Questão 36 Unicamp 2022 - 1ª fase
Resíduos de papel contribuem para que o clima mude mais do que a maioria das pessoas pensam. A Blue Planet Ink anunciou que sua tinta de impressora autoapagável Paper Saver® agora está disponível em cartuchos remanufaturados para uso em impressoras de uma determinada marca. A tinta autoapagável (economizadora de papel) é uma tinta roxa de base aquosa, que pode ser impressa em papel sulfite normal. Um cartucho rende a impressão de até 4000 folhas. Com a exposição ao ar, ao absorver dióxido de carbono e vapor de água, o componente ativo (corante) da tinta perde sua cor, a impressão torna-se não visível e o papel fica branco, tornando possível sua reutilização.
Sabe-se que o componente ativo da tinta Paper Saver® é o indicador o-cresolftaleína. As formas estruturais A e B, a seguir, representam o componente ativo quando se mostra incolor e quando se mostra roxo, não necessariamente nessa sequência.
Dessa forma, pode-se afirmar que na mudança da cor roxa para incolor ocorreu um
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abaixamento do pH, e a maioria das moléculas do indicador que estava no cartucho mudou da forma B para a forma A.
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aumento do pH, e a maioria das moléculas do indicador que estava no cartucho mudou da forma B para a forma A.
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abaixamento do pH, e a maioria das moléculas do indicador que estava no cartucho mudou da forma A para a forma B.
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aumento do pH, e a maioria das moléculas do indicador que estava no cartucho mudou da forma A para a forma B.
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Conforme descrito no texto, a perda de cor do corante ocorre devido à absorção de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Essas substâncias em fase aquosa, levam ao abaixamento do pH do meio em virtude da formação de íons H+ de acordo com os equilíbrios
De uma maneira geral, a formação de sistemas conjugados (alinhamento de carbonos sp2) por trechos extensos de moléculas orgânicas leva à formação de orbitais moleculares que possibilitam transições eletrônicas cujas energias associadas aos fótons emitidos correspondem a comprimentos de onda de luz visível. Assim, o fato de ocorrer conjugação por quase toda a estrutura da molécula sugere que esta corresponda a um grupo colorido.
Abaixo estão indicados os trechos conjugados nas estruturas A e B:
Nota-se que, na estrutura A todos os carbonos indicados em vermelho fazem parte de um mesmo sistema conjugado. Já em B, há três trechos em que ocorre conjugação (destacados em amarelo, vermelho e laranja) mas estes estão isolados na molécula devido à presença de um carbono sp3 (indicado em azul) que não apresenta orbitais "p" puros livres para conjugar com os demais.
Dessa forma, espera-se que a substância A corresponda ao corante, já que apresenta todos os anéis conjugados em um mesmo sistema ressonante e B corresponda à forma incolor da substância já que a conjugação ocorre em trechos isolados da molécula.
Assim, como o abaixamento do pH leva à perda da coloração, espera-se que neste processo A seja convertido em B.
Obs.: como informação complementar, apresenta-se uma proposta de mecanismo para a interconversão de A em B a qual também justifica a conclusão obtida na presente resolução. É importante destacar que os conceitos envolvidos na proposta de tal mecanismo não fazem parte do escopo da química no ensino médio e, portanto, não era o raciocínio esperado pela Comvest para essa questão.
Mecanismo proposto para a estrutura A quando submetida ao abaixamento de pH:
A acidificação do meio leva à protonação da carbonila da cetona possibilitando a formação de um carbocátion estável por ressonância, o qual é atacado pelo grupo nucleofílico carboxilato formando a lactona (éster cíclico da estrutura B).