Questão 128 do ENEM 2024 — Ciências da Natureza

A questão trata de uma tecnologia em que placas solares revestidas de grafeno conseguem gerar eletricidade também em dias de chuva. Para entender o mecanismo, precisamos combinar as informações do texto com o esquema da interface entre a gota de água e o grafeno.

O que acontece na interface água-grafeno

A água da chuva não é pura: ela contém íons dissolvidos, os cátions ($A^{m+}$), de carga positiva, e os ânions ($B^{n-}$), de carga negativa. Já o grafeno é um excelente condutor, com grande quantidade de elétrons livres ($e^-$) em sua superfície.

Quando a gota entra em contato com o grafeno, ocorre atração eletrostática entre cargas de sinais opostos. Os cátions ($A^{m+}$) da água se aproximam da superfície do grafeno, enquanto os elétrons ($e^-$) do grafeno se concentram logo abaixo, atraídos por essas cargas positivas. Os ânions ($B^{n-}$), por sua vez, ficam distribuídos na camada de água mais afastada da interface.

Como surge a eletricidade

Esse arranjo — cátions de um lado e elétrons do outro, bem próximos — forma uma dupla camada elétrica. Em física, a separação espacial de cargas é justamente o que origina uma diferença de potencial (ddp), também chamada de tensão. O esquema evidencia isso ao indicar um potencial elétrico mais alto na região da camada de água e mais baixo na região do grafeno. Essa diferença de potencial, criada pela interação entre os cátions da chuva e os elétrons do grafeno, é o que impulsiona a corrente elétrica e permite a geração de energia.

Avaliando as alternativas

• A) Incorreta. O processo é físico (atração eletrostática), não uma reação de oxirredução; não há transferência definitiva de elétrons que altere o estado de oxidação dos cátions.
• B) Incorreta. A função do grafeno aqui não é servir de barreira contra a água, e sim participar ativamente da geração de energia conduzindo elétrons.
• C) Incorreta. Não há catálise envolvida: a energia não vem da redução da energia de ativação de uma reação química.
• D) Incorreta. A interação entre íons e grafeno é superficial e temporária (adsorção física), sem formação de um novo material compósito.
• E) Correta. A interação atrativa entre os elétrons ($e^-$) do grafeno e os cátions ($A^{m+}$) da chuva separa as cargas e gera a diferença de potencial elétrico responsável pela corrente.