Quais dessas espécies são elementos, quais são moléculas (mas não compostos), quais são compostos (mas não moléculas) e quais são compostos e moléculas? Justifique sua resposta.
\mathrm{CH}_{4}

Passo 1

O enunciado pede que, para a espécie fornecida, se indique em qual das quatro categorias ela se encaixa:
  • “elementos”;
  • “moléculas (mas não compostos)”;
  • “compostos (mas não moléculas)”;
  • “compostos e moléculas”.
    A espécie fornecida é \mathrm{CH}_4.

Passo 2

Vamos definir claramente cada termo (isso é essencial para responder com segurança).
  • Um “elemento” é uma substância formada por átomos de um único tipo químico, isto é, todos os átomos têm o mesmo número atômico. Exemplos: \mathrm{He} (hélio), \mathrm{C} (carbono).
  • Uma “molécula” é um conjunto de dois ou mais átomos ligados covalentemente entre si formando uma unidade discreta. A molécula pode ser formada por átomos iguais (mesmo elemento) ou diferentes. Exemplo de molécula formada por átomos iguais: \mathrm{O_2}. Exemplo com átomos diferentes: \mathrm{H_2O}.
  • Um “composto” é uma substância formada por átomos de pelo menos dois elementos diferentes quimicamente combinados. Exemplo: \mathrm{H_2O}, \mathrm{CO_2}, \mathrm{NaCl}.
Observação importante (para não confundir): “molécula” e “composto” não são sinônimos exatos. Uma molécula só é um composto se ela contiver pelo menos dois elementos diferentes. Há compostos que não são representados por unidades discretas de moléculas (por exemplo, muitos sólidos iônicos formam rede cristalina, como \mathrm{NaCl}, que é um composto mas, estritamente falando, não é uma “molécula” isolada).

Passo 3

Resumindo as possibilidades para classificação prática (dicas de prova):
  • Se a espécie é formada por um único elemento e não por uma unidade ligada de átomos diferentes, classifica-se como “elemento”.
  • Se for uma molécula composta por átomos do mesmo elemento (ex.: \mathrm{O_2}), ela é “molécula (mas não composto)”.
  • Se for uma substância formada por dois ou mais elementos diferentes ligados em unidades discretas (como \mathrm{H_2O}), ela é “composto e molécula”.
  • Se for um composto iônico em rede (ex.: \mathrm{NaCl}), normalmente diz-se “composto (mas não molécula)”.

Passo 4

Aplicando isso a \mathrm{CH}_4: primeiro olhar a composição.
A fórmula \mathrm{CH}_4 indica que cada unidade tem um átomo de carbono ( \mathrm{C}) e quatro átomos de hidrogênio ( \mathrm{H}). Ou seja, há dois elementos diferentes presentes ( \mathrm{C} e \mathrm{H}) e os átomos estão quimicamente ligados.

Passo 5

Verificação contra as definições:
  • Não é um elemento, porque contém átomos de dois elementos diferentes ( \mathrm{C} e \mathrm{H}).
  • É uma molécula, porque é uma unidade discreta de átomos ligados covalentemente (metano é uma molécula covalente com geometria tetraédrica).
  • É um composto, porque contém átomos de pelo menos dois elementos diferentes quimicamente combinados.

Passo 6

Conclusão lógica: \mathrm{CH}_4 satisfaz simultaneamente a definição de molécula (unidade covalente discreta) e a definição de composto (mais de um elemento presente). Portanto ela pertence à categoria “compostos e moléculas”.

Resposta

Elementos: nenhum\n
Moléculas (mas não compostos): nenhum\n
Compostos (mas não moléculas): nenhum\n
Compostos e moléculas: \mathrm{CH}_4

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