Questão 123 — ENEM 2021 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Funções orgânicas oxigenadas (ácido carboxílico, éster, aldeído, cetona) e teoria ácido-base de Brønsted-Lowry
• ⚡ Nível: Médio — exige ler uma fórmula estrutural, identificar corretamente cada grupo funcional presente nela e relacionar essa identificação a um conceito teórico (acidez de Brønsted)
• 🎯 Tema/Habilidade: Reconhecimento de grupos funcionais orgânicos e sua relação com propriedades ácido-base, aplicado a um contexto tecnológico-ambiental (produção de biodiesel a partir de óleo de fritura)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Dos grupamentos funcionais mostrados no esquema de degradação do óleo, qual é responsável pela acidez de Brønsted que atrapalha a produção de biodiesel?"
• Palavras-chave decisivas: acidez de Brönsted, degradação do óleo, grupamentos
• Armadilha típica: confundir "conter oxigênio" com "ser ácido de Brønsted". Éster, aldeído e cetona também têm oxigênio, mas isso não os torna doadores de próton relevantes — só o grupo com H ligado diretamente a O (e estabilizado por ressonância) se comporta como ácido nesse sentido.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de olhar para as estruturas do esquema, nomear corretamente cada grupamento e aplicar o critério "tem H ionizável ligado a um oxigênio, com o ânion resultante estabilizado" para escolher o único que realmente é um ácido de Brønsted significativo.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Ácido de Brønsted-Lowry: é toda espécie capaz de doar um próton (H⁺) para outra. Para isso, precisa ter um hidrogênio ligado a um átomo eletronegativo (tipicamente O ou N) de forma que a ligação se rompa com facilidade razoável.
• Grupamento carboxila (—COOH): o hidrogênio da hidroxila está ligado a um carbono que também tem uma dupla ligação com outro oxigênio. Ao perder o H⁺, forma-se o ânion carboxilato (R—COO⁻), cuja carga negativa é deslocalizada por ressonância entre os dois oxigênios — isso estabiliza o ânion e torna o H bem mais ácido (pKa ≈ 4–5) do que em outros grupos com oxigênio.
• Rancidez hidrolítica: degradação do óleo por reação com água, que quebra ligações éster do triglicerídeo (hidrólise), liberando ácidos graxos livres (R—COOH) e glicerídeos parciais.
• Rancidez oxidativa: degradação por ataque do O₂ às duplas ligações C=C dos ácidos graxos insaturados, fragmentando a cadeia em produtos menores: hidrocarbonetos (alcanos), aldeídos, cetonas e, por oxidação adicional, também ácidos carboxílicos.
• Éster, aldeído, cetona e alcano: nenhum desses grupos tem um hidrogênio ligado diretamente a um oxigênio de forma ionizável e estabilizada — por isso não funcionam como ácidos de Brønsted relevantes nas condições do problema.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "acidez de Brönsted, desenvolvida durante o processo de degradação do óleo" → o problema não é a acidez do óleo puro, mas de uma espécie química nova, formada durante as reações de degradação (hidrólise e oxidação) mostradas no esquema.
• Evidência 2 (imagem): o esquema mostra duas rotas de degradação a partir do mesmo triglicerídeo central — a seta de "Rancidez hidrolítica" (com H₂O) leva a um ácido graxo livre R—COOH e a um diglicerídeo com hidroxila; a seta de "Rancidez oxidativa" (com O₂) leva a um alcano, um aldeído (R—CHO), uma cetona e também a um novo R—COOH. O grupo carboxila é o único que aparece nas duas rotas.
• Síntese: como o —COOH se forma tanto na hidrólise quanto na oxidação do óleo, e é o único grupo do esquema com H realmente ionizável ligado a oxigênio, ele é o responsável direto pela acidez de Brønsted que o enunciado menciona.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Por que essa acidez "atrapalha" o processo tradicional

A transesterificação clássica do biodiesel usa catálise básica (NaOH ou KOH) para converter o triglicerídeo em ésteres metílicos/etílicos (biodiesel) + glicerol. Se o óleo de fritura já contém ácidos carboxílicos livres — formados pela degradação térmica durante o uso —, esses ácidos reagem com o catalisador básico numa reação de saponificação (R—COOH + NaOH → R—COONa + H₂O), consumindo o catalisador e formando sabão/emulsões que dificultam a separação entre biodiesel e glicerol. É exatamente essa "dificuldade" citada no enunciado.

Subpasso 4.2 — Confirmando o grupamento comum às duas rotas

Retomando o Passo 3: o —COOH aparece tanto na saída da rancidez hidrolítica quanto na da oxidativa, enquanto éster, alcano, aldeído e cetona aparecem em apenas uma das rotas (ou como intermediários sem H—O livre). Isso já indica a carboxila como grupo central — falta confirmar teoricamente por que só ela é ácida.

Subpasso 4.3 — Verificação pelo critério de Brønsted

Aplicando o teste "há H ligado a O, com ânion estabilizado por ressonância?" a cada grupo do esquema:

• Carboxila (—COOH): sim → ácido de Brønsted relevante (pKa ≈ 4–5).
• Éster (—COOR): não há H—O livre → não ioniza como ácido.
• Alcano/alquila: só ligações C—H e C—C, sem heteroátomo → sem acidez relevante.
• Aldeído (—CHO) e cetona (>C=O): têm oxigênio em ligação dupla (carbonila), mas não têm H—O; não são ácidos de Brønsted significativos nesse contexto.

O resultado confirma que só a estrutura com grupamento carboxila satisfaz o critério — a alternativa que descreve esse grupamento é a resposta.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Carboxila — grupo R—COOH (ácido carboxílico), formado nas duas rotas de degradação do esquema

✅ Correta: é o único grupamento do esquema com hidrogênio ligado a oxigênio e ânion conjugado estabilizado por ressonância — por isso é o verdadeiro ácido de Brønsted responsável pela acidez que dificulta a transesterificação.

B) Éster — grupo R—COO—R', presente nas ligações do próprio triglicerídeo e do diglicerídeo formado na rancidez hidrolítica

❌ Incorreta: o oxigênio do éster está ligado a dois carbonos (não há H—O livre), então essa função não tem hidrogênio ionizável — não se comporta como ácido de Brønsted.

C) Alquila/alcano — cadeia hidrocarbônica saturada gerada na rancidez oxidativa (fragmento sem oxigênio)

❌ Incorreta: possui apenas ligações C—H e C—C, sem qualquer heteroátomo capaz de estabilizar a saída de um próton — é uma estrutura totalmente apolar e sem caráter ácido.

D) Carbonila de aldeído — grupo R—CHO, produto intermediário da rancidez oxidativa

❌ Incorreta: o oxigênio está em ligação dupla com o carbono (não há H diretamente ligado a O); o hidrogênio da carbonila do aldeído não é ácido de Brønsted no sentido exigido pela questão.

E) Carbonila de cetona — grupo R—CO—R', outro produto da rancidez oxidativa

❌ Incorreta: mesmo raciocínio do aldeído — carbonila sem H—O livre; não é fonte relevante de acidez de Brønsted.

🏆 Gabarito: A — a acidez de Brønsted mencionada no enunciado é causada pela presença de grupamentos carboxila (R—COOH), formados tanto pela rancidez hidrolítica quanto pela oxidativa, pois é o único grupo do esquema com hidrogênio ácido ligado a oxigênio.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: entre todos os grupamentos mostrados no esquema (carboxila, éster, alcano, aldeído e cetona), apenas a carboxila tem um hidrogênio verdadeiramente ionizável ligado a oxigênio, com o ânion resultante estabilizado por ressonância — por isso a letra A é a única resposta compatível com o conceito de ácido de Brønsted.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora contextualizar Química Orgânica em processos industriais e ambientais reais (biodiesel, saponificação, rancidez de óleos), pedindo que o estudante reconheça grupos funcionais em fórmulas estruturais e relacione essa identificação a um conceito teórico (aqui, ácido-base de Brønsted-Lowry).
• Generalização: sempre que uma questão perguntar "qual grupo é ácido/básico de Brønsted", procure o grupo com H ligado diretamente a um átomo eletronegativo cuja base conjugada seja estabilizada (por ressonância, indução ou eletronegatividade) — ácidos carboxílicos são o exemplo clássico entre as funções orgânicas comuns.
• Dica de eliminação rápida: elimine de cara qualquer grupo sem oxigênio (alcano) e qualquer grupo cujo oxigênio esteja só em ligação dupla, sem H—O livre (aldeído, cetona, éster) — sobra apenas o ácido carboxílico.
• Conexões: transesterificação e produção de biodiesel; reação de saponificação (sabões); rancidez oxidativa vs. hidrolítica em óleos e gorduras.