Questão 108 — ENEM 2023 PPL

Ficha da Questão

• Matérias necessárias: Química → Reações orgânicas (substituição nucleofílica SN) + Funções inorgânicas (sais) + Nomenclatura de produtos (éster de ácido carbônico).
• Nível: Médio — exige identificar o produto da reação a partir da imagem (ArCO-CH₂-O-COOH + NaCl) e deduzir qual ânion (de NaHCO₃) fez a substituição ao cloro.
• Tema/Habilidade BNCC: reações orgânicas com significado tecnológico/de saúde.
• Gabarito: B — NaHCO₃.

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Na reação CA + sal → produto(Ar—CO—CH₂—O—COOH) + NaCl, qual sal fornece o ânion que substitui o Cl⁻ da cloroacetofenona?"
• Palavras-chave decisivas: cloroacetofenona (CA), lavagem com solução aquosa de sal, reação com formação de NaCl e éster contendo grupo —O—COOH.
• Armadilha típica: marcar E (NaOH) — hidroxila também é nucleófila, mas o produto seria um álcool (ArCO-CH₂-OH), não o éster de bicarbonato visto no produto.
• Critério de acerto: identificar no produto o grupo —O—C(=O)—OH (éster de bicarbonato), que vem da inserção do HCO₃⁻ no lugar do Cl.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Cloroacetofenona (CA): Ar—CO—CH₂—Cl (α-halocetona aromática). Agente lacrimogêneo clássico, potente irritante de mucosas.
• Substituição nucleofílica (SN): em α-halocetonas, o Cl é facilmente deslocado por nucleófilos (HCO₃⁻, OH⁻, SR⁻ etc.), porque o grupo C=O adjacente estabiliza o estado de transição.
• Ânion bicarbonato (HCO₃⁻): ânion nucleófilo moderado; atua como base fraca e nucleófilo; o oxigênio ataca o carbono do C—Cl → produz um éster do tipo R—O—C(=O)—OH (mono-alquil carbonato), conforme a figura.
• NaCl + éster: é o "par" padrão de produto de SN com NaX + R—Cl → NaCl + R—Nucleófilo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1 (imagem): produto contém o grupo —CH₂—O—C(=O)—OH (carbonato monoácido), indicando que o nucleófilo tinha fórmula HCO₃⁻.
• Evidência 2: o íon sódio aparece como NaCl (subproduto) → o sal era sódio-nucleófilo → NaHCO₃.
• Evidência 3 (uso prático): bicarbonato de sódio é amplamente disponível em farmácias, não é cáustico → adequado para lavar pele (diferente do NaOH, que causaria queimadura química).
• Síntese: o sal é NaHCO₃ — alternativa B.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o tipo de reação

• CA tem um Cl ligado a um carbono α-carbonílico (α-halocetona).
• O ataque pelo oxigênio de um ânion desloca o Cl como Cl⁻ → substituição nucleofílica (SN2 ou SN1, dependendo do meio e da molécula).

Subpasso 4.2 — Analisar o produto orgânico da figura

• Estrutura: Ph—CO—CH₂—O—C(=O)—OH.
• O carbono que era C—Cl agora é C—O—C(=O)—OH.
• O fragmento —O—C(=O)—OH corresponde ao bicarbonato ligado via oxigênio: HCO₃⁻ atacou pelo O → formou o éster (mono-alquil carbonato).

Subpasso 4.3 — Identificar o sal nucleófilo

• O contra-íon do HCO₃⁻ que sai como Na⁺ (formando NaCl com o Cl⁻ deslocado) deve ser Na⁺.
• Sal: NaHCO₃ (bicarbonato de sódio).

Subpasso 4.4 — Rejeitar os outros candidatos

• NaOH: OH⁻ atacaria → produziria álcool Ar—CO—CH₂—OH, não éster de carbonato.
• NaCH₃COO: acetato atacaria → produziria acetoxicetona Ar—CO—CH₂—O—C(=O)—CH₃ (outra estrutura).
• NaHSO₃: bissulfito atacaria → produziria sulfonato —CH₂—SO₃⁻.
• Na₂SO₄: sulfato é nucleófilo fraquíssimo e não caberia na figura.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) NaCH₃COO (acetato de sódio).

❌ Incorreta. Acetato atacando daria Ar—CO—CH₂—O—C(=O)—CH₃ (acetato éster), com grupo metil no final, não —OH.

B) NaHCO₃ (bicarbonato de sódio). ✅ Correta.

Bicarbonato (HCO₃⁻) ataca pelo oxigênio, deslocando Cl⁻, e gera o éster de bicarbonato (Ar—CO—CH₂—O—COOH) + NaCl. Coincide exatamente com a figura.

C) NaHSO₃ (bissulfito de sódio).

❌ Incorreta. Bissulfito geraria um sulfonato (—CH₂—SO₃H ou —CH₂—SO₃⁻), diferente do produto mostrado.

D) Na₂SO₄ (sulfato de sódio).

❌ Incorreta. Sulfato é nucleófilo muito fraco (base conjugada de ácido forte), não faria SN em condições aquosas suaves; além disso, o produto não teria —O—C(=O)—OH.

E) NaOH (hidróxido de sódio).

❌ Incorreta. NaOH produziria álcool (—CH₂—OH), não éster de carbonato. Também não seria seguro aplicar na pele (NaOH é cáustico).

🏆 Gabarito: B — NaHCO₃.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação: o fragmento —O—C(=O)—OH no produto é a assinatura de um ataque de bicarbonato por oxigênio.
• Padrão de cobrança ENEM: reconhecer substituição nucleofílica pela análise "produto → nucleófilo".
• Generalização: Regra do ânion nucleófilo em SN — o fragmento que aparece no produto no lugar do halogênio é exatamente o ânion do sal reagente.
• Dica de eliminação: quatro candidatos (A, C, D, E) geram produtos diferentes do mostrado. Só B encaixa.
• Conexões: SN1/SN2, α-halocetonas, reações de descontaminação química, bicarbonato em cosméticos e antiácidos, química forense.