Fórmula estrutural

Fórmula estrutural é a representação utilizada para demonstrar cada uma das ligações covalentes existentes entre os átomos de uma molécula.

Fórmula estrutural do medicamento esomeprazol.

Fórmula estrutural é uma das três formas de se representar um composto molecular (formado por ligações covalentes). As outras formas de representação são fórmula molecular e fórmula eletrônica de Lewis.

Veja também: Ligação covalente

1. Propriedades de uma fórmula estrutural

Entre os átomos dos elementos podem ser utilizadas ligações simples, duplas, triplas ou dativas. A ligação simples representa o compartilhamento de dois elétrons; a dupla, o compartilhamento de quatro elétrons; a tripla, de seis elétrons. Já a ligação dativa nada mais é do que uma ligação simples que ocorre entre um átomo já estável e outro que necessita de dois elétrons. Essas ligações são representadas das seguintes maneiras:

Representações das diferentes ligações covalentes na fórmula estrutural.

A fórmula estrutural de substâncias orgânicas, cujo principal elemento é o carbono, pode ser representada por meio de uma cadeia aberta (apresenta duas ou mais extremidades livres) ou fechada (quando os carbonos formam um ciclo e não apresentando extremidades livres):

Fórmulas estruturais de compostos de cadeia aberta e de cadeia fechada.

Quando a ligação é representada em forma de paus, significa que há um átomo de carbono em cada extremidade:

Representação de carbonos na fórmula estrutural.

Em uma fórmula estrutural, os hidrogênios ligados aos carbonos não são escritos de forma explícita. Para se determinar a quantidade de hidrogênios na fórmula, basta lembrar que o carbono deve realizar, obrigatoriamente, quatro ligações:

Representação dos hidrogênios na fórmula estrutural.

2. Utilização da fórmula estrutural para montar uma fórmula molecular

A montagem de uma fórmula molecular a partir de uma fórmula estrutural ocorre com maior frequência na Química Orgânica. Para isso, é fundamental saber identificar os carbonos e os hidrogênios presentes na estrutura, principalmente se a forma em paus estiver sendo utilizada.

Exemplo: Fórmula molecular da metformina

Fórmula estrutural da metformina.

Analisando a estrutura da metformina, temos:

4 átomos de carbono;
11 átomos de hidrogênio;
5 átomos de nitrogênio.

Logo, sua fórmula molecular é C₄H₁₁N₅.

Obs.: Os elementos químicos na fórmula molecular são apresentados em ordem crescente de eletronegatividade.

3. Utilização de uma fórmula molecular para construir uma fórmula estrutural

Para construir uma fórmula estrutural a partir de uma fórmula molecular, devemos levar em consideração a quantidade de ligações que cada elemento realiza. Dessa forma:

O átomo que realizar o maior número de ligações será o elemento central da fórmula;
Os outros átomos deverão ser posicionados, quando possível, nos quatro polos do átomo central (norte, sul, leste e oeste);
A colocação do tipo de ligação covalente (simples, dupla, tripla ou dativa) será feita de acordo com a necessidade do átomo que está nos polos.

Veja também: Ligação covalente dativa

Exemplo 1: Água (H₂O)

Hidrogênio: segundo a teoria do octeto, necessita de uma ligação para se tornar estável;
Oxigênio: necessita de duas ligações para se tornar estável;
O oxigênio será posicionado no centro, por realizar o maior número de ligações;
Os hidrogênios serão posicionados nos polos leste e oeste;
Cada hidrogênio deve receber uma ligação simples, respeitando sua necessidade.

Fórmula estrutural da sustância água.

Exemplo 2: Tetracloreto de carbono (CCl₄)

Hidrogênio: necessita de uma ligação para se tornar estável;
Carbono: necessita de quatro ligações para se tornar estável;
O carbono será posicionado no centro, por realizar o maior número de ligações;
Os átomos de cloro serão posicionados nos polos norte, sul, leste e oeste;
Cada cloro deve receber uma ligação simples, respeitando sua necessidade.

Fórmula estrutural química do tetracloreto de carbono.

4. Utilização de uma fórmula estrutural para construir uma fórmula eletrônica de Lewis

A fórmula eletrônica de Lewis é utilizada para demonstrar os elétrons que estão sendo compartilhados entre os átomos. Assim, em posse da fórmula estrutural, basta substituirmos as ligações (simples, dupla, tripla, etc.) por esferas, que representam os elétrons compartilhados:

Ligação simples: 2 elétrons compartilhados;
Ligação dupla: 4 elétrons compartilhados;
Ligação tripla: 6 elétrons compartilhados;
Ligação dativa: 2 elétrons compartilhados.