Questão 122, caderno azul do ENEM 2020 DIGITAL

A rotação de culturas, juntamente com a cobertura permanente e o mínimo revolvimento do solo, compõem os princípios básicos do sistema de plantio direto. O aumento da diversidade biológica do solo contribui para a estabilidade da produção agrícola por causa de diversos fatores, entre eles o processo de fixação biológica de nitrogênio, realizado por bactérias.

FRANCHINI, J. C. et al. Importância da rotação de culturas para a produção agrícola sustentável no Paraná. Londrina: Embrapa Soja, 2011 (adaptado)

Nesse processo biológico, ocorre a transformação de

A) N₂ em NH₃.

B) NO₃. − em N₂.

C) NH₃. em NH₄ + .

D) NO₂ − em NO₃. − .

E) NH₄ + em NO₂ −

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Ecologia: Ciclo do Nitrogênio (especificamente a etapa de Fixação).
- Bioquímica / Química Inorgânica: Fórmulas moleculares do nitrogênio gasoso (N₂) e da amônia (NH₃).

Tema/Objetivo Geral:
- Identificar a equação química que representa a fixação biológica de nitrogênio.

Nível da Questão:
- Médio. A questão exige conhecimento específico de uma das etapas do ciclo do nitrogênio. As alternativas incorretas são, na verdade, outras etapas válidas do mesmo ciclo (nitrificação, desnitrificação), o que as torna distratores extremamente fortes para quem não tem o ciclo completo bem memorizado.

Gabarito:
- A) N₂ em NH₃. A alternativa está correta porque a fixação biológica é o processo de converter o nitrogênio atmosférico (N₂), que é inerte e inutilizável pela maioria dos seres vivos, em amônia (NH₃), uma forma que as plantas conseguem absorver.

Resolução Passo a Passo

1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Decodificação do Objetivo: A questão quer saber o “antes e depois” químico do processo chamado “fixação biológica de nitrogênio”. Qual molécula as bactérias pegam do ambiente e em qual molécula elas a transformam?

Simplificação Radical (A Analogia Central): Pense no nitrogênio da atmosfera (N₂) como uma caixa-forte trancada. O ar está cheio dela, mas as plantas não têm a chave para abri-la e usar o “dinheiro” (o nitrogênio) que está dentro. As bactérias fixadoras de nitrogênio são as únicas com a chave-mestra (uma enzima chamada nitrogenase). Elas “abrem” a caixa-forte do N₂ e transformam seu conteúdo em dinheiro vivo (amônia, NH₃), uma forma que as plantas podem finalmente usar para crescer. O verdadeiro desafio aqui é lembrar qual é a fórmula da “caixa-forte” e qual é a do “dinheiro vivo”.

Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação): Nosso plano será o seguinte:
1. Mapear o Ciclo: Vamos criar um fluxograma simplificado do Ciclo do Nitrogênio para visualizar todas as etapas e identificar onde cada suspeito (as alternativas) se encaixa.
2. Isolar a “Fixação”: Vamos localizar a etapa específica da “fixação” em nosso mapa.
3. Identificar a Transformação: Vamos ler a transformação exata que ocorre nessa etapa para encontrar a resposta correta.

2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

A ferramenta ideal para este caso é um fluxograma textual do Ciclo do Nitrogênio, que nos dará uma visão panorâmica de todo o processo.

O Fluxograma do Ciclo do Nitrogênio (Versão Simplificada)

N₂ (Nitrogênio Atmosférico – A “Caixa-Forte”)
- É o ponto de partida. Forma ~78% da atmosfera.
- ↓ (PROCESSO-CHAVE: FIXAÇÃO BIOLÓGICA)

NH₃ (Amônia) / NH₄⁺ (Amônio – O “Dinheiro Vivo”)
- A primeira forma utilizável pelas plantas.
- ↓ (PROCESSO: NITRIFICAÇÃO – Etapa 1)

NO₂⁻ (Nitrito)
- Um intermediário tóxico.
- ↓ (PROCESSO: NITRIFICAÇÃO – Etapa 2)

NO₃⁻ (Nitrato)
- A principal forma de nitrogênio absorvida pelas raízes das plantas.
- ↓ (PROCESSO: DESNITRIFICAÇÃO)

N₂ (Nitrogênio Atmosférico)
- Retorno à atmosfera, fechando o ciclo.

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Agora, vamos executar nosso plano.
A questão pergunta especificamente sobre o processo de “fixação biológica de nitrogênio”.

Consultando nosso fluxograma no Passo 2, localizamos a etapa que leva a seta do N₂ (Nitrogênio Atmosférico) para o NH₃ (Amônia). Esta é, por definição, a transformação que caracteriza a fixação. As bactérias “pegam” o N₂ do ar e o “fixam” na forma de NH₃ no solo.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! A armadilha mais perigosa aqui é confundir Fixação com Nitrificação (alternativas D e E). A nitrificação é o processo que acontece depois da fixação, onde outras bactérias transformam a amônia em nitritos e depois em nitratos. Muitos alunos lembram dos “nitros” e “nitratos” e acabam marcando uma dessas alternativas. Lembre-se da nossa analogia: a fixação é o ato de abrir a caixa-forte; a nitrificação é como depositar o dinheiro em diferentes contas bancárias. São etapas diferentes!

A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: O termo “fixação de nitrogênio” refere-se especificamente à conversão do nitrogênio gasoso (N₂), que é biologicamente inerte, em um composto nitrogenado que pode ser utilizado pelos produtores, como a amônia (NH₃).
- Expectativa: A alternativa correta deve mostrar a conversão de N₂ em NH₃.

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

Vamos usar nosso fluxograma para julgar cada alternativa.

A) N₂ em NH₃.
- Análise de Correspondência: Esta alternativa descreve perfeitamente a etapa de Fixação Biológica, conforme nosso mapa. Corresponde à nossa “Expectativa”.
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.

B) NO₃⁻ em N₂.
- A “Narrativa do Erro”: O candidato confunde o início e o fim do ciclo.
- O “Diagnóstico do Erro”: Inversão de Processo. Esta é a Desnitrificação, o processo que devolve o nitrogênio para a atmosfera, o oposto da fixação.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

C) NH₃ em NH₄⁺.
- A “Narrativa do Erro”: O candidato vê a amônia e se confunde com um passo seguinte.
- O “Diagnóstico do Erro”: Confundir Reação do Ciclo com Ionização. Isso não é uma etapa de transformação do ciclo em si, mas sim a ionização da amônia (uma base) em contato com a água/solo, formando o íon amônio.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

D) NO₂⁻ em NO₃⁻.
- A “Narrativa do Erro”: O candidato cai na armadilha da nitrificação.
- O “Diagnóstico do Erro”: Descrever Etapa Errada. Esta é a segunda etapa da Nitrificação, a conversão de nitrito em nitrato.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

E) NH₄⁺ em NO₂⁻.
- A “Narrativa do Erro”: O candidato também cai na armadilha da nitrificação.
- O “Diagnóstico do Erro”: Descrever Etapa Errada. Esta é a primeira etapa da Nitrificação, a conversão de amônio em nitrito.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento: Fica provado que a transformação da fixação biológica é de (A) N₂ em NH₃, um processo milagroso realizado por bactérias que efetivamente “fertilizam” o planeta, tornando o elemento mais abundante do ar disponível para a teia da vida.

Resumo-flash (A Imagem Mental): Fixar é quebrar o N₂ do ar para dar NH₃ de presente ao solo.

🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro): O mesmo desafio de “quebrar” a molécula de N₂, que as bactérias resolveram há bilhões de anos, foi um dos maiores desafios da Engenharia Química no século XX. A solução humana foi o Processo de Haber-Bosch, inventado em 1909. Esse processo industrial usa altíssimas pressões e temperaturas para forçar o N₂ do ar a reagir com hidrogênio (H₂) para produzir amônia (NH₃) em escala massiva. Essa amônia é a matéria-prima da maioria dos fertilizantes sintéticos do mundo. Estima-se que o processo de Haber-Bosch seja responsável por alimentar cerca de metade da população mundial. Da bactéria no solo a uma gigantesca planta industrial, a química da conversão de N₂ em NH₃ é, literalmente, o que nos alimenta.