Dê as equações químicas globais das reações de substituição listadas a seguir.
\mathrm{H}_{3} \mathrm{C}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{3}+\mathrm{HNO}_{3}

Passo 1

O que o enunciado pede: escrever as equações químicas globais (ou seja, balanceadas, mostrando reagentes e produtos) das reações de substituição dadas. As duas reações fornecidas são:
  • \mathrm{H_3C-CH_2-CH_3} + \mathrm{HNO_3}
  • \mathrm{H_3C-CH_3} + \mathrm{Cl_2}
Informações relevantes fornecidas: os reagentes estão explícitos (propano no primeiro caso e etano no segundo). Trata-se de reações de substituição em alcanos, portanto um átomo de hidrogênio do alcano será substituído por um grupo vindo do outro reagente.

Passo 2

Conceito básico necessário (explicado passo a passo, sem jargões): em substituição radicalar de alcanos, um hidrogênio do alcano ( \mathrm{R-H}) é trocado por um fragmento \mathrm{X} proveniente do segundo reagente ( \mathrm{X-Y}), gerando o alcano substituído ( \mathrm{R-X}) e o subproduto ( \mathrm{H-Y}). A forma geral é:
\mathrm{R-H} + \mathrm{X-Y} \rightarrow \mathrm{R-X} + \mathrm{H-Y}
Aqui \mathrm{R} é a cadeia carbônica (por exemplo \mathrm{C_3H_7} para propano sem um H), \mathrm{X-Y} é a molécula que fornece o grupo que entra (por exemplo \mathrm{Cl_2} ou \mathrm{HNO_3}), e \mathrm{H-Y} é o subproduto que contém o hidrogênio removido do alcano (por exemplo \mathrm{HCl} ou \mathrm{H_2O}). Na prova geralmente basta escrever a equação global balanceada e, se relevante, mencionar isômeros formados.

Passo 3

Reação 1: nitratação (substituição por grupo nitro) de \mathrm{propano}.
Identificações:
\mathrm{H_3C-CH_2-CH_3} \equiv \mathrm{C_3H_8}
Um átomo de hidrogênio é substituído por o grupo nitro \mathrm{NO_2}, formando um nitroalcano geral \mathrm{C_3H_7NO_2}. O outro produto proveniente do ácido nítrico será \mathrm{H_2O} (essa é a equação global usual para nitratação radicalar por \mathrm{HNO_3}).
Escrevendo a equação e verificando balanço de átomos:
\mathrm{C_3H_8} + \mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{C_3H_7NO_2} + \mathrm{H_2O}
Verificação rápida (átomos):
  • C: 3 = 3
  • H: 8 + 1 = 9 e 7 + 2 = 9
  • N: 1 = 1
  • O: 3 = 2 + 1 = 3
Observação importante para a prova: na prática formam-se isômeros \mathrm{1\text{-}nitropropano} e \mathrm{2\text{-}nitropropano} (mistura de produtos), mas a equação global acima representa genericamente a formação de \mathrm{C_3H_7NO_2}.

Passo 4

Reação 2: cloração (substituição por cloro) de \mathrm{etano}.
Identificações:
\mathrm{H_3C-CH_3} \equiv \mathrm{C_2H_6}
Cloração radicalar típica: um H do alcano é substituído por \mathrm{Cl} vindo de \mathrm{Cl_2}. O subproduto é \mathrm{HCl}.
Escrevendo a equação e verificando balanço de átomos:
\mathrm{C_2H_6} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_2H_5Cl} + \mathrm{HCl}
Verificação rápida (átomos):
  • C: 2 = 2
  • H: 6 = 5 + 1 = 6
  • Cl: 2 = 1 + 1 = 2
Condições práticas (útil na prova): essa reação ocorre por via radicalar em presença de luz UV ou calor; também pode ocorrer formação de polissubstituídos se houver excesso de \mathrm{Cl_2}.

Passo 5

Resumo mental para decorar e usar em prova: transforme o alcano em sua fórmula molecular ( \mathrm{C_nH_{2n+2}}), pense que um H é trocado por \mathrm{X}, e escreva o subproduto \mathrm{H-Y} do reagente que cedeu \mathrm{X}. Sempre confira o balanço de C, H, O, N, Cl etc. antes de finalizar.

Resposta

\mathrm{C_3H_8} + \mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{C_3H_7NO_2} + \mathrm{H_2O}
\mathrm{C_2H_6} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{C_2H_5Cl} + \mathrm{HCl}

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