Questão 120, caderno azul do ENEM 2019 – DIA 2

A utilização de corantes na indústria de alimentos é bastante difundida e a escolha por corantes naturais vem sendo mais explorada por diversas razões. A seguir são mostradas três estruturas de corantes naturais.

A propriedade comum às estruturas que confere cor a esses compostos é a presença de

A) cadeia conjugada.

B) cadeia ramificada.ΔE

C) átomos de carbonos terciários.

D) ligações duplas de configuração cis.

E) átomos de carbonos de hibridação sp³

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão:

Química Orgânica (Análise de Cadeias Carbônicas e Ressonância).
Físico-Química (Interação Radiação-Matéria e Espectroscopia).

Tema/Objetivo Geral:

Identificação de grupos cromóforos em moléculas orgânicas.
Relação entre estrutura molecular (conjugação) e propriedades físicas (absorção de luz/cor).

Nível da Questão: Médio.

Exige que o aluno vá além da simples identificação visual (saber o que é uma dupla ligação) e compreenda a função física de um sistema conjugado (redução do gap de energia) para explicar o fenômeno da cor.

Gabarito: A.

A presença de uma longa sequência de ligações duplas e simples alternadas (conjugação) permite a deslocalização dos elétrons π. Isso reduz a energia necessária para a excitação eletrônica, permitindo a absorção de luz na faixa do visível.

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

Decodificação do Objetivo:
A questão apresenta três moléculas orgânicas coloridas (Bixina, Licopeno e β-caroteno) e exige que identifiquemos qual característica estrutural compartilhada por todas elas é a causa físico-química de sua coloração.

Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine um violão. Se a corda for muito curta e esticada, ela vibra muito rápido (alta frequência/energia) e produz um som agudo que talvez nem ouvimos (como a luz UV, invisível). Se a corda for longa e mais solta, ela vibra mais devagar (baixa frequência/energia) e produz um som audível (Luz Visível/Cor).
Na química, os elétrons são as cordas. Se eles estão presos, vibram no UV (invisível). Se eles têm uma “pista longa” para correr livremente (várias duplas alternadas), a energia baixa e a cor aparece. O desafio é achar essa “pista longa” nas moléculas.

Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação):

Inspecionar as três estruturas em busca de um padrão visual repetitivo ao longo da cadeia principal.
Relembrar a definição de “Cadeia Conjugada” e sua relação com a absorção de luz.
Eliminar as alternativas que descrevem características que não influenciam a cor ou que não estão presentes em todas as moléculas.

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

Para entender a cor em compostos orgânicos, precisamos dominar o conceito de Sistema Conjugado. Vamos usar uma Ficha Técnica para organizar isso:

Dossiê Técnico: A Química das Cores

Estrutura	Definição Visual	Efeito nos Elétrons (`π`)	Resultado Visual
Duplas Isoladas	`=−−=` (Separadas por 2 ou mais simples)	Elétrons localizados (presos). Alta energia para pular.	Absorve UV (Invisível aos nossos olhos).
Cadeia Conjugada	`=−=−=` (Dupla, Simples, Dupla…)	Elétrons deslocalizados (Ressonância). A nuvem eletrônica se espalha.	Baixa energia para pular. Absorve Luz Visível (Cor).

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Vamos aplicar o Plano de Ataque:

1. A Inspeção Visual:
Olhe atentamente para o “corpo” das três moléculas (Bixina, Licopeno, β-caroteno).
O que salta aos olhos? Todas elas possuem uma longa cadeia central formada pelo padrão:

Dupla (=) / Simples (−) / Dupla (=) / Simples (−−) / Dupla (=)…
Isso se repete por quase toda a molécula.

2. A Conexão Teórica:
Esse padrão é a definição exata de Cadeia Conjugada.
Sabemos pela nossa “Caixa de Ferramentas” que a conjugação permite a deslocalização de elétrons. Quanto maior essa cadeia (e nas três moléculas ela é enorme, com mais de 7 duplas conjugadas), menor é a energia necessária para excitar os elétrons.
Isso faz com que a molécula absorva luz azul/violeta e reflita vermelho/laranja/amarelo.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! O erro mais comum aqui é confundir a “causa” (conjugação) com “detalhes” (ramificações ou grupos funcionais). O aluno vê que todas têm “perninhas” (metil) e marca ramificação. Lembre-se: ramificação (esqueleto carbônico) não interage com a luz visível. Só elétrons livres (duplas, pares isolados) fazem isso.

A Bússola (O Perfil do Culpado):

Síntese do raciocínio: As três substâncias são pigmentos. Pigmentos orgânicos precisam de sistemas de elétrons π deslocalizados para ter cor. Todas as três estruturas exibem uma longa sequência de duplas alternadas.
Expectativa: Devemos procurar a alternativa que mencione conjugação ou ligações duplas alternadas.

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

Vamos analisar cada alternativa, explicando não só o erro, mas o cenário hipotético onde ela poderia ser a resposta.

A) cadeia conjugada.
- Análise de Correspondência: Perfeita. O termo técnico para “dupla-simples-dupla” é conjugação. É esse fenômeno que reduz o gap de energia (HOMO-LUMO) e permite a cor.
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
B) cadeia ramificada.
- O Diagnóstico do Erro: Falsa Correlação. O aluno observa que as moléculas têm ramos (grupos metil) e associa isso à resposta, mas correlação não é causalidade.
- Por que está incorreta: Alcanos ramificados (como a cera de vela ou gasolina) são incolores/transparentes. A ramificação apenas muda o ponto de fusão/ebulição, não a absorção de luz.
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Se a pergunta fosse: “Qual característica estrutural diminui o ponto de ebulição dessas moléculas em comparação aos seus isômeros lineares?”
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
C) átomos de carbonos terciários.
- O Diagnóstico do Erro: Foco no Irrelevante.
- Por que está incorreta: Carbonos terciários são apenas pontos de ramificação. Eles não possuem orbitais capazes de absorver luz visível. O plástico filme (polietileno ramificado) tem carbonos terciários e é transparente.
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Se a pergunta fosse: “Qual característica torna essas moléculas suscetíveis à oxidação em posições específicas devido à estabilidade de radicais livres formados?”
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
D) ligações duplas de configuração cis.
- O Diagnóstico do Erro: Erro de Observação/Generalização.
- Por que está incorreta: Observe o Licopeno e o β-Caroteno: a vasta maioria das duplas deles é Trans (a cadeia segue em ziguezague reto). A Bixina tem uma Cis na ponta (perto do grupo éster), mas não é o padrão dominante e nem a causa primária da cor.
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Se a questão mostrasse especificamente a diferença entre a Rodopsina (no olho) antes e depois de receber luz, onde a isomerização Cis-Trans é o mecanismo chave da visão.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
E) átomos de carbonos de hibridação sp3
- O Diagnóstico do Erro: Contradição Conceitual.
- Por que está incorreta: Carbonos sp3 formam apenas ligações simples (sigma). Elétrons sigma são “presos” demais. Eles só absorvem em ultravioleta profundo (UV-C), nunca gerando cor visível. O que gera cor são os carbonos sp2 (das duplas).
- Cenário de Correção (Como estaria certa?): Se a pergunta fosse: “Qual tipo de hibridação confere flexibilidade rotacional às extremidades saturadas do licopeno?”
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento:
A cor na química orgânica é um grito de liberdade dos elétrons: somente através da cadeia conjugada (Alternativa A) os elétrons ganham a mobilidade necessária para interagir com a luz do sol e devolver ao mundo as cores vibrantes do tomate, da cenoura e do urucum.

Resumo-flash (A Imagem Mental):
Sem Conjugação: Elétron preso = Invisível.
Com Conjugação: Elétron solto (Pista Zebrada) = Colorido.

🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Vamos conectar isso à Mecânica Quântica e à Biologia Evolutiva:
O princípio físico aqui é o da “Partícula na Caixa”.

Evolução da Visão: Seus olhos só funcionam por causa disso! Dentro da retina, existe uma molécula chamada Retinal (derivada da Vitamina A/Caroteno). Ela tem uma cadeia conjugada exata para absorver a luz visível. Se a química orgânica não permitisse a conjugação, o mundo seria escuro para nós. É a mesma química do tomate aplicada à sua capacidade de enxergar o tomate!

Física Quântica: Imagine que o elétron está preso em uma caixa (a cadeia conjugada). A física diz que quanto maior a caixa (L), menor a diferença de energia (ΔE) entre os níveis.

Caixa pequena (poucas duplas) -> Alta Energia -> Absorve UV (Incolor).

Caixa grande (muitas duplas, como no caroteno) -> Baixa Energia -> Absorve Azul -> Vemos Laranja.