Conceitue carbetos e dê a nomenclatura dos seguintes carbetos: \mathrm{MgC}_{2}, \mathrm{SrC}_{2}, \mathrm{Fe}_{4} \mathrm{C}_{3}.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas: (1) conceituar o que são carbetos e (2) dar a nomenclatura (nome) dos compostos \mathrm{MgC}_{2}, \mathrm{SrC}_{2} e \mathrm{Fe}_{4}\mathrm{C}_{3}.
As fórmulas fornecidas são exatamente essas três: \mathrm{MgC}_{2}, \mathrm{SrC}_{2} e \mathrm{Fe}_{4}\mathrm{C}_{3}. Não há outras informações ocultas — vamos trabalhar com as fórmulas dadas.

Passo 2

Conceito e classificação de carbetos (explicação passo a passo, bem didática).
  • Definição geral: um “carbeto” é um composto binário formado por carbono e outro elemento (normalmente um metal ou um elemento eletropositivo). Em linguagem simples: é um sal/composto onde o carbono aparece numa forma química combinada com o metal.
  • Existem três grandes tipos de carbetos (cada tipo tem propriedades e nomenclaturas levemente diferentes):
    1. Carbetos iônicos (ou “salinos”): ocorrem com metais muito eletropositivos (ex.: alguns metais alcalinos e alcalino-terrosos). Nestes, o carbono aparece como um anião simples \mathrm{C}^{4-} (chamado às vezes de metaneto) ou como o ânion dicarbeto \mathrm{C}_2^{2-} (o íon acetilureto / etineto, que tem ligação C≡C). Esses carbetos costumam reagir com água liberando alcanos ou hidretos de carbono (ex.: \mathrm{CaC}_2 + 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \to \mathrm{C}_2\mathrm{H}_2 + \mathrm{Ca(OH)}_2).
    2. Carbetos covalentes: formados com elementos pouco eletropositivos ou com elementos do bloco p (ex.: \mathrm{SiC}, carboneto de silício). Têm ligações covalentes fortes e alta dureza.
    3. Carbetos intersticiais (ou metálicos): comuns em metais de transição (ex.: \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} conhecido como cementita). Nesses, o carbono “fica” nos interstícios da rede metálica; não há um ânion discreto \mathrm{C}^{4-} ou \mathrm{C}_2^{2-} bem definido, e números de oxidação usuais perdem precisão. São geralmente bons condutores e têm caráter metálico/covalente misto.

Passo 3

Entendendo a nomenclatura: regras práticas para a prova (passo a passo).
  • Para carbetos iônicos simples (com metais alcalinos/alcalino-terrosos) a nomenclatura usual em química inorgânica corrente é “carbeto de + nome do metal” (por exemplo, \mathrm{CaC}_2 é “carbeto de cálcio”). Se for preciso indicar valência do metal (quando ambígua) usa-se parêntesis com algarismo romano, por exemplo “óxido de ferro(III)”. Para os carbetos alcalino-terrosos normalmente a valência do metal é óbvia (II), então o nome simples “carbeto de X” é suficiente.
  • Quando o ânion específico é importante mencionar (útil conceitualmente), para os compostos com \mathrm{C}_2^{2-} diz-se que são “carbetos acetilênicos” ou “contendo o íon \mathrm{C}_2^{2-}” (o nome sistemático em inglês usa “ethynediide” para \mathrm{C}_2^{2-}); em português podemos chamar esse ânion de “acetilureto” ou simplesmente “íon dicarbeto \mathrm{C}_2^{2-}”.
  • Para carbetos de metais de transição (intersticiais) costuma-se usar a expressão “carbeto de + metal” também, mas é bom mencionar que é um carbeto intersticial; não se atribui facilmente uma carga formal ao carbono.

Passo 4

Resolução detalhada para \mathrm{MgC}_{2} (passo a passo, com contas e explicações):
  • Identificação do tipo: magnésio é um metal alcalino-terroso (grupo 2), então \mathrm{MgC}_{2} é um carbeto iônico do tipo acetilênico. Nessa família a unidade carbonada é o íon dicarbeto \mathrm{C}_2^{2-}.
  • Verificação de cargas (simples e útil para prova): cada \mathrm{Mg} tende a ter carga +2 como íon ( \mathrm{Mg}^{2+}). Para que a molécula seja eletricamente neutra precisamos que a soma das cargas seja zero. Assim, com uma unidade de \mathrm{Mg}^{2+} e uma unidade do ânion formado por dois carbonos, a carga do anião é -2. Logo assumimos o ânion \mathrm{C}_2^{2-}. Em símbolos: \mathrm{Mg}^{2+} + \mathrm{C}_2^{2-} \longrightarrow \mathrm{MgC}_2Cada átomo de carbono tem carga média -1 (mas estruturalmente são dois carbonos ligados por tripla ligação, formalmente o íon é \mathrm{C}\equiv\mathrm{C}^{2-}).
  • Nomenclatura aceitável e usual para prova: “carbeto de magnésio”. Opcionalmente, pode-se especificar “carbeto de magnésio (contendo o ânion \mathrm{C}_2^{2-}, carbeto acetilênico)”. Vou escrever o nome final curto que normalmente a banca espera: “carbeto de magnésio”.

Passo 5

Resolução detalhada para \mathrm{SrC}_{2} (passo a passo):
  • Identificação do tipo: estrôncio é também um metal alcalino-terroso (grupo 2). Portanto \mathrm{SrC}_2 tem comportamento análogo ao \mathrm{MgC}_2: trata-se de um carbeto iônico com o ânion \mathrm{C}_2^{2-}.
  • Verificação de cargas: \mathrm{Sr}^{2+} + \mathrm{C}_2^{2-} \longrightarrow \mathrm{SrC}_2,total neutro. O íon \mathrm{C}_2^{2-} é novamente o dicarbeto (acetilureto/etínido).
  • Nomenclatura usual: “carbeto de estrôncio”. Novamente, se quiser ser mais descritivo: “carbeto de estrôncio (contendo o ânion \mathrm{C}_2^{2-})”.

Passo 6

Resolução detalhada para \mathrm{Fe}_{4}\mathrm{C}_{3} (passo a passo, com ênfase conceitual):
  • Identificação do tipo: \mathrm{Fe}_{4}\mathrm{C}_{3} é um carbeto de metal de transição. Compostos do tipo \mathrm{Fe}_x\mathrm{C}_y são geralmente carbetos intersticiais (também chamados carbetos metálicos) — o carbono ocupa posições intersticiais na malha do ferro; não existe um ânion \mathrm{C}^{4-} bem definido como nos carbetos salinos.
  • Por que não atribuímos cargas formais simples? Porque a ligação tem caráter metálico/covalente e os elétrons são mais deslocalizados; tentar forçar números inteiros de oxidação em todos os átomos leva a resultados artificiais ou enganadores. Portanto não se escreve algo do tipo \mathrm{Fe}^{n+} e \mathrm{C}^{m-} com facilidade.
  • Nomenclatura usual: nesses casos a nomenclatura corrente é simplesmente “carbeto de ferro”, eventualmente especificando a estequiometria se necessário, por exemplo “carbeto de ferro \mathrm{Fe}_4\mathrm{C}_3” ou “carbeto de ferro(4:3)”. Em literatura técnica pode aparecer como “iron carbide (Fe4C3)” em inglês; em português mantemos “carbeto de ferro” ou “carbeto de ferro (Fe4C3)”. Se a prova pede identificação do tipo, diga que é um “carbeto intersticial de ferro”.
  • Resumo útil para prova: não tente calcular estados de oxidação individuais — classifique como carbeto intersticial (metálico) e nomeie como “carbeto de ferro”.

Passo 7

Dicas finais rápidas para a prova (bem práticas):
  • Ao ver metal de grupo 1 ou 2 com \mathrm{C}_2: pense em \mathrm{C}_2^{2-} (acetilureto) e nomeie “carbeto de X” (ex.: \mathrm{CaC}_2 → carbeto de cálcio, \mathrm{MgC}_2 → carbeto de magnésio).
  • Ao ver metálicos de transição com razão metal:carbono próxima (ex.: \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}, \mathrm{Fe}_4\mathrm{C}_3): pense em carbeto intersticial e nomeie “carbeto de [metal]”; não force cargas.
  • Se precisar ser mais técnico sobre o ânion \mathrm{C}_2^{2-}, chame-o de “íon dicarbeto” ou “íon etineto/ethynediide ( \mathrm{C}_2^{2-})”.

Resposta

carbeto de magnésio
carbeto de estrôncio
carbeto de ferro (carbeto intersticial, \mathrm{Fe}_4\mathrm{C}_3)

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