As plantas realizam fotossíntese pela captura do gás carbônico…

As plantas realizam fotossíntese pela captura do gás carbônico atmosférico e, juntamente com a água e a luz solar, produzem os carboidratos. No esquema está apresentada a equação desse processo, em que as letras $x$ e $y$ representam os coeficientes estequiométricos da reação. Quais são os valores dos coeficientes $x$ e $y$ da equação balanceada de produção do carboidrato e oxigênio?

GABARITO: D

A questão solicita o balanceamento estequiométrico da reação de fotossíntese para a formação de um polímero de carboidrato (celulose/amido), cuja unidade repetitiva está representada entre parênteses. Para resolver o problema, devemos identificar a fórmula molecular dessa unidade e aplicar a conservação de massas (átomos).

1. Análise da unidade repetitiva: A imagem mostra uma unidade formada por dois anéis de glicose desidratados. Cada unidade de glicose individual tem fórmula $C_6H_{12}O_6$. Ao formarem o polímero, cada unidade perde uma molécula de água por ligação, resultando na unidade básica $C_6H_{10}O_5$. Como o colchete engloba duas dessas unidades, a fórmula da parte entre parênteses é $(C_{12}H_{20}O_{10})_n$.
2. Balanceamento do Carbono (C): O carbono provém unicamente do $CO_2$. Para produzir $12n$ átomos de carbono no produto, precisamos de $x = 12n$.
3. Balanceamento do Hidrogênio (H): O hidrogênio provém da água $H_2O$. O polímero contém $20n$ átomos de hidrogênio. Como cada molécula de água fornece 2 hidrogênios, temos $2y = 20n$, logo $y = 10n$.
4. Verificação do Oxigênio (O): No lado dos reagentes, temos $2x + y = 2(12n) + 10n = 34n$ átomos de O. No lado dos produtos, temos $10n$ (no polímero) + $2(12n)$ (no gás oxigênio) = $34n$. A equação está balanceada.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno conta erroneamente 7 carbonos por monômero e não divide os hidrogênios pela atomicidade da água: $x = 7n$ e $y = 20n$.
• Incorreta. O aluno ignora os carbonos fora do anel (CH₂OH), contando 10 carbonos no total, e erra a contagem de hidrogênios para 16: $x = 10n$ e $y = 16/2 = 8n$.
• Incorreta. O aluno utiliza a contagem subestimada de 10 carbonos e superestima os hidrogênios para 28: $x = 10n$ e $y = 28/2 = 14n$.
• Correta. Conforme os cálculos de conservação de átomos, $x = 12n$ e $y = 10n$.
• Incorreta. O aluno conta 7 carbonos por anel (superestimação) e subestima os hidrogênios para 12: $x = 14n$ e $y = 12/2 = 6n$.