Questão 02. (UNIRV-2024) Um químico, ao entrar no laboratório, se deparou com uma sustância identificada como “AMOSTRA X”. Próximo ao frasco, havia um documento com as propriedades da substância, que deveria ser usado para identificá-la. Nele, haviam as seguintes informações:
Formado por 1 átomo de carbono.
Possui formato tetraédrico.
É um hidrocarboneto saturado.
Após analisar as informações, analise as afirmativas a seguir e assinale a alternativa correta.
(A) A AMOSTRA X trata-se do metano. Esse composto possui cadeia alifática.
(B) A AMOSTRA X trata-se do metano. Esse composto possui cadeia cíclica.
(C) A AMOSTRA X trata-se do metano. Esse composto possui cadeia aromática.
(D) A AMOSTRA X trata-se do metano. Esse composto possui cadeia poliaromática.

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações sobre a “AMOSTRA X” (peguei todas do enunciado):
  • Formado por 1 átomo de carbono.
  • Possui formato tetraédrico.
  • É um hidrocarboneto saturado.
O enunciado pede: entre as alternativas (A), (B), (C) e (D), assinale a alternativa correta sobre a identidade e o tipo de cadeia da substância.

Passo 2

Interpretar “formado por 1 átomo de carbono” e “hidrocarboneto saturado”. Vou explicar conceitos úteis:
  • Hidrocarboneto saturado significa que todos os átomos de carbono fazem apenas ligações simples (ligações \sigma), ou seja, não há ligações duplas nem triplas. Exemplos clássicos: alcanos.
  • Para alcanos lineares/ramificados existe a fórmula geral \,C_nH_{2n+2}\,. Aqui n é o número de carbonos e H é o número de hidrogênios na molécula.
  • Se n=1 (isto é, 1 átomo de carbono), substituindo em \,C_nH_{2n+2}\, obtemos:
C_1H_{2\cdot1+2}=C_1H_4.
A fórmula fica \mathrm{CH_4}.
Portanto, um hidrocarboneto saturado com 1 carbono tem fórmula \mathrm{CH_4}.

Passo 3

Explicar o “formato tetraédrico” e como isso confirma a estrutura:
  • Um átomo de carbono com quatro ligações simples está híbrido do tipo sp^3. O arranjo geométrico que minimiza repulsões entre quatro pares de elétrons ligados é a geometria tetraédrica, com ângulos aproximadamente de 109{,}5^\circ.
  • A molécula \mathrm{CH_4} (metano) é justamente o exemplo clássico de carbono sp^3 com geometria tetraédrica: o carbono central ligado a quatro hidrogênios em vértices de um tetraedro.
Logo, as duas informações (" 1 carbono" e “tetraédrico”) são consistentes com a molécula \mathrm{CH_4}.

Passo 4

Agora vou explicar os tipos de cadeia citados nas alternativas, com definições simples e exemplos — isso ajuda a identificar qual rótulo cabe ao metano.
  • Cadeia alifática: são hidrocarbonetos acíclicos (ou seja, sem anéis) — podem ser lineares ou ramificados. Alcanos, alcenos e alcinos acíclicos se enquadram aqui. Exemplo: hexano \mathrm{C_6H_{14}}.
  • Cadeia cíclica: hidrocarbonetos que formam um anel (um ciclo). Podem ser saturados (cicloalcanos) ou insaturados (cicloalcenos). Exemplo: ciclohexano \mathrm{C_6H_{12}}.
  • Cadeia aromática: é um tipo especial de cadeia cíclica, plana e conjugada, que segue a regra de Hückel de aromaticidade 4n+2 elétrons \pi (com n inteiro). Exemplo clássico: benzeno \mathrm{C_6H_6}.
  • Cadeia poliaromática: moléculas formadas por dois ou mais anéis aromáticos fundidos ou conjugados (p. ex. naftaleno, antraceno).
Observação prática: se a molécula não tem anel, não pode ser cíclica, aromática nem poliaromática; ela é alifática.

Passo 5

Aplicando essas definições à molécula que já identificamos ( \mathrm{CH_4}):
  • \mathrm{CH_4} tem apenas 1 carbono ligado a quatro hidrogênios, não forma anéis. Logo não é cíclica.
  • Não há ligações duplas nem sistema conjugado de elétrons \pi; portanto não é aromática nem poliaromática.
  • Por não ter anel e por ser um alcano (hidrocarboneto saturado de ligações simples), pertence ao grupo das cadeias alifáticas.

Passo 6

Resumo lógico (passos que você pode repetir rápido na prova):
  1. Se pedem identificação e há 1 carbono + hidrocarboneto saturado → use \,C_nH_{2n+2}\, com n=1 \mathrm{CH_4}.
  2. “Tetraédrico” confirma sp^3 e quatro ligações simples.
  3. Sem anel → é alifática; sem pi → não é aromática nem poliaromática.
Dica de prova: ao ver “saturado” pense em alcanos; ao ver “tetraédrico” pense em carbono sp^3 com quatro ligações simples; se o número de carbonos for 1, a resposta costuma ser metano \mathrm{CH_4}.

Resposta

(A)

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