Converta as seguintes fórmulas moleculares nas fórmulas estruturais de traço e de linhas consistentes com as regras de valência.
\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}

Passo 1

O que o exercício pede: converter a fórmula molecular \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O} 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 \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}. Não há outras informações (como carga ou radical), então assumimos moléculas neutras e saturadas.

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:
\text{soma das valências} = 2\cdot 4 + 6\cdot 1 + 1\cdot 2 = 8 + 6 + 2 = 16.ê
Cada ligação covalente simples “usa” duas valências (uma de cada átomo ligado), portanto o número total de ligações simples na molécula será
\frac{16}{2} = 8\\ \text{ligações simples}.çõ
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:
  1. 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).
  2. 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: \mathrm{C}-\mathrm{C}-\mathrm{O}.
  • 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 \mathrm{OH}).\n
    Contagem para a estrutura proposta:
  • Primeiro carbono (terminal) fará 3 ligações com hidrogénios + 1 ligação ao segundo carbono → é um grupo \mathrm{CH}_3.
  • Segundo carbono (interno) fará 2 ligações com hidrogénios + 1 ligação ao primeiro carbono + 1 ligação ao oxigénio → é \mathrm{CH}_2.
  • Oxigénio fará 1 ligação ao carbono e 1 ligação ao hidrogénio → é \mathrm{OH}.\n
    A fórmula de traço (mostrando ligações) fica:
\mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH}.
Verificação das ligações: 1 ligação C–C, 1 ligação C–O, 3+2+1=6 ligações C–H e O–H; total 1+1+6=8 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: \mathrm{C}-\mathrm{O}-\mathrm{C} (oxigénio entre os dois carbonos).
  • Cada carbono terminal será um metil ( \mathrm{CH}_3), 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:
\mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_3.
Verificação das ligações: duas ligações C–O e seis ligações C–H (3 em cada metil) → total 2+6=8 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 \mathrm{OH} 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 \mathrm{OH} na extremidade; condensando isso em notação comumente aceita temos \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2\mathrm{OH} (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 \mathrm{CH}_3\mathrm{OCH}_3.\n
    Observação: a notação condensada \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2\mathrm{OH} e \mathrm{CH}_3\mathrm{OCH}_3 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 \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O} 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.

Resposta

\mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} (traço) ; fórmula de linhas (esqueleto): \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2\mathrm{OH}\n
\mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_3 (traço) ; fórmula de linhas (esqueleto): \mathrm{CH}_3\mathrm{OCH}_3

Exercícios relacionados