Questão 128 do ENEM 2020 — Ciências da Natureza

O enunciado pede a substância responsável pelo caráter fortemente ácido do refrigerante. Para isso, precisamos comparar a força ácida dos diferentes grupos funcionais entre as substâncias apresentadas.

O que torna uma substância ácida

Um ácido é uma substância capaz de liberar íons $H^+$ em solução aquosa. Nem todo grupo com hidrogênio ligado a oxigênio ($-OH$) é ácido de força relevante: a força depende de quão estável fica a espécie após perder o próton.

• Álcoois ($-OH$ ligado a carbono saturado): praticamente neutros em água, com acidez até menor que a da própria água.
• Fenóis ($-OH$ ligado diretamente a anel aromático): fracamente ácidos ($K_a \approx 10^{-10}$), muito mais fracos que ácidos minerais.
• Alcaloides (moléculas com nitrogênios de pares de elétrons livres, como a cafeína): têm caráter básico, não ácido.
• Ácidos inorgânicos (como o ácido fosfórico, $H_3PO_4$): de força moderada, muito superiores aos ácidos orgânicos fracos acima.

Análise das estruturas apresentadas

Entre as substâncias, a de número IV corresponde ao ácido fosfórico ($H_3PO_4$): um átomo de fósforo central ligado a um oxigênio por dupla ligação e a três grupos $-OH$. É um ácido inorgânico de força moderada, capaz de ionizar liberando $H^+$ em água, e é justamente o acidulante amplamente empregado na indústria de refrigerantes de cola, responsável pelo seu pH baixo.

As demais substâncias apresentam grupos que não conferem acidez acentuada: uma estrutura com anel aromático e $-OH$ (fenol, ácido fraquíssimo), uma estrutura nitrogenada tipo cafeína (caráter básico), e estruturas com hidroxilas ligadas a carbonos saturados (álcoois, praticamente neutros).

Conclusão

Comparando a força ácida, apenas o ácido fosfórico ($H_3PO_4$), estrutura IV, tem acidez suficiente para ser o principal responsável pelo caráter ácido acentuado do refrigerante.

Gabarito: D.