Calcule os números de oxidação do carbono nos seguintes compostos:
\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}

Passo 1

O enunciado pede: calcular os números de oxidação do carbono para o composto cuja fórmula molecular é \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}.
Informações dadas:
  • Fórmula molecular: \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}.
  • Não foi fornecida a fórmula estrutural nem o nome do isômero.
O que exatamente precisa ser respondido (explicitado): quais são os números de oxidação de cada átomo de carbono presentes na molécula.

Passo 2

Um aviso importante antes de começar a conta: a fórmula molecular \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O} admite mais de um isômero (mesma fórmula molecular, diferentes ligações/arranjos dos átomos). Como os números de oxidação dependem da conectividade (quem está ligado a quem), a fórmula sozinha não determina um resultado único. Portanto não há uma única resposta a partir só da fórmula; é preciso escolher um isômero.
Vou calcular os números de oxidação do carbono para os isômeros mais comuns de \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O} que aparecem em exercícios:
  • etanal (acetaldeído), fórmula estrutural \mathrm{CH_3CHO};
  • óxido de etileno (oxirano, etileno óxido), anel três membros, também chamado oxirane );
  • álcool vinílico (enol), fórmula estrutural \mathrm{CH_2=CHOH}.
Em cada caso vou assumir a conectividade usual desses nomes e calcular os números de oxidação de cada carbono.

Passo 3

Regras que vou usar (explicadas devagarinho):
  1. Regra geral: a soma algébrica dos números de oxidação de todos os átomos da molécula neutra é zero.
  2. Oxidação usual dos elementos mais simples:
    • o hidrogênio ligado a carbono vale normalmente +1 (logo cada ligação C–H contribui com -1 para o carbono);
    • o oxigênio em compostos orgânicos costuma valer -2 (cada ligação C–O simples faz o carbono ficar com +1 relativo a essa ligação; cada ligação C=O faz o carbono ficar com +2 relativo a essas duas ligações).
  3. Ligação C–C: quando dois carbonos estão ligados entre si, considera-se que os elétrons da ligação são repartidos igualmente, portanto contribuição neta para o número de oxidação de cada carbono é 0.
  4. Prática: para encontrar o número de oxidação de um carbono, some as contribuições de todas as ligações desse carbono (cada ligação C–H dá -1, C–O simples dá +1, C=O dá +2, C–C dá 0), e esse total é o número de oxidação do carbono.
Exemplo rápido e simples (para fixar): num grupo metila \mathrm{CH_3} isolado (C ligado a 3 H e a outro C), as três ligações C–H dão 3\times(-1)=-3; a ligação C–C dá 0. Logo o carbono da metila tem NO =-3.

Passo 4

Cálculo para o etanal (acetaldeído), estrutura \mathrm{CH_3{-}CHO}.
  • Identificação dos dois carbonos:
    • carbono C_1: o carbono do grupo metila \mathrm{CH_3-}.
    • carbono C_2: o carbono do grupo aldeído -\mathrm{CHO} (ligado duplamente ao oxigênio).
Aplicando as regras:
  • Para C_1 (metila \mathrm{CH_3}):
    • ligado a três hidrogênios: 3\times(-1)=-3;
    • ligado ao outro carbono: 0.
    • Portanto o número de oxidação de C_1 é -3.
  • Para C_2 (carbono carbonílico \mathrm{C=O} do aldeído):
    • ligado ao oxigênio por uma dupla ligação: isso corresponde a duas ligações C–O; cada ligação C–O dá +1 para o carbono, então +2 no total;
    • ligado a um hidrogênio (o hidrogênio do grupo aldeído): isso dá -1 para o carbono;
    • ligado ao outro carbono: 0.
    • Soma: +2 + (-1) + 0 = +1.
    • Portanto o número de oxidação de C_2 é +1.
Verificação de consistência pela soma total:
\text{soma dos NO dos C} = -3 + (+1) = -2,
e como há quatro hidrogênios com +1 cada um e um oxigênio com -2, a soma total da molécula é
(-3)+(+1)+4\cdot(+1)+(-2)=0,
logo consistente.

Passo 5

Cálculo para o óxido de etileno (etileno óxido, oxirano). Estrutura: anel três membros C–C–O, cada carbono ligado a dois hidrogênios (cada C tem ligações: C–H, C–H, C–C, C–O).
  • Para cada carbono:
    • duas ligações C–H: 2\times(-1)=-2;
    • uma ligação C–C: 0;
    • uma ligação C–O simples: +1.
    • Soma: -2 + 0 + (+1) = -1.
Portanto em óxido de etileno ambos os carbonos têm número de oxidação igual a -1.
Verificação rápida pela soma: dois carbonos (-1)+(-1)=-2, mais 4 hidrogênios (+4) e um oxigênio (-2) dá zero.

Passo 6

Cálculo para o álcool vinílico (enol), estrutura \mathrm{CH_2=CHOH}.
  • Identificação dos carbonos:
    • C_1: o carbono da porção \mathrm{CH_2=} (dupla ligação C=C com o outro carbono).
    • C_2: o carbono ligado ao grupo \mathrm{-OH} e a um hidrogênio ( \mathrm{-CHOH}).
Aplicando as regras:
  • Para C_1 ( \mathrm{CH_2=}):
    • duas ligações C–H: 2\times(-1)=-2;
    • ligação C=C com C_2: contribuição 0 (C–C não altera);
    • Portanto NO de C_1 é -2.
  • Para C_2 ( \mathrm{-CHOH}):
    • uma ligação C–H: -1;
    • uma ligação C–O simples (ao grupo \mathrm{-OH}): +1;
    • ligação ao outro carbono: 0.
    • Soma: -1 + (+1) + 0 = 0.
    • Portanto NO de C_2 é 0.
Verificação: -2 + 0 + 4\cdot(+1) + (-2) = 0, consistente.

Passo 7

Recapitulando / interpretação final curta:
  • Com a única fórmula molecular \mathrm{C_2H_4O} não há um único conjunto de números de oxidação para os carbonos; depende da estrutura.
  • Nos isômeros mais comuns, os números de oxidação dos carbonos são diferentes como calculei acima.
Força aí — mesmo que o enunciado pareça curto e assustador, o procedimento é sempre o mesmo: identificar a conectividade, aplicar as regras (H +1, O -2, C–H -1 para C, C–O simples +1, C=O +2, C–C 0) e somar.

Resposta

Etanal (acetaldeído), \mathrm{CH_3CHO}: carbono da metila =\,-3; carbono carbonílico =\,+1.
Óxido de etileno (etileno óxido, oxirano): ambos os carbonos =\,-1.
Álcool vinílico (enol), \mathrm{CH_2=CHOH}: carbono \mathrm{CH_2=} =\,-2; carbono \mathrm{-CHOH} =\,0.

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