Química · 10.ª–12.ª classe
O que são os hidrocarbonetos?
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
| Classe | Ligações entre carbonos | Fórmula geral | Exemplo |
|---|---|---|---|
| Alcanos | simples | CnH2n+2 | metano, CH4 |
| Alcenos | uma dupla | CnH2n | eteno, C2H4 |
| Alcinos | uma tripla | CnH2n-2 | etino, C2H2 |
| Aromáticos | anel com ligações duplas alternadas | varia | benzeno, 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:
- (a) CnH2n+2 com n = 7: H = 2 × 7 + 2 = 16, logo C7H16.
- (b) CnH2n com n = 5: H = 10, logo C5H10.
- (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:
- C3H8: n = 3, 2n+2 = 8, alcano (propano).
- C2H4: n = 2, 2n = 4, alceno (eteno); não pode ser cíclico com apenas 2 carbonos.
- C2H2: 2n−2 = 2, alcino (etino).
- C6H6: tem menos hidrogénios do que um alcino de 6 C (C6H10); é o benzeno, aromático.
- 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:
- Produtos da combustão completa: CO2 e H2O. C3H8 + O2 → 3 CO2 + 4 H2O.
- Equilibre o oxigénio: 3 × 2 + 4 × 1 = 10 átomos, logo 5 O2.
- C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O.
- 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:
- Em 100 g: 82,76 g de C e 17,24 g de H.
- n(C) = 82,76 ÷ 12 = 6,897 mol; n(H) = 17,24 ÷ 1 = 17,24 mol.
- Razão H : C = 17,24 ÷ 6,897 = 2,5; logo C : H = 1 : 2,5 = 2 : 5. Fórmula empírica: C2H5 (massa 29).
- 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
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.
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