\mathbf{1}^{\boldsymbol{\circ}} Questão (\mathbf{2 , 5 )}
Durante o metabolismo de alguns alimentos como a carne, feijão e marisco, organismo produz ácido úrico. Normalmente, o ácido úrico é filtrado nos rins e segue para a bexiga, de onde é excretado pela urina. Em alguns casos, por uma falha nessa filtragem ou por um excesso de produção, os rins não conseguem eliminar todo o ácido úrico. Então, parte desse ácido volta para a circulação, permanecendo no sangue. Quando em excesso no sangue, o ácido úrico cristaliza e esses cristais depositam-se nas articulações, nos tendões e nos tecidos envolventes, provocando uma doença chamada de “gota”.
a) Tomando como base a formula estrutural do ácido úrico, determine o número de ligações \pi, ligações \sigma e pares de elétrons não-ligantes.

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Determinar o número de ligações \pi, o número de ligações \sigma e o número de pares de elétrons não-ligantes (pares isolados) do ácido úrico, a partir da fórmula estrutural dada.
Informações relevantes extraídas da figura (peguei estes dados da imagem enviada):
  • Número de átomos: C=5, N=4, O=3, H=4.
  • A estrutura mostra um sistema fusionado de anéis (um anel de 6 membros e um anel de 5 membros).
  • Há três grupos carbonila (três ligações C=O desenhadas).
  • Há uma ligação dupla entre os dois átomos centrais que unem os anéis (um C=C entre os anéis).
  • Existem quatro ligações N\!-\!H visíveis (quatro hidrogênios ligados a nitrogênios).

Passo 2

Conceitos essenciais (rápida revisão didática, pra você conseguir aplicar em prova):
  • Toda ligação entre dois átomos tem uma componente \sigma (sigma). Assim, cada conexão entre átomos conta como uma ligação \sigma, independentemente de ser simples, dupla ou tripla.
  • Uma ligação dupla é formada por uma \sigma e uma \pi (uma única \pi); uma tripla tem uma \sigma e duas \pi.
  • Portanto:
    • Número de ligações \sigma = número de conexões entre átomos (cada par de átomos ligados conta uma \sigma).
    • Número de ligações \pi = número de ligações extras além da \sigma em ligações múltiplas (cada dupla adiciona 1 \pi, cada tripla adiciona 2 \pi).
  • Pares de elétrons não-ligantes (pares isolados): são os pares de elétrons que ficam em um átomo e não participam de ligações; cada par são 2 elétrons. Para contar pares, é útil calcular o total de elétrons de valência, subtrair os elétrons envolvidos em ligações e dividir o restante por 2.

Passo 3

Calcular o total de elétrons de valência do ácido úrico (contagem eletrônica básica):
  • Carbono tem 4 elétrons de valência, nitrogênio 5, oxigênio 6, hidrogênio 1.
  • Total de elétrons de valência: 5\cdot 4 + 4\cdot 5 + 3\cdot 6 + 4\cdot 1 = 20 + 20 + 18 + 4 = 62.Logo, o total de elétrons disponíveis para ligações e pares não-ligantes é \,62 elétrons.

Passo 4

Contagem das ligações \sigma (conexões entre átomos) a partir da estrutura:
  • Primeiro conte as conexões dentro dos anéis (ligações entre os átomos pesados do sistema fusionado). Um anel de 6 membros tem 6 arestas; um anel de 5 membros tem 5 arestas; ao fundir os dois anéis eles compartilham uma aresta, então o número de ligações entre os átomos pesados dentro dos anéis é 6 + 5 - 1 = 10.(essas 10 são conexões entre átomos pesados, cada uma é uma \sigma.)
  • Além disso, há 3 ligações C=O (cada uma é uma conexão C\!-\!O, contada como 1 \sigma por ligação).
  • E há 4 ligações N\!-\!H (cada H ligado a um N é uma conexão, 1 \sigma cada).
  • Somando todas as conexões (cada uma dá uma \sigma): \text{sigma} = 10\\ (\text{ligações entre átomos nos anéis}) + 3\\ (C\!=\!O) + 4\\ (N\!-\!H) = 17.çõáé
  • Conclusão: o número de ligações \sigma é \,17.
Observação didática curta: em cada ligação dupla C=O ou C=C contamos apenas uma \sigma aqui — a outra componente da dupla aparecerá ao contarmos as \pi.

Passo 5

Contagem das ligações \pi (ligações duplas vistas na estrutura):
  • Pelas observações na imagem temos:
    • Três ligações C=O → cada uma traz 1 ligação \pi: total 3 \pi.
    • Uma ligação C=C entre os anéis → 1 ligação \pi.
  • Não se vê nenhuma tripla na estrutura; todas as múltiplas são duplas acima.
  • Assim: \text{pi} = 3 + 1 = 4.
  • Conclusão: o número de ligações \pi é \,4.

Passo 6

Verificação por balanço eletrônico (garante que a contagem está consistente) — calcular os pares de elétrons não-ligantes:
  • Elétrons envolvidos em ligações: cada \sigma usa 2 elétrons, e cada \pi usa 2 elétrons. Então o total de elétrons em ligações é 2\cdot(\text{sigma} + \text{pi}) = 2\cdot(17 + 4) = 2\cdot 21 = 42\\ \text{elétrons}.é
  • Elétrons restantes (não-ligantes) = total de valência 62 menos elétrons de ligação 42: 62 - 42 = 20\\ \text{elétrons não-ligantes}.éã
  • Cada par isolado tem 2 elétrons, portanto número de pares não-ligantes: \frac{20}{2} = 10\\ \text{pares}.
Distribuição (checagem rápida e didática):
  • Os três oxigênios carbonila tipicamente têm dois pares isolados cada um → 3\times 2 = 6 pares.
  • Restam 10-6=4 pares, que correspondem a um par isolado em cada um dos quatro nitrogênios (cada nitrogênio ligado a um hidrogênio e a outros dois átomos costuma possuir um par não-ligante).
  • Essa distribuição (6 pares em O + 4 pares em N) confere com a contagem total de 10 pares e é coerente com a estrutura mostrada.

Resposta

\pi = 4
\sigma = 17
pares de elétrons não-ligantes = 10

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