TEXTO I
Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.
AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível
etanol/O2. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado)
TEXTO II
Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:
Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?
A) 3
B) 4
C) 6
D) 9
E) 15
Solução
As biocélulas combustíveis são uma alternativa às baterias convencionais. A bateria é composta por várias pilhas conectadas em série. A diferença de potencial de uma pilha pode ser calculada da seguinte forma:
Ao analisar os potenciais padrão de redução das duas equações, observa-se que o potencial padrão de redução do oxigênio é superior ao do dióxido de carbono. Isso significa que o oxigênio tende a reduzir e o dióxido de carbono será oxidado. Portanto, as semirreações devem ser escritas da seguinte forma:
2 O2 + 8 H+ + 8 e− → 4 H2O E0 = 0,8 V (redução)
CH3COO− + 2 H2O → 2 CO2 + 7 H+ + 8 e− E0 = 0,3 V (oxidação)
A diferença de potencial de uma bateria é equivalente a soma das diferenças de potencial de cada uma de suas pilhas conectadas em série. Dado que a diferença de potencial total da bateria é de 4,4 V, o número mínimo de biocélulas de acetato série deve ser igual a 4 (cada biocélula apresenta diferença de potencial igual a 1,1 V)
1,1 V x 4 = 4,4 V
Alternativa B
