Questão 116 do ENEM 2018 (Ciências da Natureza)

Question

Células solares à base de TiO₂ sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO₂ é responsável por absorver a energia luminosa (hν), e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o 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.
Eletrodo de TiO₂ com corante Corante Eletrodo de Pt e⁻ S* hv Mediador de carga I₃⁻
I⁻ e⁻ S/S⁺ e⁻ e⁻ e⁻ TiO₂|S + hν → TiO₂|S* (1)
TiO₂|S* → TiO₂|S⁺ + e⁻ (2)
TiO₂|S⁺ + I⁻ → TiO₂|S + I₃⁻3/2 1/2 (3)
1/2 I₃⁻ + e⁻ → I⁻3/2 (4)
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

A) reduz íons I⁻ a I₃⁻.
B) regenera o corante.
C) garante que a reação 4 ocorra.
D) promove a oxidação do corante.
E) transfere elétrons para o eletrodo de TiO₂.

Accepted Answer

Alternativa B: regenera o corante.

Na reação 3, o corante oxidado (TiO2|S+), que perdeu um elétron ao transferi-lo para o TiO2, recebe um elétron do íon iodeto (I−), voltando ao seu estado original (TiO2|S); ou seja, essa reação regenera o corante para que ele possa absorver luz novamente e repetir o ciclo. Não se trata de reduzir I− a I3− (isso ocorre na reação 4) nem de transferir elétrons diretamente para o TiO2, mas sim dessa regeneração do corante que mantém o funcionamento contínuo da célula solar.

Questão 116 do ENEM 2018

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