Questão 60 — ENEM 2015Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Química Orgânica (reações de alcenos, oxidação com KMnO₄, nomenclatura de ácidos carboxílicos)
• ⚡ Nível: Médio — exige localizar corretamente a dupla ligação na cadeia e aplicar com precisão a regra de clivagem oxidativa em cada carbono da dupla.
• 🎯 Tema/Habilidade: Reações de oxidação de alcenos (clivagem oxidativa por KMnO₄) e nomenclatura de ácidos carboxílicos
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Identifique os dois ácidos carboxílicos formados quando o 1-fenil-1-propeno é oxidado por KMnO₄ em solução aquosa."
• Palavras-chave decisivas: agente oxidante forte, oxidação de alcenos, produção de ácidos carboxílicos
• Armadilha típica: errar a posição em que a molécula é "cortada", deslocando o grupo fenila para longe da carboxila (gerando um "CH₂" que não existe na estrutura original) ou trocando o número de carbonos do fragmento alifático.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de localizar a ligação C=C na estrutura desenhada, fragmentar a molécula exatamente nesse ponto e transformar cada carbono da dupla em grupo carboxila, respeitando o restante da cadeia ligada a cada um.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Alcenos: hidrocarbonetos com uma ligação dupla C=C, a região de maior reatividade da molécula e o alvo preferencial de agentes oxidantes fortes.
• KMnO₄ como oxidante forte (clivagem oxidativa): em condições enérgicas (aquecimento, meio ácido/aquoso), o KMnO₄ não apenas adiciona oxigênio à dupla — ele quebra a cadeia carbônica exatamente na ligação C=C, gerando dois fragmentos independentes.
• Regra do destino de cada carbono da dupla: se o carbono sp² tiver pelo menos 1 hidrogênio ligado a ele, é oxidado até ácido carboxílico (–COOH); se o carbono não tiver hidrogênio (estiver ligado a dois outros carbonos, ou seja, totalmente substituído), ele para em cetona (C=O), pois não há H disponível para a oxidação prosseguir.
• Nomenclatura-chave para comparar as alternativas: ácido benzoico (C₆H₅–COOH, 7 carbonos), ácido etanoico/acético (CH₃–COOH, 2 carbonos), ácido propanoico (CH₃–CH₂–COOH, 3 carbonos), ácido 2-feniletanoico (C₆H₅–CH₂–COOH, 8 carbonos — note o CH₂ entre o anel e a carboxila), ácido metanoico (HCOOH, 1 carbono).

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: o nome "1-fenil-propeno" somado à figura → a estrutura é C₆H₅–CH=CH–CH₃, isto é, um anel benzênico ligado diretamente ao carbono 1 da cadeia, com a dupla ligação entre o carbono 1 (que já carrega a fenila) e o carbono 2.
• Evidência 2: "KMnO₄ é utilizado para a produção de ácidos carboxílicos" → indica que a oxidação vai até o fim (clivagem oxidativa completa), e não para em álcool ou aldeído. Como ambos os carbonos da dupla (C1 e C2) possuem 1 hidrogênio cada, os dois fragmentos formados serão ácidos carboxílicos — nenhuma cetona entra em jogo aqui.
• Síntese: basta desenhar a molécula, localizar a dupla entre C1 (ligado ao anel) e C2 (ligado à metila), "cortar" exatamente ali e transformar cada carbono cortado em –COOH, mantendo intacto o que está ligado a cada lado.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Desenhar e numerar a estrutura do 1-fenil-1-propeno

A cadeia principal é o propeno (3 carbonos), com a fenila substituindo um hidrogênio do carbono 1:

C₆H₅–C¹H=C²H–C³H₃

Ou seja: o carbono 1 está ligado ao anel aromático e a um hidrogênio; o carbono 2 está ligado à metila (C3) e a um hidrogênio. A dupla ligação está entre C1 e C2.

Subpasso 4.2 — Aplicar a clivagem oxidativa do KMnO₄

O KMnO₄ quebra a ligação C1=C2 e insere oxigênio em cada extremidade:

• Fragmento do C1: carbono ligado ao anel benzênico e a 1 H → oxida-se completamente a –COOH ligado diretamente ao anel, formando C₆H₅–COOH (ácido benzoico).
• Fragmento do C2: carbono ligado ao grupo CH₃ (C3) e a 1 H → oxida-se completamente a –COOH, formando CH₃–COOH (ácido etanoico/acético).

Note que, como o fenil está ligado diretamente ao carbono da dupla (e não a um CH₂ intermediário), o produto aromático é obrigatoriamente o ácido benzoico — não existe "espaço" na estrutura original para um grupo CH₂ entre o anel e a carboxila.

Subpasso 4.3 — Verificação por balanço de carbonos

O reagente tem 9 carbonos ao todo (6 do anel + 3 da cadeia propenílica). Somando os produtos propostos: ácido benzoico (7 carbonos: 6 do anel + 1 da carboxila) + ácido etanoico (2 carbonos) = 9 carbonos. O balanço fecha perfeitamente, confirmando que nenhum átomo de carbono foi perdido ou inventado na clivagem — apenas a dupla ligação foi rompida e oxidada em suas duas extremidades.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Ácido benzoico e ácido etanoico

✅ Correta: são exatamente os produtos da clivagem oxidativa da ligação C1=C2. O carbono ligado ao anel (com 1 H) vira ácido benzoico; o carbono ligado à metila (com 1 H) vira ácido etanoico. O balanço de carbonos (7+2=9) confere com o reagente.

B) Ácido benzoico e ácido propanoico

❌ Incorreta: acerta o fragmento aromático (benzoico), mas erra o alifático. O ácido propanoico (CH₃CH₂COOH) tem 3 carbonos, e o fragmento não-aromático da molécula original só dispõe de 2 (o carbono da dupla + a metila C3) — não há terceiro carbono disponível para formar propanoico.

C) Ácido etanoico e ácido 2-feniletanoico

❌ Incorreta: acerta o etanoico, mas erra o aromático. O ácido 2-feniletanoico (C₆H₅–CH₂–COOH) exige um CH₂ entre anel e carboxila — só existiria se o fenil estivesse ligado a um carbono saturado vizinho à dupla (como no alilbenzeno), e não diretamente ao carbono da dupla, como no 1-fenil-1-propeno.

D) Ácido 2-feniletanoico e ácido metanoico

❌ Incorreta: comete dois erros simultâneos — repete o CH₂ inexistente de C e ainda reduz o fragmento metílico a ácido metanoico (HCOOH, 1 carbono), como se a dupla estivesse deslocada entre C2 e C3. Corresponderia a uma molécula com a dupla em posição diferente da apresentada.

E) Ácido 2-feniletanoico e ácido propanoico

❌ Incorreta: acumula o erro de posicionamento do fenil (de C/D) com excesso de carbono no fragmento alifático (propanoico tem 3 carbonos; o correto tem 2). É a alternativa mais distante da estrutura real.

🏆 Gabarito: A — a clivagem oxidativa do 1-fenil-1-propeno pelo KMnO₄ rompe exatamente a ligação C1=C2, e cada carbono da dupla (ambos com 1 H disponível) se transforma em –COOH, gerando ácido benzoico (fragmento aromático, ligado diretamente ao anel) e ácido etanoico (fragmento CH₃), os únicos produtos compatíveis com a estrutura e a contagem de carbonos da molécula original.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa A respeita simultaneamente a posição exata da dupla ligação (entre o carbono ligado ao anel e o carbono ligado à metila) e o número de carbonos de cada fragmento — os únicos dois requisitos que a estrutura da figura impõe.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma cobrar clivagem oxidativa de alcenos (por KMnO₄ ou, em outras provas, por ozonólise) associando a interpretação de uma fórmula estrutural (muitas vezes desenhada, como aqui) à nomenclatura de ácidos carboxílicos, dentro do eixo de reações orgânicas e grupos funcionais.
• Generalização: para qualquer alceno R₁R₂C=CR₃R₄ submetido a oxidação forte, "corte" mentalmente na dupla ligação; todo carbono da dupla que tiver ao menos 1 hidrogênio vira –COOH, e todo carbono sem hidrogênio (ligado a dois outros carbonos) vira cetona. Sempre confira se a soma de carbonos dos produtos bate com a do reagente.
• Dica de eliminação rápida: observe que o fenil está ligado diretamente ao carbono da dupla ligação (não há CH₂ entre eles). Isso já elimina de cara qualquer alternativa que traga "ácido 2-feniletanoico" (C, D e E), pois esse produto exigiria um carbono saturado extra entre o anel e a dupla. Restando A e B, basta contar os carbonos do fragmento não-aromático (apenas 2: o carbono da dupla + a metila) para confirmar que é etanoico, não propanoico — fechando em A.
• Conexões: o mesmo raciocínio de clivagem oxidativa aparece em reações de ozonólise de alcenos e é a base para entender por que alcenos terminais (=CH₂) geram CO₂/ácido carbônico ao serem oxidados de forma exaustiva.