Questão 120 — ENEM 2019Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Química Orgânica (ligações químicas, sistemas conjugados e cor)
• ⚡ Nível: Médio — exige reconhecer visualmente um padrão estrutural (alternância de ligações simples e duplas) em três moléculas grandes e relacioná-lo ao conceito de conjugação eletrônica.
• 🎯 Tema/Habilidade: Relação entre estrutura molecular (conjugação de ligações duplas) e propriedades macroscópicas (cor) dos pigmentos naturais — competência de interpretar fórmulas estruturais e associar estrutura a propriedade.
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual característica estrutural, presente nas três moléculas mostradas, é responsável por elas serem coloridas?"
• Palavras-chave decisivas: corantes naturais, estruturas, propriedade comum... que confere cor
• Armadilha típica: confundir "cadeia ramificada" com o motivo da cor (as três moléculas realmente têm ramificações, por causa dos grupos metila laterais, mas ramificação não tem nenhuma relação com absorção de luz) ou apontar "carbonos terciários"/"hibridação sp³", que também aparecem nas moléculas mas não são a causa da cor.
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que a cor de um composto orgânico está ligada à deslocalização de elétrons π ao longo de uma sequência de ligações duplas alternadas com simples (sistema conjugado), e não a qualquer outra característica estrutural presente incidentalmente na molécula.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Cadeia conjugada (sistema π-conjugado): sequência de ligações duplas e simples que se alternam ao longo da cadeia carbônica (–C=C–C=C–C=C–...). Nesse arranjo, os orbitais p dos carbonos sp² se sobrepõem lateralmente de forma contínua, permitindo que os elétrons π se desloquem (deslocalizem) por toda a extensão do sistema.
• Relação estrutura-cor (cromóforos): quanto maior o número de ligações duplas conjugadas, menor é a energia necessária para excitar um elétron π (transição π→π), deslocando a absorção de luz da região do ultravioleta para a região do visível. É essa absorção seletiva de comprimentos de onda visíveis que faz o composto parecer colorido — o olho percebe a cor complementar à que foi absorvida.
• Carotenoides: bixina, licopeno e β-caroteno pertencem à família dos carotenoides/tetraterpenos, pigmentos naturais amplamente usados como corantes alimentícios (urucum, tomate, cenoura, laranja) justamente por possuírem cadeias poliênicas longas e altamente conjugadas.
• Ramificação x conjugação: ramificações (metilas laterais) e carbonos terciários/quaternários alteram propriedades como ponto de fusão, solubilidade e estabilidade estérica, mas não geram, por si só, absorção de luz visível — quem faz isso é exclusivamente o sistema de duplas ligações alternadas.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "três estruturas de corantes naturais" (Bixina, Licopeno e β-caroteno) → revela que a questão trata de moléculas orgânicas reais, todas classificadas como carotenoides, e que a resposta deve ser uma característica presente nas três simultaneamente.
• Evidência 2: as fórmulas estruturais mostram uma longa cadeia central com ligações duplas alternadas (traços duplos intercalados por traços simples) do início ao fim da molécula, com metilas ramificadas ao longo dela e, no β-caroteno, dois anéis cíclicos nas extremidades → revela visualmente o padrão de conjugação: é o elemento estrutural que se repete de forma idêntica nas três moléculas, ao contrário dos anéis (só no β-caroteno) ou dos grupos terminais (COOH/COOCH₃ só na bixina).
• Síntese: como as três estruturas diferem em detalhes (grupos funcionais nas pontas, presença ou não de anéis), a característica comum que explica a cor precisa ser algo presente igualmente em todas — e esse elemento é exatamente a longa sequência de ligações duplas conjugadas que atravessa toda a cadeia carbônica central.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Observar o padrão estrutural comum às três moléculas

Analisando a figura, nota-se que Bixina, Licopeno e β-caroteno compartilham um "esqueleto" idêntico: uma cadeia longa em que ligações duplas C=C e ligações simples C–C se alternam sucessivamente, formando um sistema do tipo –C=C–C=C–C=C–C=C–... Esse padrão se repete dezenas de vezes ao longo da molécula nos três casos, independentemente de haver anéis (β-caroteno) ou grupos éster/ácido carboxílico nas extremidades (bixina).

Subpasso 4.2 — Relacionar o padrão estrutural à propriedade "cor"

Em química orgânica, a cor de uma substância está associada à capacidade de seus elétrons absorverem fótons de luz visível e serem promovidos a níveis de energia mais altos. Ligações duplas isoladas absorvem luz na faixa do ultravioleta (energia alta demais, invisível ao olho humano). Porém, quando várias ligações duplas se alternam com simples formando uma cadeia conjugada, os orbitais π se sobrepõem continuamente e os elétrons ficam deslocalizados por toda a extensão do sistema. Isso reduz o intervalo de energia entre o orbital ocupado de maior energia (HOMO) e o desocupado de menor energia (LUMO), deslocando a absorção para comprimentos de onda maiores — a região do visível. Quanto mais longa a conjugação (como nos carotenoides, que têm 9 a 11 duplas conjugadas), mais a absorção se desloca para o visível, produzindo as cores intensas (amarelo, laranja, vermelho) características desses pigmentos.

Subpasso 4.3 — Verificação

Comparando com as alternativas: cadeia ramificada, carbonos terciários e carbonos sp³ de fato aparecem nas moléculas (nas metilas laterais e nos anéis do β-caroteno), mas nenhum desses itens está ligado ao fenômeno de absorção de luz — eles existem por acaso na estrutura dos carotenoides, não são a causa da cor. Já as ligações duplas cis também aparecem eventualmente em carotenoides, mas a geometria cis/trans influencia a forma da molécula (e propriedades biológicas, como na visão), não é o motivo da cor em si — o motivo é a conjugação. Isso confirma que a alternativa correta é a que menciona a cadeia conjugada.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) cadeia conjugada.

✅ Correta: é exatamente a alternância de ligações duplas e simples ao longo de toda a cadeia carbônica que permite a deslocalização dos elétrons π, reduzindo o gap de energia HOMO-LUMO e deslocando a absorção de luz para a faixa visível — mecanismo responsável pela cor em todos os carotenoides mostrados.

B) cadeia ramificada.

❌ Incorreta: as três moléculas realmente possuem ramificações (grupos metila laterais), mas ramificação é uma característica estrutural relacionada à forma tridimensional e a propriedades físicas (como ponto de fusão e solubilidade), sem qualquer relação direta com a capacidade de absorver luz visível.

C) átomos de carbonos terciários.

❌ Incorreta: carbonos terciários (ligados a três outros carbonos) aparecem em alguns pontos das estruturas, mas o tipo de substituição do carbono não determina se a molécula absorve luz visível — esse conceito está relacionado à reatividade em mecanismos de substituição/eliminação, não à cor.

D) ligações duplas de configuração cis.

❌ Incorreta: a configuração cis ou trans de uma ligação dupla descreve a geometria espacial (isomeria geométrica) e afeta propriedades como o formato da molécula e interações biológicas, mas não é o que gera a absorção de luz — carotenoides coloridos existem tanto na forma predominantemente trans (mais comum e estável) quanto com algumas duplas cis, e ambos continuam coloridos por causa da conjugação, não da geometria cis.

E) átomos de carbonos de hibridação sp³.

❌ Incorreta: carbonos sp³ (das metilas e dos anéis do β-caroteno) são hibridizados com ligações simples apenas, sem elétrons π disponíveis para transições eletrônicas na faixa visível; são justamente os carbonos sp² presentes nas ligações duplas conjugadas — e não os sp³ — que participam do fenômeno responsável pela cor.

🏆 Gabarito: A — a presença de uma cadeia conjugada (alternância de ligações duplas e simples) é o único elemento estrutural comum às três moléculas que efetivamente explica, do ponto de vista eletrônico, por que elas absorvem luz visível e apresentam cor.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a cadeia conjugada gera a deslocalização eletrônica necessária para deslocar a absorção de energia até a região do espectro visível; todas as demais alternativas descrevem características estruturais presentes nas moléculas, mas irrelevantes para o fenômeno da cor.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente explora a relação entre estrutura molecular e cor em corantes naturais (carotenoides, antocianinas, clorofila) e sintéticos (corantes azoicos), sempre testando se o estudante reconhece o sistema de ligações duplas conjugadas como o "cromóforo" responsável pela absorção de luz.
• Generalização: sempre que uma questão de química orgânica perguntar "o que causa a cor de um composto", a resposta quase certamente envolve a extensão da conjugação de ligações duplas (ou a presença de anéis aromáticos conjugados), nunca ramificações, tipo de carbono (primário/secundário/terciário) ou hibridação isolada.
• Dica de eliminação rápida: ao ver alternativas citando "carbono terciário", "hibridação sp³" ou "cadeia ramificada" junto de uma pergunta sobre cor, elimine-as de imediato — são características estruturais comuns a milhares de moléculas incolores e não guardam relação com absorção de luz visível; procure sempre a opção que menciona duplas ligações alternadas/conjugadas.
• Conexões: o mesmo princípio explica a cor da clorofila (sistema conjugado do anel porfirínico) e de corantes sintéticos azoicos (grupo –N=N– conjugado a anéis aromáticos), temas frequentemente cobrados em conjunto no ENEM.