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Questão 103 do ENEM 2019

2º dia · Ciências da Natureza · H19 · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabetes melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organismo. O teste é simples e consiste em duas reações sequenciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem.

Esquema ilustrando o funcionamento do biochip: em (i) Biochip antes da adição de soro, é apresentado um canal com três cavidades (poços), com setas indicando Enzimas na cavidade intermediária e KI na cavidade da direita; em (ii) Biochip após a adição de soro, o Soro é inserido na cavidade da esquerda, havendo uma seta para a direita indicando Fluxo, e a cavidade da direita se encontra preenchida em cinza, apontada por uma seta com a palavra Cor.

Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca-se espontaneamente da esquerda para a direita (ii) promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio:

Equação 1

\ce{C6H12O6 (aq) + O2 (g) + H2O (l) ->[Enzimas] C6H12O7 (aq) + H2O2 (aq)}

Na segunda, o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto gerando o íon tri-iodeto, água e oxigênio.

Equação 2

\ce{2 H2O2 (aq) + 3 I^- (aq) -> I3^- (aq) + 2 H2O (l) + O2 (g)}

GARCIA, P. T. et al. A Handheld Stamping Process to Fabricate Microfluidic Paper-Based Analytical Devices with Chemically Modified Surface for Clinical Assays. RSC Advances, v. 4, 13 ago. 2014 (adaptado).

O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é

  1. A
    análise.
  2. B
    síntese.
  3. C
    oxirredução.
  4. D
    complexação.
  5. E
    ácido-base.
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Resolução comentada

O tipo de reação se identifica pela variação do número de oxidação (Nox) dos elementos. Se algum Nox muda, há oxirredução.

Equação 1: o \ce{O2} é substância simples, com Nox 0. Nos produtos, o oxigênio aparece no ácido glucônico e no \ce{H2O2}. No peróxido, o Nox do O é -1. Logo, o oxigênio foi reduzido de 0 para -1. A glicose, por sua vez, é oxidada a ácido glucônico (o carbono do grupo aldeído passa a ácido carboxílico). Há oxirredução.

Equação 2: analise o oxigênio e o iodo.

  1. No \ce{H2O2}, o O tem Nox -1.
  2. Nos produtos, o O vai para \ce{H2O} (Nox -2) e para \ce{O2} (Nox 0). Ou seja, o peróxido sofre reduzção e oxidação ao mesmo tempo.
  3. O iodo passa de \ce{I^-} (Nox -1) para \ce{I3^-} (Nox médio -1/3), sendo oxidado.

Os Nox mudam nas duas equações, então ambas são de oxirredução.

As demais opções não descrevem o processo. Na análise, um composto se decompõe em substâncias mais simples. Na síntese, substâncias se unem em um único produto. Na complexação, forma-se um íon complexo com ligante e átomo central. Na reação ácido-base, ocorre transferência de \ce{H+} sem variação de Nox. Aqui há dois ou mais produtos e há variação de Nox.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AAnálise é decomposição de um único reagente em substâncias mais simples, mas ambas as equações têm dois ou mais reagentes.
  • BSíntese formaria um único produto a partir dos reagentes, mas cada equação tem dois produtos.
  • DComplexação envolveria um íon central com ligantes; o \ce{I3^-} resulta de variação de Nox, não é o tipo de reação da equação 1.
  • EReação ácido-base envolve transferência de \ce{H+} sem variação de Nox, mas aqui os Nox de O, I e C mudam.

Assunto: Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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