Question

TEXTO I
Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnoló - gica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam rea - ções de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elé - trons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do siste - ma, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato co mo substrato.
(AQUINO NETO. S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula e combistível etanol/O2. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado)).

TEXTO II
Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E0’) apresentam valores característicos. Para as biocé - lulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redu ção e seus respectivos potenciais:
2 CO2 + 7 H+ + 8 e– → CH3COO– + 2 H2O E0’ = –0,3V
O2 + 4 H+ + 4e– → 2 H2O
E0’ = +0,8V
(SCOTI, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy. n. 88, 2016 (adaptado)).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

a) 3
b) 4
c) 6
d) 9
e) 15

Answer 1

Como o $E^{0'}_{O_2} = E^{0'}_{CO_2}$

O₂ sofre redução e CH₃COO⁻ sofre oxidação.

Cálculo do ΔE⁰' da biocélula (unitária):

Catodo ⊕: 2 O₂ + 8 H⁺ + 8 e⁻  →  4 H₂O + 0,8 VAnodo Θ: CH₃COO⁻ + 2 H₂O   →  2 CO₂ + 7H⁺ + 8e⁻ + 0,3V–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––CH₃COO⁻ + 2 O₂ + H⁺   →   2 H₂O + 2 CO₂  ΔE⁰ = + 1,1V


Cálculo do número mínimo de biocélulas:

1 pilha → 1,1 V        x  → 4,4 V

x = 4