Equacione a reação de hidrogenação enérgica (adição de
) do benzeno a
catalisada com níquel.
Passo 1
O enunciado pede para “equacionar a reação de hidrogenação enérgica (adição de
) do benzeno a
catalisada com níquel”. Informações dadas e relevantes:
- Reagente:
(benzeno). - Reagente adicional:
(hidrogénio molecular), adicionado por hidrogenação. - Condições: temperatura
e catalisador (níquel). - Expressão “hidrogenação enérgica” indica que se pretende a hidrogenação completa do anel aromático (ou seja, saturação total da cadeia cíclica).
A partir disso, devemos escrever a equação química balanceada que representa a transformação ocorrendo sob essas condições.
Passo 2
Entendendo o que significa “hidrogenação” na prática (aula rápida e bem prática):
- Hidrogenação é a adição de átomos de hidrogénio às ligações múltiplas carbono–carbono. Cada par de átomos de hidrogénio provém de uma molécula
. - Para uma ligação dupla
típica, a adição de converte-a numa ligação simples e consome exatamente uma molécula de . - O benzeno é aromático e, na sua fórmula real, tem seis átomos de carbono e seis de hidrogénio:
. Para passar de a um ciclo completamente saturado (ciclano ciclohexano), precisamos aumentar o número de hidrogénios até . Portanto, precisamos de átomos de hidrogénio adicionais, ou seja, moléculas de .
Passo 3
Como traduzir isso em conta simples de balanceamento (uma forma segura de checar):
- Átomos de carbono: do lado dos reagentes temos
átomos em ; do produto queremos átomos em . Carbono já balanceado. - Átomos de hidrogénio: do lado dos reagentes temos
(no ) mais por cada . Se usarmos moléculas de isso dá , que corresponde aos átomos de H no . - Logo, a este nível de verificação a estequiometria fica:
.
Passo 4
Breve descrição passo a passo (mecanicazinha) do que ocorre na superfície do catalisador — útil para saber o que escrever na prova:
- A molécula
adsorve-se na superfície metálica do catalisador e dissocia-se em átomos de hidrogénio activos. - O benzeno também interage com a superfície metálica; os átomos de hidrogénio ligados ao metal adicionam-se sequencialmente ao anel aromático, rompendo a aromaticidade aos poucos.
- Essa hidrogenação costuma ocorrer por etapas intermediárias plausíveis:
- Cada etapa usa uma molécula de
; no total são moléculas de para chegar ao .
Passo 5
Por que são necessárias condições “enérgicas” como
e um catalisador?
- O benzeno tem uma estabilização aromática significativa; romper essa estabilidade requer energia e um catalisador para baixar a barreira energética.
- O catalisador (
) fornece uma superfície onde se dissocia e onde as espécies orgânicas são ativadas para a adição de hidrogénio. - Temperatura elevada e, frequentemente, pressão de
ajudam a acelerar a reação até a hidrogenação completa.
Passo 6
Agora escrevemos a equação final, incluindo o catalisador e a condição de temperatura na seta (toda a fórmula química e as condições em LaTeX para ficar impecável):
Passo 7
Checagem final (sempre faça na prova para evitar erros bobos):
- Carbono:
à esquerda, à direita. - Hidrogénio:
à esquerda, à direita. - Equação balanceada e compatível com a expressão “hidrogenação enérgica” (hidratação completa do anel aromático).