Sabendo que, nos ácidos oxigenados (fórmula-base: HxEOy ), os átomos de H ionizáveis estão ligados a átomos de O , formando grupos - OH e que todos os átomos de O estão ligados ao átomo de E , escreva as fórmulas estruturais dos ácidos a seguir:
i) \mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3};

Passo 1

O enunciado pede para escrever a(s) fórmula(s) estrutural(is) do ácido com fórmula molecular \mathrm{H_{2}CO_{3}}. As informações dadas que vamos usar são: \mathrm{H_{2}CO_{3}} tem \,2 átomos de hidrogênio ionizáveis e \,3 átomos de oxigênio; os hidrogênios ionizáveis estão ligados a átomos de oxigênio formando grupos -\mathrm{OH}; e todos os átomos de oxigênio estão ligados ao átomo central E (aqui o átomo E é o carbono). A tarefa é montar a ligação entre os átomos obedecendo essas regras.

Passo 2

Identifico os elementos e quantidades da fórmula \mathrm{H_{2}CO_{3}}:
  • O átomo central E é o carbono, então E=\mathrm{C}.
  • \,2 hidrogênios ionizáveis (estes irão formar -\mathrm{OH}).
  • \,3 átomos de oxigênio, todos ligados ao átomo \mathrm{C}.
    Anotei isso para usar na montagem da estrutura.

Passo 3

Relembrando as regras de valência que vamos aplicar (bem mastigado):
  • Hidrogênio ( \mathrm{H}) faz sempre \,1 ligação covalente.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}) costuma formar \,2 ligações covalentes (ou uma dupla ligação ou duas simples).
  • Carbono ( \mathrm{C}) costuma formar \,4 ligações covalentes.
    Usando isso: o carbono precisa de \,4 ligações no total. Temos \,3 oxigênios ligados a ele; se todos fossem apenas ligações simples \mathrm{C{-}O}, o carbono teria só \,3 ligações — ainda faltaria \,1 ligação. Para completar a valência do carbono sem violar que os hidrogênios estão ligados aos oxigênios (não ao carbono), o mais econômico é que um dos oxigênios forme uma ligação dupla com o carbono, isto é, um oxigênio ligado por \mathrm{C=O}. Assim o carbono terá \,4 ligações (dupla conta como 2): \,1 ligação dupla com um oxigênio + \,2 ligações simples com os outros dois oxigênios = \,4 ligações totais.

Passo 4

Agora coloque os \,2 hidrogênios ionizáveis: eles ficam ligados a dois dos oxigênios como grupos -\mathrm{OH}. Portanto a conectividade fica:
  • Carbono central ligado a três oxigênios.
  • Dois desses oxigênios são -\mathrm{OH} (ou seja, \mathrm{O} ligado a \mathrm{H} e a \mathrm{C} por ligações simples).
  • Um oxigênio está ligado ao carbono por uma ligação dupla \mathrm{C=O} (não tem H ligado a ele).
    Escrevendo isso de forma condensada, a estrutura é \mathrm{HO-C(=O)-OH}. Outra forma equivalente de escrever é \mathrm{H-O-C(=O)-O-H}; ambas mostram a mesma conectividade: duas unidades -\mathrm{OH} ligadas ao \mathrm{C} e um oxigênio \mathrm{=O}.

Passo 5

Explicando por que essa é a estrutura correta (um pouco de intuição fácil de lembrar na prova):
  • Se você tentar ligar os \,2 hidrogênios diretamente ao carbono, violaria a regra dada (os hidrogênios ionizáveis devem estar em -\mathrm{OH}).
  • Se você deixasse todos os três \mathrm{O} como ligações simples sem dupla em nenhum, o carbono ficaria com só \,3 ligações (insuficiente).
  • A presença de \mathrm{C=O} é comum em ácidos oxigenados (dá estabilidade eletrônica e respeita as valências).
    Portanto, desenhar \mathrm{HO-C(=O)-OH} respeita todas as regras e valências.

Resposta

\mathrm{HO-C(=O)-OH}

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