Química · 10.ª–12.ª classe

O que são os hidrocarbonetos?

  • 7 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
  • Atualizado em

Resposta curta

Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados apenas por átomos de carbono e de hidrogénio. Dividem-se em alcanos (ligações simples, CnH2n+2), alcenos (uma ligação dupla, CnH2n), alcinos (uma ligação tripla, CnH2n-2) e aromáticos, como o benzeno. São a base do petróleo e do gás natural.

Definição e características

Um hidrocarboneto contém somente carbono (C) e hidrogénio (H). O carbono forma sempre 4 ligações, o que permite cadeias longas, ramificadas ou fechadas em anel. Como as ligações C–C e C–H são pouco polares, os hidrocarbonetos são, em geral, apolares: não se dissolvem na água, mas dissolvem-se noutros compostos apolares, e são menos densos do que a água.

Classificação

ClasseLigações entre carbonosFórmula geralExemplo
AlcanossimplesCnH2n+2metano, CH4
Alcenosuma duplaCnH2neteno, C2H4
Alcinosuma triplaCnH2n-2etino, C2H2
Aromáticosanel com ligações duplas alternadasvariabenzeno, C6H6

Os cicloalcanos (alcanos em anel) seguem a fórmula CnH2n, igual à dos alcenos. Os hidrocarbonetos de cadeia aberta dizem-se acíclicos; os que têm anel chamam-se cíclicos.

Nomes dos primeiros termos

O prefixo indica o número de carbonos da cadeia principal: 1 met-, 2 et-, 3 prop-, 4 but-, 5 pent-, 6 hex-, 7 hept-, 8 oct-, 9 non-, 10 dec-. O sufixo indica a classe: -ano, -eno, -ino. Assim, C3H8 é o propano e C2H4 é o eteno.

Definição formal vs. explicação simples

Formalmente: compostos binários de C e H. Em linguagem simples: moléculas feitas só de "esqueletos" de carbono cobertos de hidrogénio. Se aparecer oxigénio, azoto ou halogéneos, já não é um hidrocarboneto (é, por exemplo, um álcool ou um haleto de alquilo).

Propriedades gerais

  • Pontos de fusão e de ebulição crescem com o tamanho da cadeia: os quatro primeiros alcanos são gases à temperatura ambiente; os intermédios são líquidos; os grandes são sólidos.
  • Ardem em presença de oxigénio, libertando energia; por isso são combustíveis.
  • Alcenos e alcinos são mais reativos que os alcanos, por causa das ligações múltiplas.

Exemplos do quotidiano

  • Gás de botija: é sobretudo uma mistura de propano e butano (C4H10), usada nos fogões.
  • Gasolina e gasóleo: misturas de hidrocarbonetos obtidos do petróleo, um recurso importante para a economia de Angola.
  • Parafina das velas: hidrocarbonetos sólidos de cadeia longa.
  • Etino (acetileno): usado em soldadura.
  • Eteno: produz-se em grande escala para fabricar plásticos, como o polietileno dos sacos.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Fórmula molecular pela fórmula geral

Enunciado: Escreva a fórmula molecular de (a) um alcano com 7 carbonos; (b) um alceno com 5 carbonos; (c) um alcino com 4 carbonos.

Resolução:

  1. (a) CnH2n+2 com n = 7: H = 2 × 7 + 2 = 16, logo C7H16.
  2. (b) CnH2n com n = 5: H = 10, logo C5H10.
  3. (c) CnH2n-2 com n = 4: H = 8 − 2 = 6, logo C4H6.

Resposta: C7H16; C5H10; C4H6. Verificação: o heptano é o alcano de 7 C e o pent-1-eno é um dos alcenos de 5 C.

Exemplo 2 — Classificar a partir da fórmula

Enunciado: Classifique C3H8, C2H4, C2H2, C6H6 e C8H18.

Resolução:

  1. C3H8: n = 3, 2n+2 = 8, alcano (propano).
  2. C2H4: n = 2, 2n = 4, alceno (eteno); não pode ser cíclico com apenas 2 carbonos.
  3. C2H2: 2n−2 = 2, alcino (etino).
  4. C6H6: tem menos hidrogénios do que um alcino de 6 C (C6H10); é o benzeno, aromático.
  5. C8H18: n = 8, 2n+2 = 18, alcano (octano).

Resposta: alcano; alceno; alcino; aromático; alcano. Verificação: os alcanos têm sempre o número máximo de hidrogénios para o seu número de carbonos.

Exemplo 3 — Combustão completa do propano

Enunciado: Escreva a equação da combustão completa do propano e calcule a massa de CO2 que se obtém a partir de 44 g de propano. (M(C3H8) = 44 g/mol; M(CO2) = 44 g/mol.)

Resolução:

  1. Produtos da combustão completa: CO2 e H2O. C3H8 + O2 → 3 CO2 + 4 H2O.
  2. Equilibre o oxigénio: 3 × 2 + 4 × 1 = 10 átomos, logo 5 O2.
  3. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O.
  4. n(C3H8) = 44 ÷ 44 = 1 mol; forma-se 3 mol de CO2; m = 3 × 44 = 132 g.

Resposta: 132 g de CO2. Verificação: o carbono conserva-se: 1 mol de propano tem 3 mol de C e 3 mol de CO2 têm 3 mol de C.

Exemplo 4 — Nível de exame: fórmula a partir da composição

Enunciado: Um hidrocarboneto tem 82,76 % de carbono e 17,24 % de hidrogénio em massa, e massa molar 58 g/mol. Determine a fórmula molecular.

Resolução:

  1. Em 100 g: 82,76 g de C e 17,24 g de H.
  2. n(C) = 82,76 ÷ 12 = 6,897 mol; n(H) = 17,24 ÷ 1 = 17,24 mol.
  3. Razão H : C = 17,24 ÷ 6,897 = 2,5; logo C : H = 1 : 2,5 = 2 : 5. Fórmula empírica: C2H5 (massa 29).
  4. 58 ÷ 29 = 2; fórmula molecular: C4H10.

Resposta: C4H10 (butano). Verificação: M = 4 × 12 + 10 × 1 = 58 g/mol e é alcano (2 × 4 + 2 = 10).

Erros e confusões frequentes

  • Chamar hidrocarboneto a qualquer composto orgânico. Só C e H.
  • Confundir alceno com cicloalcano: ambos têm CnH2n, mas só o alceno tem ligação dupla.
  • Aplicar CnH2n+2 a alcenos e alcinos. Essa é só a fórmula dos alcanos.
  • Esquecer que o carbono faz 4 ligações ao desenhar ou contar hidrogénios.
  • Pensar que os hidrocarbonetos se dissolvem na água. São apolares.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Escreva a fórmula molecular do alcano com 10 carbonos e do alcino com 6 carbonos.

Ver solução

Alcano: 2 × 10 + 2 = 22, C10H22. Alcino: 2 × 6 − 2 = 10, C6H10.

2Exercício 2

Um alceno tem 14 átomos de hidrogénio. Quantos carbonos tem e qual é a fórmula?

Ver solução

Em CnH2n, 2n = 14, logo n = 7. Fórmula: C7H14.

3Exercício 3

Equilibre e calcule: a combustão completa do metano, CH4. Que massa de CO2 se forma a partir de 16 g de metano? (M(CH4) = 16 g/mol; M(CO2) = 44 g/mol.)

Ver solução

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O. n(CH4) = 16 ÷ 16 = 1 mol, forma-se 1 mol de CO2: 44 g.

4Exercício 4

Um composto tem fórmula C5H12. Pode ser alceno? Justifique e classifique.

Ver solução

Um alceno de 5 C tem C5H10. C5H12 segue 2n+2 = 12, logo é um alcano (pentano ou um isómero).

5Exercício 5

Num quarto fechado, um fogão a gás de botija arde com pouco ar. Que perigo existe e porquê?

Ver dica

Pense nos produtos de uma combustão incompleta.

Ver solução

Com oxigénio insuficiente, a combustão é incompleta e forma-se monóxido de carbono (CO), gás tóxico, incolor e inodoro, e também fuligem (carbono). Deve ventilar-se sempre o espaço onde se queima gás.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos?

Os hidrocarbonetos só têm C e H. Os outros compostos orgânicos, como álcoois, ácidos carboxílicos ou aminas, têm também O, N ou outros elementos.

Onde se aplicam os hidrocarbonetos na prática?

Como combustíveis (gás de botija, gasolina, gasóleo), como solventes e como matéria-prima para plásticos, tintas e muitos outros materiais.

Que erros os estudantes cometem sobre hidrocarbonetos?

Confundir as fórmulas gerais, tomar CnH2n só como alceno e esquecer que os cicloalcanos têm a mesma fórmula.

Resumo

  • Hidrocarbonetos: compostos só de carbono e hidrogénio.
  • Alcanos CnH2n+2; alcenos CnH2n; alcinos CnH2n-2; aromáticos como o benzeno, C6H6.
  • O nome combina prefixo (n.º de C) e sufixo (-ano, -eno, -ino).
  • São apolares, insolúveis na água e ardem libertando energia.
  • A combustão incompleta produz monóxido de carbono, tóxico.

Onde aprofundar

  • O manual de Química da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • A nomenclatura orgânica recomendada pela IUPAC.
  • OpenStax Chemistry (em inglês), capítulo de química orgânica.

Continue a estudar

10.ª–12.ª classe7 min

Como dar nome a hidrocarbonetos pela IUPAC?

Para dar nome a um hidrocarboneto pela IUPAC: encontre a cadeia principal (a mais longa, que inclua a ligação múltipla), numere-a para dar os menores números à ligação…

4 exemplos5 exercícios com solução

10.ª–12.ª classe10 min

O que é o petróleo e a sua refinação?

O petróleo é uma mistura natural e muito complexa de hidrocarbonetos (compostos de carbono e hidrogénio), formada ao longo de milhões de anos a partir de matéria…

4 exemplos5 exercícios com solução

7.ª–9.ª classe10 min

Quais são os estados físicos da matéria?

Os estados físicos da matéria que se estudam na escola são três: sólido, líquido e gasoso. Distinguem-se pela forma, pelo volume e pela organização das partículas. Em…

4 exemplos5 exercícios com solução

Ver tudo de Química · Capítulo: Química orgânica: introdução