Classifique os seguintes hidrocarbonetos e desenhe a estrutura de Lewis para cada um. Um composto pode se enquadrar em mais de uma das seguintes classificações: alcano, alceno, alcino, cicloalcano, cicloalceno, cicloalcino, hidrocarboneto aromático.
Passo 1
O enunciado dá a fórmula condensada do composto
e pede duas coisas:
e pede duas coisas:
- classificar esse hidrocarboneto entre as opções: alcano, alceno, alcino, cicloalcano, cicloalceno, cicloalcino, hidrocarboneto aromático (um composto pode se enquadrar em mais de uma classe);
- desenhar a estrutura de Lewis do composto.
Informações relevantes fornecidas (pego diretamente do enunciado):
- o composto está escrito como
; - não há indicação de ligações múltiplas na escrita (nenhum
ou ); - não há indicação de anel (ciclo) nem de anel aromático.
Passo 2
Como a classificação depende do tipo de ligações e de anéis, vamos revisar rapidamente as regras essenciais (mini-aula prática, sem jargões complicados):
- Alcano: hidrocarboneto saturado, só ligações simples C–H e C–C. Fórmula geral para cadeia aberta:
. - Alceno: contém pelo menos uma dupla ligação C=C; em cadeia aberta a fórmula geral é
(uma dupla = uma deficiência de 2 H em relação ao alcano correspondente). - Alquino: contém pelo menos uma tripla ligação C≡C; em cadeia aberta a fórmula geral é
(tripla = deficiência de 4 H). - Cicloalcano: cadeia cíclica com só ligações simples; fórmula
(um anel = perda de 2 H em relação ao alcano aberto). - Cicloalceno/cicloalcino: anel com duplas ou triplas, diferente regras mas sempre há perda de H.
- Hidrocarboneto aromático: tem anel aromático (ex.: benzeno) com um padrão específico de ligações conjugadas; fórmulas não seguem diretamente as acima.
Método prático para decidir: contar átomos de C e H e comparar com a fórmula do alcano saturado. Se o número de H bate com , é um alcano acíclico (saturado). Outra forma: usar grau de insaturação (DU, degree of unsaturation) para detectar dupla, tripla ou anéis:
onde
é número de carbonos e
número de hidrogênios (para apenas C e H).
Passo 3
Vamos contar os átomos em
de forma explícita (contagem passo a passo para não dar nó na cabeça):
- Cada grupo
(etil) tem carbonos e hidrogênios. Como são dois desses, total de etilagens: carbonos e hidrogênios. - O fragmento central tem dois carbonos adicionais: o primeiro central é o
de (um carbono com um hidrogênio), e o segundo central é o de (outro carbono com um hidrogênio). Então esses são carbonos e hidrogênios. - Os dois grupos
(metilas) ligados ao segundo carbono são carbonos e hidrogênios.
Somando tudo:
- Carbonos:
(dos dois etils) (centrais) (das duas metilas) . Logo . - Hidrogênios:
(etils) (H dos dois carbonos centrais) (metilas) . Logo .
Portanto a fórmula molecular é
.
Passo 4
Agora aplicamos a verificação de alcano saturado: para um alcano acíclico com
,
Isso coincide com o
que contamos na estrutura dada (
). Usando o grau de insaturação:
Passo 5
Conclusão de classificação (explicada): o composto é um alcano (apenas ligações simples C–C e C–H), portanto não é alceno nem alcino; também não é cicloalcano/cicloalceno/cicloalcino porque não há anel; e não é aromático. Em português: é um alcano ramificado (um isômero de octano).
Vou reforçar a ideia: a presença de
e
como substituintes só mostra ramificação — tudo ligado por ligações simples — típico de um alcano ramificado.
Passo 6
Agora a parte prática: como montar a estrutura de Lewis (desenho mostrando ligações) para este alcano. Regras de ouro para hidrocarbonetos:
- cada ligação simples C–C ou C–H é um par de elétrons (representado por um traço na estrutura);
- carbono precisa de 4 ligações (somando ligações a C e H);
- hidrogênio faz 1 ligação;
- em hidrocarbonetos simples não há pares não-ligantes em C ou H (sem pontos extras).
Construção passo a passo (descrição):
- Identificar os dois carbonos centrais que estão ligados um ao outro: chame-os de
(o que tem dois substituintes etil) e (o que tem duas metilas). -
está ligado a: dois grupos (os dois etils), a e a um hidrogênio — total 4 ligações. -
está ligado a: duas , a e a um hidrogênio — total 4 ligações. - Cada grupo etil e cada metila é então completado com ligações C–H para satisfazer valência 4 dos carbonos desses grupos.
Uma representação linear condensada (aceitável como “desenho de Lewis” para hidrocarbonetos, porque mostra todas as conexões e, implicitamente, todas as ligações simples) é:
ou, escrita de modo expansível:
Passo 7
Verificação final da estrutura de Lewis (valência): vou checar um carbono típico nesta escrita: por exemplo o carbono central
mostrado como
tem exatamente quatro ligações: uma ao hidrogênio (o “H” do
), duas aos dois grupos etil (cada ligação a um átomo de carbono de um etil) e uma ligação a
. Cada carbono metila
tem três H ligados + a ligação ao carbono a que está presa = 4; cada
de etil tem duas H + duas ligações a outros carbonos = 4. Portanto todas as valências estão satisfeitas — bom check.
Resposta
Alcano