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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 da UNICAMP 2027

1ª fase · Química: Ácidos e bases

Os MOFs (Metal–Organic Frameworks, ou Estruturas Metal–Orgânicas) são materiais porosos formados por centros metálicos e ligantes orgânicos, cujas propriedades — como acidez, interação molecular e polaridade — dependem diretamente da natureza desses ligantes. O impacto dessa classe de materiais foi reconhecido com o Prêmio Nobel de Química de 2025. Os laureados mostraram que esses materiais podem ser aplicados na captação de água do ar em regiões áridas, na captura de dióxido de carbono, no armazenamento de gases tóxicos e na catálise de reações químicas. Os ligantes orgânicos que formam as estruturas de três importantes MOFs — MIL-101-\text{SO}_3\text{H} (A), UiO-66 (B) e ZIF-8 (C) — estão apresentados na figura a seguir.

LIGANTES ORGÂNICOS

Fórmulas estruturais de três ligantes orgânicos: A apresenta um anel aromático com dois grupos carboxila (-COOH) e um grupo sulfônico (-SO3H); B apresenta um anel aromático com dois grupos carboxila opostos (ácido tereftálico); C é o 2-metilimidazol, um heterociclo pentagonal contendo dois átomos de nitrogênio e uma metila.

(Elaboração: Comvest, 2026.)

Se você fosse sintetizar uma MOF com a finalidade de captar água do ar, considerando a natureza das possíveis interações intermoleculares, você escolheria como primeira e segunda opções, respectivamente, os ligantes orgânicos

  1. A
    B e A.
  2. B
    C e A.
  3. C
    A e B.
  4. D
    B e C.
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Resolução comentada

Captar água do ar depende de interações do tipo ligação de hidrogênio entre a água e o ligante. Quanto mais grupos polares que doam e recebem hidrogênio, maior a afinidade pela água e melhor a captação.

  1. Ligante A: tem dois grupos -\text{COOH} e um grupo -\text{SO}_3\text{H}. O ácido sulfônico é muito polar, com três oxigênios aceptores e um \text{O-H} doador, e é um ácido forte. Ele faz muitas ligações de hidrogênio com a água. É o mais hidrofílico.

  2. Ligante B: tem dois grupos -\text{COOH}, que também fazem ligações de hidrogênio, mas em menor número. O anel aromático é apolar. É o segundo mais hidrofílico.

  3. Ligante C: o 2-metilimidazol tem um \text{N-H} doador e um N aceptor, mas só dois sítios polares. Também tem o grupo metila, apolar, e o anel pequeno. Sua afinidade pela água é a menor das três, e o ZIF-8 é conhecido por ser hidrofóbico.

A ordem de preferência para captar água é A > B > C. A primeira opção é A e a segunda é B.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInverte a ordem: o ligante B tem menos grupos polares que o A, que tem também o -\text{SO}_3\text{H}.
  • BColoca o 2-metilimidazol como primeira opção, mas ele tem poucos sítios de ligação de hidrogênio e a metila é apolar.
  • DPõe B e C, deixando de fora o ligante A, que é o mais hidrofílico.

Assuntos: Ácidos e bases, Funções oxigenadas, Funções nitrogenadas e halogenadas.

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Fonte: Comvest/Vestibular Unicamp 2027. Prova oficial ↗