Forneça as estruturas dos seguintes hidrocarbonetos:
a) Butano

Passo 1

O enunciado pede: fornecer as estruturas do hidrocarboneto “butano”. Informação que temos e vamos usar:
  • O nome é “butano”.
  • A raiz “but-” diz que há 4 átomos de carbono na cadeia principal.
  • O sufixo “-ano” indica que é um alcano (hidrocarboneto saturado, apenas ligações simples).
    Não vou resolver ainda; só organizei o que o enunciado dá.

Passo 2

Entender a fórmula molecular de um alcano saturado (fórmula geral). Para alcanos vale a fórmula:
\mathrm{C_nH_{2n+2}}
onde n é o número de carbonos. Aqui temos n=4, logo a fórmula molecular do butano é
\mathrm{C_4H_{10}}.
Explicação curta: essa fórmula vem do fato de que cada carbono forma 4 ligações e numa cadeia linear saturada as extremidades têm mais hidrogênios que os carbonos internos.

Passo 3

Contar isômeros estruturais possíveis para n=4. Para quatro carbonos existem exatamente 2 isômeros de cadeia (estruturais) diferentes que obedecem a tetravalência do carbono e são alcanos saturados. Ou seja, o “butano” pode aparecer em duas formas estruturais distintas que têm a mesma fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}}.

Passo 4

Construir o primeiro isômero: n-butano (butano normal).
  • Monta-se uma cadeia linear de 4 carbonos: C1-C2-C3-C4.
  • Cada carbono deve ter 4 ligações totais. Nos carbonos terminais ( C1 e C4) há uma ligação C–C e três C–H. Nos carbonos internos ( C2 e C3) há duas ligações C–C e duas C–H.
    A fórmula condensada (fácil de escrever e memorizar) é
\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3}.
Também se pode representar por esqueleto (linha): uma linha reta com quatro vértices (cada vértice = um C).

Passo 5

Construir o segundo isômero: 2-metilpropano (nome comum: isobutano).
  • Escolhe-se uma cadeia principal de 3 carbonos (propano) e adiciona-se um grupo metil ( \mathrm{CH_3}) como ramificação no carbono 2 (carbono central).
  • Assim tem-se uma estrutura em que um carbono central liga-se a três grupos metil e a um hidrogênio.
    A fórmula condensada é
\mathrm{(CH_3)_3CH}.
Em nomenclatura IUPAC oficial esse isômero chama-se 2-metilpropano . Em desenho de esqueleto é um carbono central com três ramos saindo (forma de “T”).

Passo 6

Verificação rápida das contagens de hidrogênio para checar consistência:
  • Para \mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3}: terminais 2\times\mathrm{CH_3} dão 2\times 3=6 H e internos 2\times\mathrm{CH_2} dão 2\times 2=4 H; total 6+4=10 \mathrm{C_4H_{10}}.
  • Para \mathrm{(CH_3)_3CH}: três grupos \mathrm{CH_3} dão 3\times 3=9 H e o carbono central \mathrm{CH} 1 H; total 9+1=10 \mathrm{C_4H_{10}}.
    Ambos conferem com a fórmula molecular e respeitam a tetravalência do carbono.

Passo 7

Resumo didático (como você deve escrever rápido numa prova):
  • Diga a fórmula molecular: \mathrm{C_4H_{10}}.
  • Liste os dois isômeros com suas fórmulas condensadas e, se puder, faça um rascunho do esqueleto:
    • n-butano: \mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3} (cadeia linear de 4 C).
    • 2-metilpropano (isobutano): \mathrm{(CH_3)_3CH} (carbono central ligado a três metil).

Resposta

n-butano: \mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3} (fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}})
2-metilpropano (isobutano): \mathrm{(CH_3)_3CH} (fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}})

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