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Os compostos de carbono fundamentam os estudos da Química Orgânica. Esse elemento apresenta algumas peculiaridades se comparados aos demais existentes na natureza, por isso foi amplamente analisado pelos cientistas Archibald Scott Couper e Friedrich August Kekulé. Os estudos desses cientistas no século XIX deram origem aos postulados de Couper-Kekulé, ou simplesmente postulados de Kekulé. Os postulados de Kekulé destacam as três propriedades do carbono que explicam seu comportamento: Conteúdo deste artigo
1º Postulado: Tetravalência constante do carbono.O átomo de carbono é tetravalente, ou seja, pode realizar até quatro ligações covalentes com outros átomos, devido aos seus pares de elétrons disponíveis. Veja: H 2º Postulado: As quatro valências do carbono são iguais entre si.Não importa em que posição se encontre o átomo ligante ao carbono, o composto orgânico será sempre o mesmo. Exemplo:  Observe que nas quatro estruturas acima, as posições do Cl e do H são diferentes, no entanto, as quatro representam o mesmo composto químico: o clorofórmio, de fórmula química CHCl3. 3º Postulado: Os átomos de carbono ligam-se entre si formando estruturas estáveis, denominadas cadeias carbônicas.Essa propriedade do carbono de se ligar com outros átomos de carbono é responsável pela grande variabilidade compostos orgânicos, dessa forma, uma cadeia com 3 carbonos dá origem a um composto, com 4 carbonos, outro composto, e assim sucessivamente. Bons exemplos disso são o diamante e o grafite, compostos carbônicos de propriedades físicas e químicas muito diferentes. Outros elementos como nitrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo também apresentam essa característica, no entanto, as cadeias carbônicas ocorrem em maior número, principalmente devido à sua tetravalência. Grande parte dos compostos de carbono conhecidos são orgânicos, que, antigamente, eram definidos como substâncias que apenas poderiam ser produzidas por organismos vivos. Todavia, essa definição foi revista e modificada depois que o cientista Friedrich Wöhler sintetizou a ureia em laboratório em 1828, chegando à conclusão de que esse grupo de compostos não se originava, necessariamente, de seres vivos. A partir daí, a Química Orgânica passou a ser classificada com a ciência que estuda os compostos de carbono. Referências Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/postulados-de-kekule/ A Química Orgânica é a parte da Química que estuda os compostos do elemento carbono com propriedades características. Um exemplo muito comum no dia a dia é a proteína, que são compostos orgânicos compostos basicamente por aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas.
Além desse exemplo, podemos citar as vitaminas, lipídeos, enzimas, dentre outros. 📚 Você vai prestar o Enem? Estude de graça com o Plano de Estudo Enem De Boa 📚 A química apresenta 5 grupos bastante distintos entre si, sendo eles: I) Química inorgânica: estudos dos compostos químicos formados por metais, ametais ou hidrogênio. Como exemplo de um composto inorgânico podemos citar o monóxido de
carbono (CO), a água oxigenada ou peróxido de hidrogênio (H2O2), dentre outros. II) Química orgânica: estudo dos compostos formados por carbono e outros compostos, como os hidrogenados, os oxigenados, os nitrogenados e halogenados. III) Bioquímica: estudo da composição e reações químicas que ocorrem entre substâncias encontradas nos organismos
biológicos. Como exemplo, podemos citar os carboidratos que são utilizados para a produção de energia na forma de ATP nos seres vivos. Temos também o amido como exemplo, sacarose, maltose, dente outros. IV) Físico-química: estudo dos aspectos
energéticos dos sistemas químicos nas escalas atômica, molecular e macroscópica. Como exemplo podemos citar as soluções, onde aplica-se cálculos de diferentes concentrações de soluções bastante utilizadas nas indústrias e laboratórios. Além disso, há também a termoquímica, onde temos reações químicas e transformações físicas relacionados a troca de energia com liberação ou absorção de calor, ocasionando na mudança de temperatura no meio. V) Química analítica: estudo da composição, estrutura e quantidade relativa dos componentes de um material. Cada um desses grupos tem um foco de estudo e nesse artigo iremos apresentar os principais tópicos relacionados à química orgânica. O que é Química Orgânica?A primeira vez que os seres humanos utilizaram compostos orgânicosfoi com a descoberta do fogo, uma vez que praticamente tudo o que sofre combustão é um composto orgânico. Substâncias orgânicas têm sido usadas desde a Antiguidade. Ainda na Pré-História, o álcool etílico era obtido a partir da reação de fermentação do suco de uva, e o vinagre era obtido a partir da oxidação do vinho. O termo Química Orgânica foi empregado pela primeira vez em 1777 pelo químico sueco Torbern Olof Bergman. Segundo Bergman, os compostos orgânicos incluem substâncias de organismos vivos, enquanto que os compostos inorgânicos incluem substâncias do reino mineral. No final do século XVIII e início do século XIX acreditava-se na teoria da força vital formulada por Jöns Jacob Berzelius, que dizia que os compostos orgânicos só poderiam ser produzidos por organismos vivos (animais e vegetais). Após diversas tentativas, em 1828, Friedrich Wöhler conseguiu obter a ureia, substância encontrada na urina e no sangue. Para isso, ele aqueceu cianato de amônio, que é um composto inorgânico. Isso acabou com a teoria da força vital. A reação de obtenção da ureia está mostrada abaixo: Após o êxito deste experimento, diversas outras substâncias orgânicas foram obtidas. Percebeu-se, então, que a definição de Bergman para a Química Orgânica era inadequada. Uma nova definição foi proposta pelo químico alemão Friedrich August Kekulé: “Química Orgânica é o ramo da Química que estuda os compostos do carbono”. Praticamente todo composto orgânico contém carbono, porém, nem todo composto que contém carbono é orgânico. Por exemplo, o dióxido de carbono (CO2), o ácido carbônico (H2CO3) e o grafite não são compostos orgânicos. O que se estuda em química orgânica?A Química Orgânica estuda a estrutura, as propriedades, a composição, as reações e síntese de compostos orgânicos. Esses compostos, além do carbono, podem conter outros átomos, como o hidrogênio, o oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre e halogênios. A fim de compreender melhor a estrutura dos compostos orgânicos, lembraremos o número de ligações covalentes que cada um dos elementos mencionados acima deve fazer (de acordo com a Teoria do Octeto): 📚 Você vai prestar o Enem? Estude de graça com o Plano de Estudo Enem De Boa 📚 Características das Moléculas OrgânicasOs compostos orgânicos apresentam em sua constituição quatro elementos fundamentais, denominados elementos organógenos: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N). Compostos orgânicos, por serem compostos de C e H, sofrem combustão. A queima completa desses compostos produz CO2 e H2O; a incompleta produz CO; e a parcial produz fuligem (C). A reação geral de combustão completa de uma substância que contenha C e H ou C, H e O, é: Composto orgânico + O2 → CO2 + H2O A maioria dos compostos orgânicos apresentam apenas ligações covalentes. Por isso, as forças de atração intermoleculares predominantes são as forças de dipolo instantâneo – dipolo induzido. Também exibem forças de atração entre dipolos permanentes, como as pontes de hidrogênio. Em geral, os compostos orgânicos são pouco estáveis quando estão em contato com agentes externos, como temperatura, pressão, ácidos concentrados, dentre outros. Quando aquecidos, a maior parte desses compostos sofre combustão completa, incompleta ou carbonização. Os compostos orgânicos, por serem moleculares, geralmente apresentam pontos de fusão e ebulição baixos. A maioria dos sólidos são facilmente fusíveis. Como os átomos presentes nesses compostos apresentam uma diferença de eletronegatividade muito pequena, as ligações são praticamente apolares. Por isso, esses compostos são, em geral, solúveis em solventes apolares e insolúveis em solventes polares, como a água. A velocidade das reações orgânicas da maior parte das substâncias moleculares e que apresentam elevada massa molar é lenta. Necessitam, por isso, do uso de catalisadores. O aumento da velocidade da reação por meio do aumento da temperatura deve ser cuidadoso, já que compostos orgânicos podem degradar a temperaturas altas. Características do Átomo de Carbono: Postulados de Kekulé🎓 Você ainda não sabe qual curso fazer? Tire suas dúvidas com o Teste Vocacional Grátis do Quero Bolsa 🎓 Representação das Cadeias CarbônicasOutra forma de representar uma cadeia carbônica é por meio de traços. Nesse caso, não aparecem nem os átomos de carbono e nem os de hidrogênio ligados aos carbonos. Nessa forma de representação, a cadeia é representada na forma de ziguezague. As pontas nas extremidades da cadeia (no caso de ligação simples) correspondem ao grupo CH3. A junção de dois trações (ligação dupla) na extremidade da cadeia corresponde ao grupo CH2 (no meio da cadeia seria CH). A junção de três traços (ligação tripla) na extremidade da cadeia corresponde ao grupo CH (no meio da cadeia seria C). A junção de quatro traços corresponde a um carbono quaternário (ligado a outros quatro átomos de carbono). Exemplos: Classificação dos CarbonosOs carbonos são classificados de acordo com os átomos a ele ligados ou de acordo com o tipo de ligação e com o tipo de hibridização. De acordo com os átomos a ele ligadosPodemos classificar o átomo de carbono em uma cadeia com base no número de átomos de carbono ligados diretamente a esse átomo:
Exemplo: De acordo com o tipo de ligação (sigma – σ e pi – π) e com o tipo de hibridizaçãoA ligação do tipo sigma ocorre para carbonos que realizam ligações simples e dupla entre qualquer átomo da molécula. A ligação pi ocorre nos casos em que o carbono realiza ligação dupla e tripla, sendo que na ligação tripla temos a ocorrência de 2 ligações pi, enquanto que na ligação dupla temos a presença de uma ligação sigma e uma ligação pi. A tabela abaixo mostra os esquemas de como isso acontece, mostrando também o tipo de hibridização do átomo de carbono, assim como exemplo de cada caso. Classificação das Cadeias CarbônicasA classificação das cadeias carbônicas é feita seguindo os critérios abaixo: Fechamento da cadeia carbônica
Disposição da cadeia carbônica
OBSERVAÇÃO: Não confundir ramificação com grupo lateral. O grupo lateral é só um grupamento químico, não forma uma segunda cadeia, como ocorre no caso da ramificação. Observe os exemplos a seguir: Saturação da cadeira carbônica
Natureza da cadeia carbônica
Compostos AromáticosCadeias aromáticas são aquelas que possuem pelo menos um anel benzênico. O composto mais simples que esse anel apresenta é o benzeno (C6H6). O círculo dentro do hexágono mostra o fenômeno estrutural que ocorre nesses compostos: a ressonância, que consiste na deslocação das ligações π ao longo de todo o anel, formando duas nuvens eletrônicas (uma superior, e outra inferior) que recobrem o anel aromático. Os compostos aromáticos são classificados em: Compostos aromáticos mononucleares ou mononucleadosSão aqueles que contêm um único anel benzênico.
Compostos aromáticos polinucleares ou polinucleadosSão aqueles que contêm vários anéis benzênicos, subdivididos em: Polinucleares isoladosOcorre quando os anéis não compartilharem átomos de carbono. Exemplo: Polinucleares condensadosOcorre quando os anéis compartilharem átomos de carbono. Exemplo: O que são Funções Orgânicas?Na Química Orgânica, assim como na Inorgânica, as substâncias tendem a ser agrupadas de acordo com suas propriedades químicas, que são consequência de características estruturais comuns. Cada função orgânica é caracterizada por um grupo funcional. Com o desenvolvimento da Química Orgânica, foram estabelecidas regras para a nomenclatura das funções orgânicas a fim de evitar confusões. Essas regras foram desenvolvidas pela IUPAC e é considerada a nomenclatura oficial. Entretanto, algumas substâncias são mais conhecidas pelo seu nome comum, conhecida como nomenclatura usual. 🎯 Simulador de Notas de Corte Enem: Descubra em quais faculdades você pode entrar pelo Sisu, Prouni ou Fies 🎯 Nomenclatura IUPACA nomenclatura de substâncias formadas por cadeia aberta contém três partes:
A tabela abaixo mostra um esquema de como montar o nome de compostos orgânicos de cadeia aberta: Exemplos: Para compostos cíclicos, segue a mesma regra de nomenclatura acima, porém deve-se adicionar o prenome ciclo. Exemplo: Principais compostos orgânicosA química orgânica se divide em 4 principais grupos de acordo com os grupos funcionais que a cadeia carbônica apresenta, sendo eles: I) Funções hidrogenadas: são as cadeias que apresentam na sua composição apenas carbono e hidrogênio. II) Funções oxigenadas: nesse caso, além de carbono e hidrogênio, outro componente presente na cadeia é o oxigênio. Os grupos funcionais são o álcool, cetona, éter, éster, aldeído, ácido carboxílico e os fenóis. III) Funções nitrogenadas: compostos que apresentam na sua cadeia o carbono, hidrogênio e nitrogênio, sendo que as principais funções orgânicas são as aminas, amidas, nitrilas e nitrocompostos. IV) Funções halogenadas: nesse caso, os principais compostos são o carbono, hidrogênio e algum haleto, que pode ser o flúor, cloro, bromo, iodo e astato. 🎓 Você ainda não sabe qual curso fazer? Tire suas dúvidas com o Teste Vocacional Grátis do Quero Bolsa 🎓 Exercício de fixação UERJ/2000 Na fabricação de tecidos de algodão, a adição de compostos do tipo n-haloamina confere a eles propriedades biocidas, matando até bactérias que produzem mau cheiro. O grande responsável por tal efeito é o cloro presente nesses compostos. A cadeia carbônica da n-haloamina acima representada pode ser classificada como: A homogênea, saturada, normal. B heterogênea, insaturada, normal. C heterogênea, saturada, ramificada. D homogênea, insaturada, ramificada. Por que o carbono forma tantos compostos?Devido ao seu baixo raio atômico, o carbono é capaz de formar diversas cadeias carbônicas, possibilitando a criação de diversos compostos, como é o exemplo dos combustíveis derivados de petróleo, formados, em sua maioria, por átomos de carbono e hidrogênio.
Qual o motivo que justifica a existência de um número tão grande de compostos de carbono e?A razão pela qual existe um número tão elevado de compostos de carbono é: a) O carbono reage vigorosamente com muitos elementos. b) O átomo de carbono tem uma valência variável. c) Os átomos de carbono podem unir-se formando cadeias.
Porque o átomo de carbono pode formar uma imensa variedade de compostos orgânicos?O átomo de carbono é considerado especial pela sua capacidade em formar ligações com outros átomos e dar origem a longas cadeias carbônicas. Tudo se deve à tetravalência do carbono, ele pode se unir formando quatro ligações, sendo que os átomos participantes podem ser de carbono ou de outros elementos.
Por que existem tantos compostos orgânicos?Resposta. O carbono apresenta quatro elétrons em sua camada de valência, isso significa que ele pode formar quatro ligações, sendo assim pode se unir a outros átomos como: H, O, N, Cl.
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Qual a explicação para o carbono formar um enorme número de compostos?
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