

Agora, vejamos as setas que partem do nitrato: só a etapa V sai de \ce{NO3-}, indo para \ce{N2}. Nela o Nox passa de +5 para 0, uma redução. É a desnitrificação, que devolve o nitrogênio à atmosfera e controla o nitrato acumulado.

As demais etapas não reduzem o nitrato: a IV oxida o nitrito a nitrato (Nox +3 \to +5), a III oxida o amônio a nitrito (nitrificação), a II é só protonação e a I é fixação, redução de \ce{N2} a \ce{NH3}.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA etapa I é a fixação do N₂ em NH₃, que é redução, mas não parte da espécie mais oxidada (nitrato).
  • BA etapa II converte NH₃ em NH₄⁺ sem mudar o Nox (−3), portanto não é redox.
  • CA etapa III é oxidação do amônio a nitrito (nitrificação), não redução do nitrato.
  • DA etapa IV oxida nitrito a nitrato, ou seja, forma a espécie mais oxidada em vez de reduzi-la.

Assunto: Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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