Questão 111 — ENEM 2020 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química/Bioquímica → Cinética química e catálise enzimática
• ⚡ Nível: Fácil — o gráfico entrega diretamente a comparação entre as curvas com e sem catalase, bastando reconhecer o significado do pico de energia
• 🎯 Tema/Habilidade: Ação de catalisadores (enzimas) sobre a energia de ativação de uma reação — leitura e interpretação de gráfico de energia potencial × progresso da reação
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é o papel da catalase, segundo o gráfico, na decomposição do peróxido de hidrogênio?"
• Palavras-chave decisivas: catalase, energia de reação, gráfico
• Armadilha típica: confundir "acelerar a reação" com "produzir mais produto" ou "mudar a energia final dos produtos" — o catalisador altera a velocidade, não a quantidade formada nem a energia liberada
• O que a resposta precisa demonstrar: que o estudante sabe ler o gráfico de energia potencial e associar corretamente o efeito visual (pico mais baixo) ao conceito químico (menor energia de ativação)

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Energia de ativação (Ea): é a energia mínima que os reagentes precisam absorver para que a reação ocorra; no gráfico, corresponde à altura do pico (o "morro") entre o nível de energia dos reagentes e o topo da curva.
• Catalisador: substância que diminui a energia de ativação de uma reação, criando um caminho reacional alternativo (com mecanismo diferente), sem ser consumida no processo e sem alterar a posição do equilíbrio.
• Enzima: catalisador biológico de natureza proteica; a catalase é uma enzima antioxidante que acelera drasticamente a decomposição do H₂O₂, protegendo a célula do estresse oxidativo causado pelo excesso desse composto.
• Entalpia da reação (ΔH): diferença de energia entre produtos e reagentes; não é alterada pelo catalisador, pois depende apenas dos estados inicial e final, que são termodinamicamente fixos.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "decompõe H₂O₂ em H₂O e O₂" → situa a reação química específica que está sendo catalisada: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂.
• Evidência 2: "A energia de reação de decomposição, quando na presença e ausência da catalase, está mostrada no gráfico" → o gráfico é a fonte de evidência central; nele, a curva tracejada (com catalase) tem um pico visivelmente mais baixo que a curva contínua (sem catalase), enquanto os níveis de energia do início (H₂O₂) e do fim (H₂O + ½O₂) são iguais em ambas as curvas.
• Síntese: como o único elemento que muda entre as duas curvas é a altura do pico — e esse pico representa a energia de ativação —, a função da catalase evidenciada pelo gráfico é reduzir essa barreira energética, tornando a reação mais rápida sem alterar reagentes, produtos ou a energia liberada.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o que cada eixo e cada curva representam

No gráfico, o eixo vertical mede a energia potencial do sistema e o eixo horizontal representa o progresso da reação (do reagente H₂O₂ até os produtos H₂O + ½O₂). Duas curvas são plotadas: uma linha sólida (reação sem catalase) e uma linha tracejada (reação com catalase). Ambas partem do mesmo nível de energia (H₂O₂) e terminam no mesmo nível de energia (H₂O + ½O₂) — ou seja, a diferença de energia entre reagente e produtos (ΔH) é idêntica nas duas situações.

Subpasso 4.2 — Comparar os picos das duas curvas

A diferença visual mais marcante entre as duas curvas está no topo: o "morro" da curva sem catalase é mais alto do que o "morro" da curva com catalase. Esse morro representa o complexo ativado, o estado de energia máxima que o sistema precisa atingir para que a reação se complete. A distância vertical entre o nível dos reagentes e o topo do morro é, por definição, a energia de ativação (Ea) daquele caminho reacional. Como a curva com catalase tem pico mais baixo, sua Ea é menor.

Subpasso 4.3 — Verificação: conectar o efeito gráfico ao papel biológico da catalase

Uma Ea menor significa que uma fração maior das moléculas de H₂O₂ possui, a cada instante, energia suficiente para reagir — por isso a reação ocorre muito mais rápido na presença da enzima. Isso é exatamente o que se espera de um catalisador biológico: a catalase não muda "quanto" de H₂O₂ será decomposto (isso é rendimento) nem "quanta energia" será liberada (isso é entalpia), mas sim "quão rápido" essa decomposição acontece, ao abrir um caminho de menor energia de ativação. Esse raciocínio converge diretamente para a alternativa que fala em diminuição da energia de ativação.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) diminui a energia de ativação.

✅ Correta: é exatamente o que o gráfico mostra — o pico (energia de ativação) da curva com catalase é mais baixo que o da curva sem catalase, enquanto os níveis inicial e final de energia permanecem inalterados. Essa é a definição clássica e universal do mecanismo de ação de qualquer catalisador.

B) permite maior rendimento da reação.

❌ Incorreta: rendimento se refere à quantidade de produto formada em relação à quantidade teórica esperada, algo determinado pela estequiometria e pelo equilíbrio químico, não pela cinética. O catalisador acelera a reação, mas não aumenta a quantidade final de H₂O e O₂ produzidos — o gráfico mostra que o nível de energia final (produtos) é o mesmo nas duas curvas, sem qualquer indicação de variação de quantidade.

C) diminui o valor da entalpia da reação.

❌ Incorreta: a entalpia da reação (ΔH) é a diferença de energia entre o nível final e o nível inicial das curvas, e essa diferença é idêntica nas duas curvas do gráfico. Catalisadores não alteram propriedades termodinâmicas como ΔH, apenas a velocidade (cinética) com que o equilíbrio é atingido.

D) consome rapidamente o oxigênio do reagente.

❌ Incorreta: o oxigênio (O₂) é produto da reação, não reagente — o reagente é o próprio H₂O₂. Além disso, catalisadores não são consumidos durante a reação; eles participam do mecanismo e são regenerados ao final, permanecendo quimicamente inalterados.

E) reage rapidamente com o peróxido de hidrogênio.

❌ Incorreta: embora a catalase de fato interaja com o H₂O₂ formando um complexo enzima-substrato transitório, essa alternativa descreve apenas uma etapa do mecanismo, sem explicar o motivo pelo qual a reação se torna mais rápida. O gráfico não evidencia "reação rápida com o substrato" como grandeza — ele evidencia diretamente a redução da barreira energética (Ea), que é a explicação científica correta e mensurável mostrada na figura.

🏆 Gabarito: A — o gráfico mostra que a única diferença entre as curvas com e sem catalase é a altura do pico de energia, ou seja, a energia de ativação; por isso, a catalase acelera a decomposição do H₂O₂ ao diminuir essa barreira energética, sem alterar entalpia, rendimento ou reagentes/produtos.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a alternativa A é a única sustentada pelo gráfico, pois o pico mais baixo da curva com catalase representa, por definição, uma menor energia de ativação — as demais alternativas descrevem grandezas (rendimento, entalpia, consumo de produto, velocidade de interação) que não são o que o gráfico mede ou que estão conceitualmente erradas.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente usa gráficos de energia potencial × progresso da reação para testar se o aluno entende catálise sem decorar fórmulas — a resposta está sempre em comparar a altura do pico entre as curvas, nunca nos níveis inicial e final.
• Generalização: sempre que um catalisador (químico ou enzimático) for comparado em um gráfico de energia, a diferença estará no topo da curva (Ea), enquanto os níveis de energia de reagentes e produtos (e, portanto, o ΔH) permanecem idênticos.
• Dica de eliminação rápida: elimine de cara qualquer alternativa que fale em "rendimento" ou "entalpia/energia liberada" quando o assunto for catalisador — essas são propriedades termodinâmicas e estequiométricas, imunes à ação catalítica; catalisador é sinônimo de cinética, não de termodinâmica.
• Conexões: este tema se conecta a "fatores que afetam a velocidade das reações" (temperatura, concentração, superfície de contato) e a "enzimas e metabolismo celular" em Biologia, especialmente no contexto de estresse oxidativo e defesa antioxidante das células.