Questão 130 do ENEM 2018Ciências da Natureza

ENEM 2018Ciências da Natureza2ª aplicação

A radiação na região do infravermelho interage com a oscilação do campo elétrico gerada pelo movimento vibracional de átomos de uma ligação química. Quanto mais fortes forem as ligações e mais leves os átomos envolvidos, maior será a energia e, portanto, maior a frequência da radiação no infravermelho associada à vibração da ligação química. A estrutura química da molécula 2-amino-6-cianopiridina é mostrada.

Estrutura química da molécula 2-amino-6-cianopiridina, composta por um anel aromático de seis membros contendo um átomo de nitrogênio (piridina). No carbono 2 há um grupo amina (NH2) e no carbono 6 há um grupo ciano (NC).
A ligação química dessa molécula, envolvendo átomos diferentes do hidrogênio, que absorve a radiação no infravermelho com maior frequência é:
A
C—C
B
C—N
C
C=C
D
C=N
C≡N
Resposta correta
Gabarito oficial: alternativa E

Resolução comentada

Para resolver essa questão, precisamos analisar as informações fornecidas no próprio enunciado. O texto nos diz que a frequência da radiação no infravermelho absorvida por uma ligação química depende de dois fatores principais:

  1. Força da ligação: quanto mais forte a ligação, maior a frequência.
  2. Massa dos átomos: quanto mais leves os átomos, maior a frequência.

O comando da questão pede para identificarmos a ligação que absorve na maior frequência, excluindo as ligações com o hidrogênio (que é o átomo mais leve e, portanto, suas ligações teriam frequências muito altas).

Analisando as alternativas, vemos que todas as ligações envolvem apenas átomos de carbono (CC) e nitrogênio (NN). Como as massas atômicas do carbono (12 u\approx 12 \text{ u}) e do nitrogênio (14 u\approx 14 \text{ u}) são muito próximas, o fator determinante para a diferença de frequência entre essas opções será a força da ligação.

A força de uma ligação química entre dois átomos aumenta de acordo com a sua ordem de ligação. Ou seja, uma ligação tripla é mais forte que uma ligação dupla, que por sua vez é mais forte que uma ligação simples.

Vamos classificar as ligações apresentadas nas alternativas:

  • A) CCC-C: Ligação simples (menor força).
  • B) CNC-N: Ligação simples (menor força).
  • C) C=CC=C: Ligação dupla (força intermediária).
  • D) C=NC=N: Ligação dupla (força intermediária).
  • E) CNC\equiv N: Ligação tripla (maior força).

A molécula 2-amino-6-cianopiridina possui um grupo ciano (CN-CN), que é caracterizado por uma ligação tripla entre o carbono e o nitrogênio (CNC\equiv N).

Como a ligação tripla CNC\equiv N é a mais forte dentre as opções apresentadas, ela será a responsável por absorver a radiação no infravermelho com a maior frequência.

Portanto, a alternativa correta é a que aponta a ligação tripla.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2018 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.