Questão 122 do ENEM 2020 — Ciências da Natureza

A questão aborda um dos ciclos biogeoquímicos mais importantes para a manutenção da vida na Terra: o ciclo do nitrogênio. O enunciado foca especificamente na etapa conhecida como fixação biológica de nitrogênio.

O nitrogênio gasoso ($N_2$) é o gás mais abundante na nossa atmosfera, compondo cerca de $78\%$ do ar que respiramos. No entanto, a grande maioria dos seres vivos, incluindo as plantas e os animais, não consegue absorver e utilizar o nitrogênio nessa forma gasosa. Isso ocorre porque os dois átomos de nitrogênio na molécula de $N_2$ estão unidos por uma ligação covalente tripla muito forte e difícil de ser rompida.

Para que o nitrogênio fique disponível para as plantas (e, consequentemente, para o resto da cadeia alimentar), ele precisa ser "fixado", ou seja, transformado em compostos nitrogenados utilizáveis. É aí que entram as bactérias fixadoras de nitrogênio, como as do gênero Rhizobium, que vivem em simbiose nas raízes de plantas leguminosas (como a soja, mencionada no texto).

Essas bactérias possuem uma enzima especial chamada nitrogenase, que consegue quebrar a ligação tripla do $N_2$ atmosférico e combiná-lo com hidrogênio, produzindo amônia ($NH_3$). No ambiente do solo, essa amônia rapidamente reage com a água e forma o íon amônio ($NH_4^+$), que pode ser absorvido pelas plantas.

Vamos analisar o que ocorre em cada alternativa para revisar todo o ciclo:

• A) $N_2$ em $NH_3$: Correto. Esta é exatamente a etapa de fixação biológica, onde o gás nitrogênio é convertido em amônia.
• B) $NO_3^-$ em $N_2$: Incorreto. Esta é a etapa de desnitrificação, realizada por bactérias desnitrificantes que devolvem o nitrogênio para a atmosfera.
• C) $NH_3$ em $NH_4^+$: Incorreto. Esta é apenas uma reação de equilíbrio ácido-base que ocorre naturalmente na água do solo, não sendo o processo biológico de fixação em si.
• D) $NO_2^-$ em $NO_3^-$: Incorreto. Esta é a nitratação, a segunda etapa da nitrificação, realizada pelas bactérias do gênero Nitrobacter.
• E) $NH_4^+$ em $NO_2^-$: Incorreto. Esta é a nitrosação, a primeira etapa da nitrificação, realizada pelas bactérias do gênero Nitrosomonas.

Portanto, o processo biológico de fixação de nitrogênio corresponde à transformação do $N_2$ atmosférico em $NH_3$.