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Questão 91 — Pesquisas demonstram que nanodispositivos baseados em movimentos de dimensões atômicas, induzidos por luz, poderão ter aplicações em tecnologias futu…

ENEM 2018 Questão 91

Pesquisas demonstram que nanodispositivos baseados em movimentos de dimensões atômicas, induzidos por luz, poderão ter aplicações em tecnologias futuras, substituindo micromotores, sem a necessidade de componentes mecânicos. Exemplo de movimento molecular induzido pela luz pode ser observado pela flexão de uma lâmina delgada de silício, ligado a um polímero de azobenzeno e a um material suporte, em dois comprimentos de onda, conforme ilustrado na figura. Com a aplicação de luz ocorrem reações reversíveis da cadeia do polímero, que promovem o movimento observado:

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Imagem da questão
TOMA, H. E. A nanotecnologia das moléculas. **Química Nova na Escola**, n.21, maio 2005 (adaptado).

O fenômeno de movimento molecular, promovido pela incidência de luz, decorre do(a)

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Resolução

Resposta correta: Letra B — Isomerização das ligações N=N, sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.

A questão aborda o fenômeno de movimento molecular induzido por luz em polímeros de azobenzeno, aplicados em nanotecnologia. O enunciado descreve como a incidência de luz provoca reações reversíveis na cadeia polimérica, levando à flexão de uma lâmina. Para resolver, é necessário conhecer o comportamento fotoquímico do azobenzeno, que sofre isomerização cis-trans ao ser irradiado com luz de diferentes comprimentos de onda. O isômero trans é mais alongado, enquanto o cis é mais compacto. Essa mudança estrutural gera movimento mecânico no material, pois a contração e expansão do polímero provocam a flexão observada. Assim, a alternativa correta é a que menciona a isomerização das ligações N=N, com a forma cis mais compacta que a trans.

Comentários por alternativa

  1. A Movimento vibracional dos átomos, que leva ao encurtamento e à relaxação das ligações
    A alternativa A está incorreta porque o movimento vibracional dos átomos se refere a oscilações internas das ligações químicas, não sendo responsável por mudanças macroscópicas de forma como a flexão observada. O fenômeno descrito envolve uma mudança estrutural mais significativa, a isomerização, e não apenas vibrações.
  2. B Isomerização das ligações N=N, sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.
    A alternativa B está correta. O azobenzeno sofre isomerização fotoquímica na ligação N=N: a luz promove a conversão entre os isômeros trans (mais alongado) e cis (mais compacto). Essa alteração de forma molecular é responsável pela contração e expansão do polímero, resultando no movimento observado.
  3. C Tautomerização das unidades monoméricas do polímero, que leva a um composto mais compacto.
    A alternativa C está errada porque tautomerização é um processo diferente, envolvendo a migração de um átomo de hidrogênio e a mudança de posição de uma ligação dupla, geralmente entre formas ceto-enólica, o que não ocorre no azobenzeno.
  4. D Ressonância entre os elétrons π do grupo azo e os do anel aromático que encurta as ligações duplas.
    A alternativa D está incorreta pois a ressonância dos elétrons π no grupo azo e no anel aromático influencia a estabilidade eletrônica, mas não causa mudanças estruturais significativas que levem à flexão do material. O movimento depende da isomerização, não da ressonância.
  5. E Variação conformacional das ligações N=N, que resulta em estruturas com diferentes áreas de superfície.
    A alternativa E está errada porque a variação conformacional não altera a estrutura fundamental da molécula, apenas sua orientação espacial. O que ocorre no azobenzeno é uma isomerização cis-trans, que muda a geometria da molécula, não apenas sua conformação.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que é isomerização cis-trans em compostos como o azobenzeno?
É a conversão reversível entre duas formas geométricas (cis e trans) ao redor de uma ligação dupla, alterando o formato da molécula.
2. Como a luz induz a isomerização no azobenzeno?
A absorção de luz fornece energia para romper a barreira de rotação da ligação N=N, permitindo a conversão entre os isômeros cis e trans.
3. Por que o isômero cis do azobenzeno é mais compacto que o trans?
No isômero cis, os grupos fenólicos ficam do mesmo lado da ligação N=N, encurtando a molécula em relação ao isômero trans, onde ficam opostos.
4. Qual a aplicação prática do movimento molecular induzido por luz em polímeros de azobenzeno?
Pode ser usado para criar nanodispositivos e micromotores sem partes móveis, controlados por luz.
5. O que diferencia isomerização de tautomerização?
Isomerização envolve mudança na disposição espacial de átomos, enquanto tautomerização envolve transferência de hidrogênio e alteração de ligações duplas.
6. Por que a ressonância não causa flexão macroscópica em polímeros?
A ressonância estabiliza eletronicamente a molécula, mas não altera significativamente sua geometria para provocar movimento visível.
7. O que caracteriza um nanodispositivo movido por luz?
É um sistema em escala nanométrica que realiza movimento ou trabalho mecânico ao ser ativado por radiação luminosa.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.