Questão 103 — ENEM 2023 PPL

Ficha da Questão

• Matérias necessárias: Química → Funções orgânicas (éter, cetona, enol) + Reações orgânicas fotoquímicas + Conceitos de cromóforo e comprimento de onda absorvido.
• Nível: Difícil — requer identificar as mudanças estruturais entre as duas estruturas e classificar quimicamente o tipo de reação (oxidação por rearranjo de ligação C—O).
• Tema/Habilidade BNCC: reações químicas e aplicações tecnológicas em materiais.
• Gabarito: D.

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "O escurecimento das lentes fotocrômicas ocorre porque a molécula de indenonaftopirano sofre qual tipo de transformação química ao absorver UVA?"
• Palavras-chave decisivas: indenonaftopirano (Estrutura 1, com o anel pirânico contendo éter cíclico e dois substituintes fenila), Estrutura 2 (cetona α,β-insaturada com dupla C=C e fenilas), UVA quebra ligação, rearranjo, absorve comprimento de onda maior.
• Armadilha típica: marcar B (tautomerização com grupo enol) — não há enol na estrutura 1; o oxigênio faz parte de um éter cíclico (—O— dentro do anel), não de um enol (—OH ligado a C=C).
• Critério de acerto: perceber que o C—O do éter (Estrutura 1) se converte em C=O carbonílico (Estrutura 2), o que caracteriza oxidação do grupo funcional.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Indenonaftopiranos: classe de corantes fotocrômicos usados em lentes "transitions". Contêm um anel pirano (éter cíclico de 6 membros com um oxigênio) anelado a naftaleno e à indeno-naftopira.
• Reação fotoquímica (ciclorreversão): a luz UVA (λ ≈ 320-400 nm) fornece energia para romper a ligação C—O do éter cíclico. O anel abre e a molécula rearranja para uma estrutura de cadeia aberta com sistema π estendido (mais conjugado → absorve em λ maior, no visível → lente escurece).
• Mudança de estado de oxidação: o carbono que antes estava ligado a O por ligação simples (C—O, éter) agora está ligado por ligação dupla (C=O, carbonila). Do ponto de vista do estado de oxidação do carbono, há aumento — caracterizando uma oxidação interna (intramolecular) do carbono oxigenado.
• Reversibilidade: na sombra, a molécula perde energia e retorna à estrutura 1 (forma fechada do anel, éter) → volta a ser transparente.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "uma ligação química é quebrada" → UVA cliva uma ligação covalente específica (a C—O do anel pirânico).
• Evidência 2: comparando Estrutura 1 (anel pirânico com O éter + 2 fenilas no C quaternário) com Estrutura 2 (cadeia aberta com C=O carbonílico + duas duplas C=C conjugadas + fenilas), vê-se que:

- desapareceu a ligação C—O simples do éter;

- apareceu uma ligação C=O (carbonila).

• Evidência 3: "absorve radiação de comprimento de onda maior" → maior conjugação π na Estrutura 2 → banda de absorção se desloca do UV para o visível → lente fica colorida.
• Síntese: o evento químico central é a conversão éter → carbonila, o que é, conceitualmente, uma oxidação do carbono da ligação.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Comparar grupos funcionais nas duas estruturas

| Estrutura | Grupo funcional chave | Oxigênio |

|---|---|---|

| 1 (forma fechada, incolor) | anel pirano (éter cíclico C—O—C) + C(sp³) com 2 fenilas | O em éter (C—O simples) |

| 2 (forma aberta, colorida) | carbonila (C=O) α,β-insaturada + duas fenilas terminais | O em cetona (C=O dupla) |

Subpasso 4.2 — Classificar a transformação

• Mudança: C—O (éter) → C=O (cetona).
• Um oxigênio que antes compartilhava dois elétrons com carbono via ligação simples passa a compartilhar quatro elétrons via ligação dupla.
• O estado de oxidação do carbono passa de ~0 (éter) para +2 (cetona) — oxidação.
• Esse rearranjo fotoquímico é formalmente descrito como uma oxidação intramolecular com mudança de hibridização (sp³ → sp²) e formação de conjugação estendida.

Subpasso 4.3 — Conectar com a mudança de absorção

• Estrutura 1: sistema π menos estendido → absorve no UV (invisível).
• Estrutura 2: sistema π estendido (carbonila + duas duplas C=C + 2 anéis aromáticos) → absorve em λ maior (visível) → olho percebe cor (lente escurece).
• A reversibilidade é garantida pelo equilíbrio térmico na ausência de UVA.

Subpasso 4.4 — Conferir com a alternativa D

• "oxidam, pela conversão do grupo éter em uma carbonila" — descrição precisa do que ocorre na passagem 1 → 2.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) polimerizam, pela alta incidência de radicais.

❌ Incorreta. Polimerização exigiria ligação covalente entre múltiplas moléculas (oligômeros/cadeias). O processo aqui é intramolecular; as lentes clareiam na sombra, algo impossível com polímero formado.

B) tautomerizam, pela reação no grupo enol.

❌ Incorreta — erro de grupo funcional. A Estrutura 1 não tem grupo enol (que seria —OH ligado a C sp² de dupla C=C). Há apenas éter cíclico. Tautomerismo ceto-enólico não se aplica.

C) polarizam a luz, pela alta energia da luz UVA absorvida.

❌ Incorreta. Polarização da luz é um fenômeno físico envolvendo a orientação do vetor campo elétrico; não descreve mudança química da molécula. Lentes polarizadas usam outro mecanismo (filme polarizador), não fotocromismo.

D) oxidam, pela conversão do grupo éter em uma carbonila. ✅ Correta.

Descrição química exata: o oxigênio passa de éter (C—O—C) para carbonila (C=O), com aumento do estado de oxidação do carbono → oxidação. Isso abre o anel e estende a conjugação, levando ao escurecimento.

E) dispersam a luz, pela ampliação do tamanho da molécula.

❌ Incorreta. Dispersão da luz é fenômeno físico (ex: espalhamento Rayleigh/Mie) ligado a partículas, não a estruturas moleculares. E a molécula não aumenta de tamanho — apenas rearranja átomos.

🏆 Gabarito: D — oxidação intramolecular, com conversão éter → carbonila.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação: comparar Estrutura 1 e 2 pela função oxigenada é o caminho mais rápido — éter vira carbonila = oxidação.
• Padrão de cobrança ENEM: reconhecer transformações de funções orgânicas (álcool → cetona → ácido) em contextos tecnológicos é recorrente.
• Generalização: Regra das funções oxigenadas em oxidação — éter → carbonila (como aqui); álcool primário → aldeído → ácido; álcool secundário → cetona. Oxidação = aumento do número de ligações C-O.
• Dica de eliminação: "polimerizar" e "polarizar" são termos físicos não adequados; "tautomerismo" exige grupo enol (inexistente aqui); "dispersar" é óptica, não química. Sobra oxidação.
• Conexões: fotocromismo (lentes Transitions™), tautomeria ceto-enólica, conjugação π e cor, lei de Beer-Lambert, lentes polarizadas (distintas das fotocrômicas).