Questão 103 — ENEM 2020 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Forças Intermoleculares e Solubilidade
• ⚡ Nível: Médio — exige reconhecer, a partir da estrutura molecular do açúcar (rico em grupos -OH) e da água, qual interação intermolecular específica governa a dissolução.
• 🎯 Tema/Habilidade: Interações intermoleculares (ligações de hidrogênio) e o princípio "semelhante dissolve semelhante" — competência de interpretar estruturas químicas e relacioná-las a propriedades macroscópicas.
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual tipo de interação intermolecular explica por que o açúcar se dissolve bem em água?"
• Palavras-chave decisivas: semelhante dissolve semelhante, açúcar (polar, com -OH), predominantemente
• Armadilha típica: confundir "ligação iônica" (que existiria se o soluto fosse um sal, como NaCl) com o comportamento do açúcar, que é uma molécula covalente neutra; ou confundir "ligação covalente" (que mantém os átomos DENTRO da molécula de açúcar) com a interação que ocorre ENTRE açúcar e água.
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar que o açúcar é um soluto molecular polar, com múltiplos grupos hidroxila (-OH), capazes de formar ligações de hidrogênio com as moléculas de água — e não que ele se ioniza ou reage quimicamente com a água.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Regra "semelhante dissolve semelhante": substâncias polares dissolvem-se bem em solventes polares, e substâncias apolares dissolvem-se em solventes apolares, porque as forças intermoleculares do soluto precisam ser "substituídas" por forças de intensidade compatível com as do solvente.
• Ligação de hidrogênio: é uma interação intermolecular (não uma ligação química interna) muito forte, que ocorre quando um átomo de hidrogênio ligado a um átomo pequeno e muito eletronegativo (O, N ou F) é atraído pelo par de elétrons não ligantes de outro átomo eletronegativo em molécula vizinha. A água (H-O-H) e os grupos -OH do açúcar são exatamente esse tipo de estrutura.
• Estrutura do açúcar (sacarose): a figura mostra dois anéis (glicose e frutose unidos por ligação glicosídica), repletos de grupos -OH livres ao redor de toda a molécula. Cada um desses -OH pode atuar tanto como doador quanto como aceptor de hidrogênio em ligações de hidrogênio com a água.
• Interação íon-dipolo: ocorre entre um íon (Na⁺, Cl⁻, etc.) e o dipolo permanente da água — é o mecanismo de dissolução de sais iônicos, não de açúcares moleculares.
• Interações hidrofóbicas: tendência de moléculas apolares (como óleos, cadeias de hidrocarbonetos) se agregarem para minimizar contato com a água — é justamente o motivo pelo qual o óleo NÃO se dissolve, mencionado no enunciado como contraexemplo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "semelhante dissolve semelhante" → aponta que a explicação está na compatibilidade de polaridade entre soluto e solvente, não em reação química ou formação de íons.
• Evidência 2: a figura mostra a água como uma molécula angular H-O-H (polar, com pares de elétrons livres no oxigênio) e o açúcar como duas unidades cíclicas cheias de grupos -OH → revela que tanto água quanto açúcar têm grupos O-H disponíveis, a estrutura exata que permite ligação de hidrogênio.
• Evidência 3: "ao passo que o óleo não se dissolve" → reforça o contraste: o óleo é apolar (cadeias de hidrocarbonetos, sem -OH), incapaz de fazer ligações de hidrogênio com a água, por isso "não semelhante" a ela.
• Síntese: a questão pede o mecanismo predominante da dissolução do açúcar (soluto molecular polar, com muitos -OH) em água (solvente polar, com O-H). A estrutura evidenciada na figura — múltiplos grupos hidroxila no açúcar e a geometria angular da água — indica diretamente a formação de ligações de hidrogênio entre soluto e solvente.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a natureza do soluto

O açúcar (sacarose, C₁₂H₂₂O₁₁) é um composto molecular covalente, não um composto iônico. Isso já elimina de imediato qualquer explicação baseada em íons livres em solução (como "ligações iônicas" ou "interações íon-dipolo"), pois o açúcar não se dissocia em cátions e ânions ao entrar em contato com a água — ele permanece como moléculas inteiras, apenas cercadas por moléculas de água.

Subpasso 4.2 — Analisar a estrutura observada na figura

A imagem do enunciado mostra a molécula de água como um "V" (ângulo de ligação H-O-H, com dois pares de elétrons não ligantes no oxigênio) e a molécula de açúcar como dois anéis (glicose + frutose) circundados por vários grupos -OH espalhados pela estrutura (destacados como "OH" e "HO" nas extremidades das cadeias). Cada grupo -OH do açúcar contém um átomo de oxigênio eletronegativo ligado a um hidrogênio — a combinação exata necessária para ligação de hidrogênio: o H do -OH do açúcar (ou da água) é atraído pelos pares de elétrons livres do O da água (ou do açúcar), e vice-versa, em múltiplos pontos simultâneos.

Subpasso 4.3 — Verificação: por que "hidrogênio" e não outra alternativa

Como o açúcar não é iônico, a interação não pode ser iônica nem íon-dipolo. Como a dissolução não rompe as ligações covalentes internas da molécula de açúcar (ela continua sendo C₁₂H₂₂O₁₁ inteira em solução, apenas solvatada), a explicação não é "ligação covalente" entre soluto e solvente. Como o açúcar é polar (o oposto de hidrofóbico), não há interação hidrofóbica relevante — pelo contrário, é a ausência dela (no caso do óleo) que impede a dissolução. Sobra exatamente a alternativa que descreve a atração entre os grupos -OH do açúcar e da água: a ligação de hidrogênio, confirmando o gabarito D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) ligações iônicas.

❌ Incorreta: ligações iônicas ocorrem entre cátions e ânions, como em sais (NaCl). O açúcar é um composto molecular, não se dissocia em íons ao dissolver — portanto não há formação de ligações iônicas no processo.

B) ligações covalentes.

❌ Incorreta: as ligações covalentes são as ligações internas que mantêm os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio unidos dentro da própria molécula de açúcar (e dentro da molécula de água). Elas não são formadas ou desfeitas entre soluto e solvente durante a dissolução — o processo é físico (solvatação), não uma reação de formação de novas ligações covalentes.

C) interações íon-dipolo.

❌ Incorreta: esse tipo de interação explica a dissolução de solutos iônicos (como sais) em água, em que o dipolo da água envolve os íons Na⁺ e Cl⁻. Como o açúcar não é iônico, não há íons para interagir com o dipolo da água.

D) ligações de hidrogênio.

✅ Correta: os múltiplos grupos -OH da molécula de açúcar (visíveis na figura) formam ligações de hidrogênio com as moléculas de água, também ricas em grupos O-H. Essa é a interação intermolecular predominante e responsável pela alta solubilidade do açúcar em água, confirmando o princípio "semelhante dissolve semelhante" entre duas substâncias polares e capazes de doar/aceitar hidrogênio.

E) interações hidrofóbicas.

❌ Incorreta: interações hidrofóbicas são características de substâncias apolares, como o óleo, que se afastam da água para minimizar o contato com ela — é exatamente o motivo pelo qual o óleo NÃO se dissolve, mencionado no próprio enunciado como contraexemplo. Não é o mecanismo que explica a dissolução do açúcar.

🏆 Gabarito: D — o açúcar dissolve-se em água predominantemente pela formação de ligações de hidrogênio entre os numerosos grupos -OH de sua estrutura e as moléculas de água, ambos capazes de doar e aceitar hidrogênio nessa interação.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a letra D é a única alternativa compatível com a natureza molecular (não iônica) e altamente polar do açúcar, cuja estrutura — rica em grupos -OH — é o requisito estrutural clássico para ligação de hidrogênio com a água.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora contrastar solubilidade de compostos moleculares polares (açúcares, álcoois) versus apolares (óleos, gorduras, hidrocarbonetos) para testar se o aluno entende que "polar dissolve polar" e "apolar dissolve apolar" — muitas vezes usando o mote "semelhante dissolve semelhante".
• Generalização: sempre que o soluto for uma molécula orgânica com grupos -OH, -NH ou -COOH em contato com água, a interação predominante costuma ser ligação de hidrogênio; se o soluto for um sal (composto iônico), a interação é íon-dipolo.
• Dica de eliminação rápida: pergunte-se "o soluto é iônico?" — se não for (como o açúcar), já elimine "ligações iônicas" e "íon-dipolo"; depois pergunte "a dissolução quebra ligações internas da molécula?" — se não (é só solvatação física), elimine "ligações covalentes"; por fim, "o soluto é polar ou apolar?" — se for polar como o açúcar, elimine "interações hidrofóbicas", restando ligação de hidrogênio.
• Conexões: esse raciocínio se conecta diretamente a temas como polaridade de moléculas orgânicas, solubilidade de biomoléculas (proteínas, carboidratos) e à explicação do comportamento anômalo da água (alto ponto de ebulição, tensão superficial), todos recorrentes no ENEM.