Enem 2021 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Os carotenos, conforme indicado pelo enunciado, possuem coloração amarelo-alaranjado, ou seja, refletem as frequências luminosas na região do amarelo e do laranja e absorvem as cores complementares ao amaralo e laranja.

Observando o diagrama de cores complementares fornecido pelo enunciado da questão, vemos que as cores complementares ao amarelo e ao laranja são, respectivamente, o violeta e o azul (cores diametralmente opostas ao amarelo e laranja).

Assim, o carotenos devem absorver energia majoritariamente entre o violeta e o azul.

O hidróxido de sódio (NaOH) libera o íon OH^- em água, que é uma base de Brönsted-Lowry por ser aceptor de próton (H⁺). Assim, para que ocorra reação ácido-base de Brönsted-Lowry com este composto, é necessário que haja grupos funcionais de caráter ácido nas estruturas submetidas à identificação. Dentre os compostos fornecidos, apenas III apresenta um grupo funcional de caráter ácido: a hidroxila ligada diretamente do anel aromático, que caracteriza a função fenol, conforme circulado abaixo: 

Esses grupos apresentam caráter ácido pois, ao serem desprotonados, formam bases conjugadas estáveis já que a carga negativa se dispersa pela estrutura por ressonância, o que estabiliza o ânion formado, conforme exemplificado abaixo: 

Assim, o composto III sofre reação ácido-base com hidróxido de sódio, formando um fenolato de sódio policlorado, conforme ilustrado abaixo, podendo ser assim identificado pelo método descrito.

a) Incorreta. O etanol é obtido pela fermentação alcoólica, realizada por leveduras, a partir de açúcares presentes em vegetais como cana-de-açúcar, milho, beterraba, entre outros.

b) Correta. Os dejetos suínos são formados por matéria orgânica. A decomposição anaeróbica (na ausência de ${\mathrm{O}}_2$) da matéria orgânica forma uma mistura de gases chamada biogás, que tem como principal componente o metano (${\mathrm{CH}}_4$), sendo usada como combustível para obtenção de energia.

c) Incorreta. O butano é obtido a partir do petróleo ou do gás natural, sendo de origem fóssil.

d) Incorreta. O metanol pode ser obtido a partir da madeira, da oxidação parcial do metano ou do gás d'água (reação entre coque e água).

e) Incorreta. O biodiesel é obtido na reação de transesterificação entre óleos ou gorduras com etanol ou metanol.

O Aedes aegypti é um inseto que possui metamorfose completa (holometábolo) e passa por quatro fases até chegar à forma de mosquito: ovo, larva, pupa e adulto. O mosquito adulto deposita seus ovos em água parada, na qual ocorre o desenvolvimento das larvas, que após a metamorfose, origina a forma adulta. Esse mosquito é vetor de diversas viroses como a dengue, zika, febre amarela (ciclo urbano) e chikungunya.

Fonte: IOC. Disponível em: <https://portal.fiocruz.br/pergunta/como-e-o-ciclo-de-vida-do-mosquito-aedes-aegypti>. Acesso em: 28 nov. 2021.

A eliminação dos criadouros e outras medidas de bloqueio da reprodução do mosquito vetor são medidas profiláticas muito eficientes contra a dengue. Nesse sentido, a curcumina, que é um composto extraído da raiz da cúrcuma (Curcuma longa L.), possui um grande potencial de atuação como larvicida, ou seja, é fatal para as larvas do mosquito Aedes aegyoti, reduzindo a população de mosquitos transmissores da doença. Essa substância é ingerida junto com a água nos criadouros do mosquito, local de desenvolvimento da fase larval, e possui propriedades fotodinâmicas naturais e na presença de luz, induz a produção de espécies reativas de oxigênio, que são altamente tóxicas. Por serem transparentes, as larvas do mosquito são sensíveis ao efeito fotodinâmico. 

a) Incorreta. Nos criadouros do mosquito ocorre o desenvolvimento da fase larval. Assim, a curcumina atua como larvicida, ou seja, é fatal para a larva que não se desenvolverá na forma adulta (mosquito).  

b) Incorreta. Segundo a pesquisa, a substância é ingerida e acumula no intestino do inseto danificando o tubo digestório. Dessa forma, não há uma relação da substância com a redução da eclosão dos ovos. 

c) Incorreta. Com a morte da fase larval, de forma indireta, não ocorrerá o processo de metamorfose. No entanto, não é correto afirmar que a curcumina atua diretamente no comprometimento desse processo.

d) Correta. A curcumina possui efeito larvicida, ou seja, é responsável pela morte da fase larval do inseto por meio da indução da produção de espécies reativas de oxigênio que danificam de forma fatal o tecído do tubo digestório.

e) Incorreta. A questão não menciona que a substância possa atuar como repelente da fase adulta do mosquito, que é transmissora da dengue.

Considerando as estruturas da lumirrubina e da bilirrubina, nota-se que, no processo de isomerização, ocorre alteração estrutural no trecho destacado abaixo:

Na conversão de bilirrubina a lumirrubina, ocorre a formação de um ciclo, condensado com os dois heterociclos nitrogenados em um trecho de cadeia aberta da molécula de bilirrubina. Portanto, a diferença entre os isômeros se dá na classificação da cadeia (de um trecho da molécula), o que faz os compostos serem classificados como isômeros de cadeia. 

Sugerimos anulação por haver ambiguidade no termo potência. Esta ambiguidade se deve ao fato de a potência em questão poder ser a potência média durante a aceleração ou a potência instantânea na velocidade máxima.

Por definição, a potência média $P_m$ é inversamente proporcional ao tempo $\Delta t$ necessário para transformar uma quantidade de energia $\Delta E$:

$P_m=\frac{∆E}{∆t}.$

Considerando os testes de aceleração sob as mesmas condições, podemos afirmar que a variação da energia mecânica do carro em ambas as situações, com motor a gasolina e a álcool, é a mesma, já que os automóveis alcançam a mesma velocidade final (100 km/h). Portanto, a maior potência durante a aceleração é desenvolvida pelo carro que chega à velocidade de 100 km/h no menor tempo, ou seja o carro com motor a álcool.

Agora, podemos determinar a potência instantânea $P$ que o motor precisa fornecer para manter a velocidade $v_{máx}$ máxima do carro. Durante a velocidade constante, a força resultante que atua sobre o carro é nula, então, a força exercida sobre o carro devido ao motor possui intensidade $F$ igual à intensidade das forças de resistência ao movimento, que consideraremos as mesmas para ambos os motores. Neste caso, podemos calcular esta potência a partir da relação

$P=F·v_{máx}$

Como a potência é proporcional à velocidade, então o motor a gasolina oferece maior potência do que o motor a álcool.

Devido a esta ambiguidade, não há alternativa correta.

a) Incorreta. A maior aceleração é conseguida pelo motor a álcool.

b) Incorreta. Isto é verdade somente para a potência desenvolvida à velocidade máxima, mas não para o período de aceleração.

c) Incorreta. Isto é verdade para o período de aceleração, mas não para a velocidade máxima.

d) Incorreta. A potência considera não apenas a variação de energia, mas também o tempo em que ocorre tal variação.

e) Incorreta. Para o período de aceleração, o motor a gasolina tem menor potência, justamente por demorar mais tempo para atingir a velocidade de 100 km/h.

a) Incorreta. A produção de flores por vegetais não depende da presença de animais como as preguiças-gigantes. A determinação se uma irá ou não produzir flores dependerá de dois fatores principais como: 1. presença de genes que induzam a produção de flores, órgãos reprodutivos típicos de angiospermas; 2. condições ambientais favoráveis que permitam a planta usar parte da glicose e produzida e nutrientes absorvidos para gerar flores.

b) Incorreta. O texto não faz qualquer referência ao tamanho dos vegetais cujos frutos e sementes eram dispersos pelas preguiças-gigantes. De acordo com o enunciado, as preguiças-gigantes alimentavam-se das sementes e frutos, e a extinção das preguiças-gigantes não parece ter qualquer relação com uma possível redução no tamanho dos vegetais.

c) Correta. As preguiças-gigantes, mamíferos placentários que habitavam a América do Sul, até cerca de 10 mil anos atrás, apresentavam o hábito alimentar de ingerir frutos e sementes, conforme dado do enunciado. Órgãos reprodutivos de vegetais angiospermas, os frutos são formados a partir do ovário desenvolvido após fecundação dada pela chegada do grão de pólen até o carpelo, órgão feminino da flor. No interior de um fruto encontra-se a semente, órgão que abriga o embrião e cujo desenvolvimento originará uma nova planta. Frutos carnosos, na maioria das vezes, são dispersos por animais que, ao manipular e ingerir o fruto, contribuem para o transporte do embrião para um local distante da planta-mãe, permitindo a dispersão da espécie e colonização de novas áreas. Tal dispersão, denominada zoocoria, é fundamental para propagação e perpetuação da espécie vegetal. Com a extinção das preguiças-gigantes, os frutos e sementes originados por plantas do pantanal sofreram impactos negativos quanto à dispersão e sucesso reprodutivo destas espécies vegetais, parcipalmente dependentes das preguiças-gigantes, resultando na redução da área de ocupação de tais espécies vegetais.

d) Incorreta. A produção do número de sementes depende diretamente de quantos óvulos existem dentro de cada flor, e depende também de quantos óvulos foram fecundados por células espermáticas contidas nos grãos de pólen que alcançaram o carpelo da flor. Assim, a quantidade de sementes não tem qualquer relação com a presença ou ausência das preguiças-gigantes, já que estes animais não interferem na estrutura da flor ou no processo de polinização, só interferem na dispersão de sementes.

e) Incorreto. Atualmente, a crescente ocupação humana e desmatamento têm, de fato, promovido a redução de hábitats para desenvolvimento de vegetação selvagem. Porém, este problema é um fenômeno mais recente e não é provocado pela extinção das preguiças-gigantes.

A energia total $E$ consumida ao longo dos 110 km de percurso, considerando-se o desempenho de 5 km/kWh é dada por

$desempenho=\frac{distância}{E}\Rightarrow$

$5 \left(\cancel{km}/kWh\right)=\frac{110 \cancel{km}}{E}\Rightarrow$

$E=\frac{110}{5} kWh=22 kWh=22.000 Wh.$

A potência do carregamento da bateria é, em unidades do Sistema Internacional,

$P=i·U=20·220=4.400 W.$

Da relação entre potência, tempo, e energia, considerando a potência constante, encontramos

$E=P·\Delta t\Rightarrow \Delta t=\frac{E}{P}\Rightarrow$

$\Delta t=\frac{22.000 \cancel{W}h}{4.400 \cancel{W}}\Rightarrow \boxed{\Delta t=5 h}.$

Com isso, a alternativa correta é a d.

Angiospermas, os únicos vegetais que possuem flores e frutos, são as plantas predominantes na biosfera. O ciclo de vida de espécies pertencentes a esta divisão depende da chegada do grão de pólen até o carpelo de uma flor, seja por autofecundação ou por polinização através de vento (anemofilia), insetos (entomofilia), morcego (quiropterofilia) ou aves (ornitofilia). Diferentemente dos exemplares de outras divisões (Briófitas, Pteridófitas e Gimnospermas), as angiospermas apresentam a dupla fecundação, fenômeno que consiste em:

1. fecundação da célula espermática (gameta masculino contido no tubo polínico) e da oosfera (gameta feminino contido no interior do saco embrionário) originando o embrião diploide (2n)

2. fecundação de outra célula espermática e de dois núcleos polares (células contidas no interior do saco embrionário) originando o endosperma triploide (3n).

Imagem: Lopes, Sonia; Rosso, Sergio. Bio: Conect live. 3ª ed. São Paulo: Saraiva, 2018.

Após germinação da semente, o embrião diploide originará o novo ser vivo. Enquanto isso, o tecido triploide ao redor do embrião fornecerá nutrientes necessários para a sobrevivência do embrião, até que ocorra autonomia trófica vegetal, fenômeno que só ocorrerá após germinação da semente, crescimento vegetal e desenvolvimento de tecidos fotossintetizantes. Diante destes conhecimentos, a seguir é feita a análise das alternativas.

a) Incorreta. O tecido de reserva permite a nutrição do embrião presente no interior da semente. O fruto consiste em um conjunto de células localizadas externamente à semente e a nutrição não é dada pelo tecido de reserva presente dentro da semente.

b) Correta. Conforme apresentado previamente, o tecido triploide denominado endosperma secundário é responsável por nutrir o embrião.

c) Incorreta. O revestimento da semente é feito por tecidos 2n da própria flor e não é resultante da dupla fecundação.

Imagem: BIOLOGIA de Campbell. Coautoria de Jane B. Reece et al. 10. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2015. E-BOOK. 

d) Incorreta. O megagametófito é o gametófito feminino contido dentro do ovário antes da fecundação, portanto, não é produto da dupla fecundação.

e) Incorreta. Os tecidos vasculares dos vasos floema e xilema são formados por células diploides originadas a partir do desenvolvimento do embrião.

A esterificação de Fischer, reação de formação de ésteres a partir de substituição nucleofílica em ácidos carboxílicos por álcoois, pode ser esquematizada de forma genérica por

Assim, pode-se afirmar que, na estrutura do éster, o trecho destacado na estrutura genérica abaixo corresponde à cadeia do ácido carboxílico que formou o composto. 

Assim, ésteres derivados do ácido etanoico ($C{H}_{3}C{O}_{2}H$) devem apresentar fórmula $C{H}_{3}C{O}_{2}R$, em que "R" é uma cadeia carbônica qualquer. Assim, considerando as fórmulas da tabela, "acetato de isoamila" e "acetato de benzila" são derivados do ácido etanoico. 
Analisando as fórmulas estruturais destes dois compostos a partir da fórmula condensada representada na tabela, tem-se: 

Como o composto acetato de benzila apresenta anel aromático, a cadeia carbônica é insaturada. Já o acetato de isoamila apresenta cadeia saturada e, portanto, o flavorizante em questão é de banana.