Questão 116 do ENEM 2018 — Ciências da Natureza

Para entender essa célula solar, o segredo é enxergá-la como um ciclo. Assim como numa bateria recarregável, cada componente que realiza trabalho precisa voltar ao seu estado original para que o processo continue de forma contínua.

Vamos acompanhar o percurso do corante, representado por $S$, ao longo das etapas descritas:

Na reação 1, o corante em seu estado fundamental ($S$) absorve a energia luminosa ($h\nu$) e fica excitado, virando $S^*$.

Na reação 2, o corante excitado ($S^*$) faz seu papel principal: injeta um elétron ($e^-$) no eletrodo de $TiO_2$, contribuindo para a corrente elétrica. Ao perder esse elétron, o corante oxida e passa a $S^+$.

Aqui surge um problema. Na forma $S^+$, o corante está "gasto": não consegue reiniciar o ciclo de absorção de luz e injeção de elétrons. Se o processo parasse nesse ponto, a célula funcionaria por um instante e cessaria.

É nesse ponto que entra a reação 3. Nela, o corante oxidado ($S^+$) reage com o mediador de carga na forma reduzida, o iodeto ($I^-$). O iodeto atua como doador de elétrons: entrega elétron ao $S^+$, que assim sofre redução e retorna a $S$ — de volta ao seu estado original —, enquanto o iodeto é convertido na forma oxidada ($I_3^-$).

Em química, devolver uma substância ao seu estado inicial para que ela participe de um novo ciclo é o que chamamos de regeneração. Logo, a função fundamental da reação 3, que sustenta o funcionamento contínuo da célula, é regenerar o corante, deixando-o pronto para absorver um novo fóton e recomeçar.

Analisando as demais alternativas:

• A: Incorreta. A transformação de $I^-$ em $I_3^-$ envolve perda de elétrons pelo iodo, ou seja, oxidação, e não redução.
• C: Incorreta. A dependência é inversa: a reação 4 é que regenera o $I^-$ a partir do $I_3^-$; a continuidade da célula depende antes da disponibilidade do corante para absorver luz.
• D: Incorreta. Na reação 3 o corante vai de $S^+$ para $S$, ganhando elétrons — portanto redução, não oxidação. A oxidação do corante ocorre na reação 2.
• E: Incorreta. A transferência de elétrons para o eletrodo de $TiO_2$ é papel da reação 2, onde o corante excitado injeta elétrons no semicondutor.

Assim, a alternativa correta é a B: a reação 3 regenera o corante.