Questão 114 do ENEM 2025 — Ciências da Natureza

ENEM 2025Ciências da NaturezaReaplicação

A pilha seca ácida é muito comum no cotidiano e, sendo a mais barata, é usada para alimentar equipamentos portáteis. Dentro da pilha temos o ânodo (polo negativo) e o cátodo (polo positivo), que são formados por:

$\text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+}\text{ (aq)} + 2 \text{ e}^-$

$2 \text{ MnO}_2\text{ (aq)} + 2 \text{ NH}_4^+\text{ (aq)} + 2 \text{ e}^- \rightarrow \text{Mn}_2\text{O}_3\text{ (s)} + 2 \text{ NH}_3\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (l)}$

Durante esse processo, o aumento na produção do gás vai impedindo o fluxo de corrente elétrica no interior da pilha. É da sabedoria popular que, ao colocar a pilha no congelador, ela ganha uma sobrevida e pode ser usada por mais alguns minutos.

Esse fato ocorre porque
a solubilidade do gás aumenta em baixa temperatura e restabelece o fluxo de elétrons.
Resposta correta
B
as condições reacionais de oxidação e redução se invertem e promovem a recarga da pilha.
C
o gás amônia sofre expansão ao ser resfriado e libera o fluxo de elétrons pela barra de grafita.
D
a produção dos gases em temperatura baixa cessa e possibilita a continuidade da passagem da corrente.
E
a presença de bolhas de gás no interior da pilha aumenta e restabelece o fluxo de elétrons do cátodo para o ânodo.
Gabarito oficial: alternativa A

Resolução comentada

Para entender o que acontece quando colocamos a pilha no congelador, precisamos primeiro analisar as reações químicas fornecidas no enunciado. No cátodo (polo positivo), ocorre a seguinte reação de redução:

2 MnO2 (aq)+2 NH4+ (aq)+2 e−→Mn2O3 (s)+2 NH3 (g)+H2O (l)2 \text{ MnO}_2\text{ (aq)} + 2 \text{ NH}_4^+\text{ (aq)} + 2 \text{ e}^- \rightarrow \text{Mn}_2\text{O}_3\text{ (s)} + 2 \text{ NH}_3\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (l)}

Note que um dos produtos dessa reação é a amônia no estado gasoso, NH3 (g)\text{NH}_3\text{ (g)}. Conforme a pilha vai sendo utilizada, esse gás se acumula no seu interior, formando bolhas. Essas bolhas de gás atuam como um isolante, criando uma barreira física que aumenta a resistência interna da pilha e impede o fluxo contínuo de elétrons e íons, fazendo com que o equipamento pare de funcionar.

O "truque" de colocar a pilha no congelador envolve um princípio fundamental da físico-química: a solubilidade dos gases em líquidos. Diferente da maioria dos sólidos, cuja solubilidade em água costuma aumentar com o aquecimento, os gases tornam-se mais solúveis em líquidos quando a temperatura diminui. Isso ocorre porque, em baixas temperaturas, a energia cinética das moléculas do gás é menor, dificultando que elas escapem para a fase gasosa e facilitando sua permanência dissolvida na solução.

Ao resfriar a pilha no congelador, a temperatura da pasta aquosa no seu interior cai drasticamente. Com isso, a solubilidade do gás amônia (NH3\text{NH}_3) nessa pasta aumenta. O gás que estava na forma de bolhas passa a se dissolver no líquido. Sem as bolhas bloqueando o caminho, a resistência interna da pilha diminui e o fluxo de elétrons é temporariamente restabelecido, garantindo aquela "sobrevida" de alguns minutos.

Analisando as alternativas:

  • A está correta, pois descreve exatamente o aumento da solubilidade do gás em baixas temperaturas.
  • B está incorreta, pois o resfriamento não inverte a reação (a pilha comum não é recarregável dessa forma).
  • C está incorreta, pois os gases sofrem contração ao serem resfriados, e não expansão.
  • D está incorreta, pois a produção de gás não cessa completamente apenas pelo resfriamento, e o problema principal é o gás que já havia sido formado.
  • E está incorreta, pois um aumento na presença de bolhas prejudicaria ainda mais o fluxo de elétrons, em vez de restabelecê-lo.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2025 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.