PUC-PR Verão Medicina 2022

O excerto abaixo foi retirado de um artigo disponível na revista de pesquisa da FAPESP: (www.revistapesquisa.fapesp.br)

Método permite esmiuçar reações eletroquímicas complexas

Análise pode abrir caminho para novas pesquisas relacionadas ao aumento da eficiência e ao uso do etanol em motores elétricos

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Pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP), sob coordenação do engenheiro químico Hamilton Varela, criaram um método que permite esquadrinhar reações químicas complexas, como a que garante aos sistemas vivos manter sua temperatura estável, independentemente das variações no ambiente externo. A nova metodologia, resultado de mais de uma década de pesquisa, poderá, no futuro, levar ao desenvolvimento de motores movidos por eletricidade gerada a partir do etanol. Nessa situação, os carros elétricos não precisariam de baterias. Bastaria abastecê-los com etanol, que, ao entrar na célula a combustível, passaria por uma reação eletroquímica que o converteria na eletricidade usada para o motor funcionar.

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O pesquisador pretende usar a metodologia para estudar as reações envolvidas na oxidação do etanol — cuja cadeia é mais complexa —, de modo a analisar a dinâmica de reação de cada etapa intermediária desse processo. O objetivo é identificar os gargalos que limitam o desempenho do combustível em células a combustível. O projeto se desenvolverá no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gás (RCGI), financiado pela FAPESP em parceria com a petrolífera Shell. “Descobrindo isso, podemos pensar em modelos de catalisadores que acelerem as etapas mais lentas, melhorando o desempenho dos dispositivos para produção de eletricidade ou de hidrogênio a partir do etanol.” Mais adiante, de acordo com ele, aventa-se a possibilidade de criar mecanismos semelhantes capazes de converter o etanol em energia elétrica.

https://revistapesquisa.fapesp.br/metodo-permite-desvendar-como-reacoes-quimicas-mantem-temperatura-estavel/ Acesso em: 02/09/2021.

De acordo com seus conceitos em eletroquímica e analisando a célula a combustível mostrada abaixo, julgue os itens a seguir.

Dados:

12H⁺ + 2CO₂ + 12 e^- → 1C₂H₆O + 3H₂O E = 0,084V

1/2 O₂ + 2H⁺ + 2e^- → 1 H₂O E = 1,229V

I. No ânodo da célula eletroquímica (polo^-), o etanol sofre uma reação de oxidação liberando elétrons, sendo convertido a gás carbônico (CO₂).

II. No cátodo da célula eletroquímica (polo⁺), o oxigênio entra em contato com o próton (H⁺) e com o elétron, sofrendo uma redução, sendo convertido a água.

III. Ao final do processo de oxirredução, para cada mol de etanol oxidado; haverá uma transferência de 24 mol de elétrons. Isso equivale a dizer que circularão pelo sistema 24 F ou 24(96500C) de carga elétrica.

IV. Considerando os potenciais de redução apresentados, podemos afirmar que a diferença de potencial (ddp ou voltagem) dessa célula a combustível é igual a 1,313 V.

V. A reação global do processo é representada por: 1C₂H₆O + 3O₂ → 2CO₂ + 3 H₂O

São CORRETOS