Questão 116 do ENEM 2018

2º dia · Ciências da Natureza

Células solares à base de \ce{TiO2} sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o \ce{TiO2} é responsável por absorver a energia luminosa (h\nu), e o corante excitado (\text{S}^*) é capaz de transferir elétrons para o \ce{TiO2}. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

Esquema do funcionamento de uma célula solar sensibilizada por corante, mostrando à esquerda a incidência de luz sobre o eletrodo de TiO2 com corante, o corante excitado S* transferindo elétrons através do circuito externo para o eletrodo de Pt à direita, e a regeneração mediada pelo par redox I- / I3-.

\begin{array}{llr} \ce{TiO2|S} + h\nu \rightarrow \ce{TiO2|S^*} & & (1) \\[6pt] \ce{TiO2|S^*} \rightarrow \ce{TiO2|S+ + e-} & & (2) \\[6pt] \ce{TiO2|S+ + \frac{3}{2} I-} \rightarrow \ce{TiO2|S + \frac{1}{2} I3-} & & (3) \\[6pt] \ce{\frac{1}{2} I3- + e-} \rightarrow \ce{\frac{3}{2} I-} & & (4) \end{array}

LONGO, C.; DE PAOLI, M.-A. Dye-Sensitized Solar Cells: A Successful Combination of Materials. Journal of the Brazilian Chemical Society, n. 6, 2003 (adaptado).

A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois

  1. A
    reduz íons \ce{I-} a \ce{I3-}.
  2. B
    regenera o corante.
  3. C
    garante que a reação 4 ocorra.
  4. D
    promove a oxidação do corante.
  5. E
    transfere elétrons para o eletrodo de \ce{TiO2}.
Resolução comentada Em breve: a resolução passo a passo desta questão.
Ver como caiu na prova Questão 116 no caderno Azul do ENEM 2018

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