Questão
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
, ligações
e pares de elétrons não-ligantes.
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”.
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Determinar o número de ligações
, o número de ligações 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:
, , , . - 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
desenhadas). - Há uma ligação dupla entre os dois átomos centrais que unem os anéis (um
entre os anéis). - Existem quatro ligações
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). Assim, cada conexão entre átomos conta como uma ligação , independentemente de ser simples, dupla ou tripla. - Uma ligação dupla é formada por uma
e uma (uma única ); uma tripla tem uma e duas . - Portanto:
- Número de ligações
= número de conexões entre átomos (cada par de átomos ligados conta uma ). - Número de ligações
= número de ligações extras além da em ligações múltiplas (cada dupla adiciona 1 , cada tripla adiciona 2 ).
- Número de ligações
- 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:
Logo, o total de elétrons disponíveis para ligações e pares não-ligantes é elétrons.
Passo 4
Contagem das ligações
(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
(essas são conexões entre átomos pesados, cada uma é uma .) - Além disso, há 3 ligações
(cada uma é uma conexão , contada como 1 por ligação). - E há 4 ligações
(cada H ligado a um N é uma conexão, 1 cada). - Somando todas as conexões (cada uma dá uma
): - Conclusão: o número de ligações
é .
Observação didática curta: em cada ligação dupla
ou
contamos apenas uma
aqui — a outra componente da dupla aparecerá ao contarmos as
.
Passo 5
Contagem das ligações
(ligações duplas vistas na estrutura):
- Pelas observações na imagem temos:
- Três ligações
→ cada uma traz 1 ligação : total . - Uma ligação
entre os anéis → 1 ligação .
- Três ligações
- Não se vê nenhuma tripla na estrutura; todas as múltiplas são duplas acima.
- Assim:
- Conclusão: o número de ligações
é .
Passo 6
Verificação por balanço eletrônico (garante que a contagem está consistente) — calcular os pares de elétrons não-ligantes:
- Elétrons envolvidos em ligações: cada
usa 2 elétrons, e cada usa 2 elétrons. Então o total de elétrons em ligações é - Elétrons restantes (não-ligantes) = total de valência
menos elétrons de ligação : - Cada par isolado tem 2 elétrons, portanto número de pares não-ligantes:
Distribuição (checagem rápida e didática):
- Os três oxigênios carbonila tipicamente têm dois pares isolados cada um →
pares. - Restam
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
pares e é coerente com a estrutura mostrada.
Resposta
pares de elétrons não-ligantes