Converta as seguintes fórmulas moleculares nas fórmulas estruturais de traço e de linhas consistentes com as regras de valência.
Passo 1
O que o exercício pede: converter a fórmula molecular
em suas fórmulas estruturais, nas formas “de traço” (onde mostramos as ligações por traços) e “de linhas” (fórmula esquelética / linha, onde vértices representam carbonos e hidrogênios ligados a carbonos são omitidos).\n
Informações dadas e relevantes: a molécula contém dois átomos de carbono, seis de hidrogênio e um de oxigénio, isto é . Não há outras informações (como carga ou radical), então assumimos moléculas neutras e saturadas.
Informações dadas e relevantes: a molécula contém dois átomos de carbono, seis de hidrogênio e um de oxigénio, isto é
Passo 2
Entendendo as regras de valência (a “cola” para montar estruturas). Vou explicar passo a passo o que cada átomo costuma ligar:
- Cada carbono forma normalmente 4 ligações (valência 4).
- Cada hidrogénio forma 1 ligação (valência 1).
- O oxigénio forma normalmente 2 ligações (valência 2) em compostos neutros simples (pode ainda ter pares livres, mas no que interessa aqui ele fará 2 ligações covalentes).\n
Vamos somar as valências para ver quantas ligações no total precisamos acomodar:
Cada ligação covalente simples “usa” duas valências (uma de cada átomo ligado), portanto o número total de ligações simples na molécula será
Isso é útil para checar se uma estrutura proposta tem o número correto de ligações.
Passo 3
Pensando nas conectividades possíveis: com dois carbonos e um oxigénio você basicamente tem duas maneiras distintas de conectar os átomos mantendo as valências:
- Os dois carbonos ligados entre si, e o oxigénio ligado a um dos carbonos — isso dá uma cadeia C–C–O (que gera o álcool etílico, etanol).
- O oxigénio ligado entre os dois carbonos — isto é C–O–C (que gera um éter, o dimetil éter).\n
Outras possibilidades (por exemplo O–O, ligação dupla generalizada, ou formar um anel) são inviáveis dadas as contagens de átomos e valência: com apenas dois carbonos não há espaço para anel, e O–O reduziria demasiadas ligações a hidrogénio tentando preencher as valências restantes; com a soma de valências que temos só essas duas conectividades simples (álcool e éter) resultam em estruturas estáveis e saturadas.
Passo 4
Construindo a estrutura do álcool (etanol) e verificando valências:
- Escolha de conectividade:
. - Agora distribuo os hidrogênios para que cada carbono tenha 4 ligações e o oxigénio 2 ligações (uma ao carbono e outra ao hidrogénio, formando o grupo hidroxila
).\n
Contagem para a estrutura proposta: - Primeiro carbono (terminal) fará 3 ligações com hidrogénios + 1 ligação ao segundo carbono → é um grupo
. - Segundo carbono (interno) fará 2 ligações com hidrogénios + 1 ligação ao primeiro carbono + 1 ligação ao oxigénio → é
. - Oxigénio fará 1 ligação ao carbono e 1 ligação ao hidrogénio → é
.\n
A fórmula de traço (mostrando ligações) fica:
Verificação das ligações:
ligação C–C,
ligação C–O,
ligações C–H e O–H; total
ligações, que bate com o cálculo anterior. Tudo satisfaz as valências.
Passo 5
Construindo a estrutura do éter (dimetil éter) e verificando valências:
- Escolha de conectividade:
(oxigénio entre os dois carbonos). - Cada carbono terminal será um metil (
), porque cada carbono precisa de 4 ligações: 3 com hidrogénio + 1 com o oxigénio. - O oxigénio fará 2 ligações (uma com cada carbono), sem hidrogénio ligado a ele nesse caso.\n
A fórmula de traço fica:
Verificação das ligações: duas ligações C–O e seis ligações C–H (3 em cada metil) → total
ligações, novamente coerente com a soma de valências.
Passo 6
Explicando a “fórmula de linhas” (esqueleto) e escrevendo-a de forma padrão: na fórmula de linhas (skeleton) omitimos os H ligados a carbonos e desenhamos apenas a cadeia de carbonos como segmentos/ vértices; o oxigénio e hidrogénio não-carbono aparecem explicitamente (por exemplo o grupo
é mostrado). Para as duas isômeros:
- Etanol (cadeia de 2 C com grupo hidroxila terminal): fórmula de linhas esquelética é simplesmente uma cadeia de dois vértices com
na extremidade; condensando isso em notação comumente aceita temos (onde, na prática de esqueleto, os carbonos seriam vértices e os hidrogénios ligados a eles omitidos). - Dimetil éter (oxigénio central ligado a dois carbonos): a fórmula de linhas mostra o oxigénio como átomo central ligado a dois vértices (cada um um carbono metil). Na notação condensada usual escrevemos
.\n
Observação: a notação condensadae é a forma textual mais prática aqui para representar as fórmulas de linhas em texto.
Passo 7
Resumo final e checagem: as duas estruturas plausíveis e distintas (isômeros) que satisfazem
são o álcool etílico (etanol) e o éter dimetílico (dimetil éter). Ambas obedecem às valências (cada C com 4 ligações, H com 1, O com 2) e cada uma tem exatamente 8 ligações simples no total, como calculado.