Como nasceu a química orgânica

A Química Orgânica surgiu quando os compostos encontrados nos seres vivos (daí o nome orgânico) passaram a ser sintetizados em laboratório. O primeiro deles foi a ureia, sintetizada em 1828 pelo químico alemão Friederich Wohler. Até então se acreditava que os compostos presentes nos seres vivos não poderiam ser preparados a partir de compostos ditos inorgânicos, como um sal. Foi justamente a partir de um sal tipicamente inorgânico, o cianato de amônio (NH4OCN), que Wohler preparou a ureia ((NH2)2C=O), um composto encontrado nos seres vivos. A reação é a seguinte: NH4OCN => (NH2)2C=O Para diferenciar esses compostos daqueles presentes em metais e seus minerais (a chamada Química Inorgânica), o ramo da Química que centra esforços em desvendar os compostos que apresentam vários átomos de C ligados entre si (as cadeias carbônicas) passou a ser chamado "Química Orgânica". É importante frisar que essa diferenciação é muito mais histórica do que conceitual.

 

Carbono

ÁTOMO DE CARBONO

O carbono é o elemento básico para o estudo da química orgânica, tema que costuma ser cobrado no Enem. Localizado no grupo 14 (família IVA), o carbono possui seis elétrons, sendo quatro destes localizados em sua camada de valência. Desta forma, o carbono, tetravalente, realiza quatro ligações covalentes para adquirir sua estabilidade química. Pode-se ligar com outros átomos de carbono, encadeando-se, para formar tipos inúmeros de cadeias. O átomo de carbono se liga a hidrogênio e, a outros elementos comuns em compostos orgânicos como o oxigênio (O), nitrogênio (N), enxofre (S), halogênios (Cl, Br, F, I), etc.

ESTRUTURA

O carbono forma estruturas tetraédricas. Nestas estruturas, o átomo de carbono localiza-se no centro de tetraedros regulares e seus ligantes ocupam os vértices. As ligações formam, entre si, ângulos de 109,5º, como ilustrado abaixo. Esta é a angulação mais estável para estruturas contendo carbono. Em cadeias cíclicas, as ligações entre carbonos apresentam ângulos inferiores a 109º5, o que as tornam mais fracas.

TIPO DE LIGAÇÃO

O carbono realiza ligações do tipo covalente com ametais (C, O, S, Cl, Br, I, F, etc.) e hidrogênio. Estas ligações podem ser do tipo σ ou π de acordo com o entrosamento de orbitais na realização da ligação. Quando essas ligações forem realizadas por interpenetração de orbitais no mesmo eixo de ligação, a ligação será do tipo σ; quando a ligação for realizada por interação de orbitais p paralelos entre si, a ligação realizada será do tipo π. 

É simples e importante prever quando dois átomos unidos por ligação covalente fazem ligação do tipo σ ou π. 

Regra:
• Ligações simples são do tipo σ
• Em ligações duplas, uma das ligações é do tipo σ e a adicional é do tipo π
• No caso de ligação tripla, uma das ligações é do tipo σ e duas são do tipo π

 

 

CLASSIFICAÇÕES DO CARBONO

O carbono pode ser classificado de acordo com o número de ligações que realiza com outros átomos de carbono. As classificações são realizadas da seguinte maneira:

• Carbono primário: liga-se a um átomo de carbono
• Carbono secundário: liga-se a dois átomos de carbono
• Carbono terciário: liga-se a três átomos de carbono
• Carbono quaternário: se liga a quatro átomos de carbono

ALOTROPIA

Na química, a palavra alotropia pode significar "maneira diferente" (o termo foi criado por Jöns Jacob Berzelius), e designa a capacidade de um elemento químico formar duas ou mais substâncias simples diferen



Por exemplo, o elemento químico Oxigênio. Pode-se organizar vários átomos de Oxigênio ( O ) para formar substâncias diferentes. O2 é o gás oxigênio, que os animais utilizam na respiração celular e também para queima (combustão), e também existe o O3, que é o chamado gás ozônio, que protege a terra dos raios ultra-violeta provenientes do Sol.

O fósforo possui diversas variedades alotrópicas, como o fósforo branco (P4) e o fósforo vermelho (P4)n .

Outro exemplo é o do Carbono (C) . Seus átomos podem se encontrar em várias formas diferentes, tendo assim, várias substâncias diferentes.

O diamante e o grafite são substâncias simples formadas apenas por carbono. A grande diferença entre eles é a maneira como os átomos ficam organizados nas moléculas. O grafite representa a forma mais estável do carbono, já o diamante, só é conseguido com pressões e temperaturas altíssimas. É até possível transformar grafite em diamante em laboratório, mas os gastos seriam muito maiores que os lucros obtidos com o diamante criado.


Então, dizemos que o grafite e o diamante são formas alotrópicas do mesmo elemento químico (carbono).

Na imagem abaixo podemos ver a estrutura atômica do grafite e diamante, respectivamente:

 

A química nos dias atuais

O que são compostos orgânicos voláteis ?

                Os compostos orgânicos voláteis,  COVs, ocorrem em ambientes fechados quando evaporam de materiais de construção, acabamentos, decoração e mobiliários. Alguns COVs  são relacionados a fontes de formaldeído- produto de madeira com resina de Ureia – e Clorofórmio – formado no atrito da água com canos de PVC.

               Há também os denominados compostos orgânicos semi-voláteis ,  COSVs, como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, constituídos de dois a seis anéis aromáticos , como o naftaleno,  fenantreno,  benzopireno e outros.

               Esses compostos podem reagir com óxidos de nitrogênio, que acabam formando compostos altamente tóxicos e perigosos.

  

Funções orgânicas

A química orgânica apresenta como uma de suas principais áreas  as funções orgânicas. Elas são, na verdade, maneiras de subdividir compostos orgânicos que apresentam certo tipo de similaridades nas suas estruturas, essas similaridades acabam por gerar propriedades semelhantes, como por exemplo: ponto de fusão, raio atômico, eletronegatividade, entre outros.

                Dentre as funções orgânicas a que mais se destaca é a dos hidrocarbonetos, eles são compostos formados exclusivamente por carbono e hidrogênio, e sua utilização se da principalmente, como combustíveis e plásticos. Muitos dos hidrocarbonetos são originários de reservas de petróleo e de gás natural.

                Aqui estão relacionadas as principais funções orgânicas:

·         Hidrocarbonetos

·         Haleto

·         Álcool

·         Enol

·         Fenol

·         Éter

·         Éster

·         Aldeído

·         Cetona

·         Ácido carboxílico

·         Aminas

·         Amida

·         Nitrocompostos

·         Nitrilas

·         Isonitrila

As origens dessa ciência

                O nascimento da química orgânica está entrelaçado ao século XVIII , mais precisamente a Revolução Industrial ocorrida na Inglaterra. Nessa época , como se sabe, as máquinas passaram a realiza atividades industriais, muitas dessas máquinas funcionavam à base de  vapor, sendo necessário, portanto, algum combustível, algo que queimasse e com essa queima provocasse calor, que em contato com alguma substância (geralmente água) gerava ,enfim, o vapor.

                O  principal combustível utilizado naquela época foi o carvão, mas a medida que sua procura aumentava sua escassez também. Como solucionar esse problema ? Simples, criando um novo composto, algo que funcionasse tão bem quanto o carvão combustível. A sociedade da época resolveu então transformar o carvão mineral em carvão coque.

                A partir daí se iniciou vários processos sintéticos, embora bem rústicos, para a obtenção de materiais a serem utilizados no comércio. Os corantes de tecidos é um bom exemplo, visto que foi amplamente utilizado e contribui significantemente para o avanço da química orgânica.

                Em 1856 o químico inglês Willian Perkin criou o primeiro corante sintético era a chamada Mauveína. Na primeira metade do século XX a química orgânica deu um enorme passo com o processo da criação de plásticos.         

Organógenos

               Os chamados elementos organógenos são os quatro elementos mais representativos da química orgânica, juntos eles formam quase todos os compostos orgânicos existentes. Eles são :

·         Carbono : faz quatro ligações covalentes.

·         Hidrogênio:  faz 1 ligação covalente, é monovalente.

·         Nitrogênio : faz 3 ligações, é trivalente.

·         Oxigênio: faz duas ligações, é bivalente.

Além destes, outros elementos também podem formar compostos orgânicos, só que em menor número- por exemplo o Enxofre (bivalente), o Fósforo(trivalente) e os halogêneos como bromo, cloro e o iodo.