23.1 Por que existem tantos compostos de carbono? Que elemento forma o maior número de compostos? Por quê?

Passo 1

O enunciado pergunta por que existe um número tão grande de compostos de carbono e qual elemento forma o maior número de compostos. O conteúdo envolve química orgânica, em particular a capacidade de catenar e a tetravalência de átomos.

Passo 2

O átomo de carbono tem configuração eletrônica de valência
\mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^2}
e, portanto, quatro elétrons disponíveis para formar ligações. Essa tetravalência permite ao carbono ligar-se a até quatro outros átomos, podendo distribuir essas quatro ligações em hibridizações sp^3, sp^2 e sp. Essa flexibilidade geométrica gera cadeias lineares, ramificadas e anéis de diversa complexidade.

Passo 3

Além de ser tetravalente, a ligação carbono–carbono é relativamente forte e estável (energia de ligação em torno de 350\text{ kJ/mol} para ligações simples C–C). Como consequência, o carbono exibe grande capacidade de catenar—isto é, de formar longas cadeias e estruturas complexas consigo mesmo. A essas cadeias podem se adicionar outros átomos (H, O, N, halogênios etc.), multiplicando enormemente o número de compostos possíveis.

Passo 4

Outros elementos também catenam (por exemplo, silício), mas suas ligações homonucleares são mais fracas e menos estáveis do que as ligações C–C, limitando o comprimento e a variedade das cadeias. Assim, nenhum outro elemento se compara ao carbono em variedade estrutural.

Resposta

O elemento que forma o maior número de compostos é o carbono, devido à sua tetravalência e à alta estabilidade e flexibilidade de suas ligações C–C, o que lhe confere uma extraordinária capacidade de catenar e gerar estruturas muito diversas.