Química orgânica: veja o que é, história e resumo

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História da química orgânica

A primeira vez que os seres humanos utilizaram compostos orgânicos foi 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:

A partir do 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.

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O que se estuda em química orgânica?

A química orgânica é a área que estuda os compostos do carbono, suas propriedades, estruturas, classificações e reações. O foco está nas moléculas que formam a base da vida e em substâncias utilizadas na indústria, como plásticos, medicamentos e combustíveis.

Entre os principais conteúdos estudados estão:

• Estrutura e ligação dos compostos orgânicos: como os átomos de carbono se organizam em cadeias lineares, ramificadas ou cíclicas, e como ocorrem as ligações simples, duplas e triplas
• Cadeias carbônicas: tipos de cadeias, saturadas ou insaturadas, e suas variações estruturais
• Funções orgânicas: grupos de átomos que definem as propriedades e reatividade das moléculas, como álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e aminas
• Nomenclatura: regras para nomear compostos orgânicos de forma sistemática, seguindo padrões da IUPAC
• Reações orgânicas: estudo dos mecanismos de transformação de moléculas, incluindo adição, substituição, eliminação e oxidação
• Isomeria: análise de compostos com mesma fórmula molecular, mas estruturas ou orientações diferentes, como isomeria estrutural e geométrica
• Aplicações: utilização de compostos orgânicos em alimentos, medicamentos, cosméticos, combustíveis e materiais sintéticos

Princípios da química orgânica

A química orgânica baseia-se em conceitos que permitem compreender a estrutura, a reatividade e as propriedades dos compostos de carbono. Veja os princípios fundamentais dessa área:

• Estrutura molecular: a disposição dos átomos de carbono e seus ligantes determina a forma e as propriedades da molécula
• Hibridação do carbono: o carbono pode se hibridar em sp³, sp² ou sp, influenciando a geometria e a ligação com outros átomos
• Formação de cadeias e anéis: os átomos de carbono podem se unir em cadeias lineares, ramificadas ou cíclicas, criando diferentes compostos orgânicos
• Funções orgânicas: grupos de átomos específicos definem propriedades químicas e comportamentos reativos das moléculas
• Isomeria: moléculas com a mesma fórmula molecular podem apresentar estruturas ou disposições espaciais diferentes, alterando suas propriedades
• Reatividade química: cada composto orgânico segue regras de reação específicas, como adição, substituição, eliminação e oxidação

Esses princípios orientam a identificação, classificação e estudo das substâncias orgânicas, permitindo compreender tanto processos biológicos quanto aplicações industriais e tecnológicas.

Subdivisões da química orgânica

Dividida em áreas específicas que facilitam o estudo dos compostos de carbono, a química orgância apresenta as seguintes subdivisões:

• Química de hidrocarbonetos: estuda compostos formados apenas por carbono e hidrogênio, incluindo alcanos, alcenos, alcinos e aromáticos
• Química de funções oxigenadas: analisa álcoois, éteres, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres, focando em suas propriedades e reações
• Química de funções nitrogenadas: envolve aminas, amidas, nitrocompostos e outros derivados do nitrogênio
• Química de polímeros: estuda macromoléculas formadas pela repetição de unidades monoméricas, como plásticos, borrachas e fibras sintéticas
• Química bioorgânica: examina compostos orgânicos presentes em sistemas biológicos, como carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos
• Química organometálica: trata de compostos que possuem ligações entre carbono e metais, importantes em catálise e síntese química

Reações da química orgânica

As reações da química orgânica envolvem a transformação de compostos de carbono em outras substâncias, seguindo mecanismos específicos. Cada tipo de composto orgânico apresenta padrões de reatividade que permitem prever produtos e aplicar esses processos em diferentes contextos, como indústria, biologia e síntese de materiais.

Saiba quais são as principais reações:

• Reações de adição: ocorrem quando átomos ou grupos se ligam a uma molécula insaturada, como nos alcenos e alcinos
• Reações de substituição: um átomo ou grupo funcional é substituído por outro, comum em haletos orgânicos e aromáticos
• Reações de eliminação: uma molécula perde átomos ou grupos, formando ligações duplas ou triplas
• Reações de oxidação e redução: alteram o estado de oxidação dos átomos de carbono, modificando a composição do composto
• Reações de condensação: duas moléculas se unem com eliminação de uma pequena molécula, como água ou álcool
• Reações de hidrólise: quebram moléculas complexas em compostos menores por meio da ação da água

Aplicações da química orgânica

A aplicação da química orgânica se estende para diferentes setores da indústria e da pesquisa científica, devido à sua relação com os compostos de carbono, que são fundamentais para a vida e para materiais sintéticos.

Conheça as principais aplicações:

• Indústria farmacêutica: síntese de medicamentos, vacinas e suplementos, permitindo o desenvolvimento de tratamentos para diversas doenças
• Alimentos e bebidas: produção de conservantes, aromatizantes, corantes e aditivos que garantem sabor, cor e conservação dos produtos
• Cosméticos e higiene pessoal: elaboração de sabonetes, shampoos, cremes, perfumes e loções, baseados em compostos orgânicos
• Combustíveis e energia: produção de gasolina, diesel, etanol, plásticos e lubrificantes a partir de compostos orgânicos
• Materiais sintéticos: desenvolvimento de polímeros, borrachas, fibras têxteis e plásticos com propriedades específicas
• Agroquímicos: fabricação de fertilizantes, pesticidas e herbicidas que aumentam a produtividade agrícola

Qual a importância da química orgânica?

O estudo da química orgância é fundamental para compreender a composição, a estrutura e as reações dos compostos de carbono, que são a base de todos os seres vivos e de muitos produtos utilizados pela sociedade. Ela ainda permite explicar processos biológicos, como a formação de proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos, essenciais para a vida.

Além disso, trata-se de uma área central na indústria e na tecnologia. Conforme mencionado, ela orienta a produção de medicamentos, combustíveis, plásticos, cosméticos e alimentos, contribuindo para o desenvolvimento econômico e científico. O estudo dessa área também é essencial para inovações em materiais sintéticos, energia e agroquímicos.

No contexto educacional e científico, compreender a química orgânica auxilia na interpretação de fenômenos químicos, no desenvolvimento de novos compostos e na aplicação prática de conhecimentos em química, biologia, engenharia e saúde.

Quais as diferenças entre química orgânica e inorgânica?

A química orgânica estuda os compostos que contêm carbono, principalmente aqueles formados por ligações com hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outros elementos. Ela foca em estruturas, funções e reações de moléculas que constituem os seres vivos e produtos sintéticos, como medicamentos, plásticos e combustíveis.

Já a química inorgânica estuda os compostos que, em geral, não possuem carbono em sua estrutura, como sais, óxidos, ácidos e metais. Essa área analisa propriedades físicas e químicas, reatividade e aplicações de substâncias presentes em minerais, materiais de construção, catalisadores e processos industriais.

De modo geral, a principal diferença está na presença do carbono: a química orgânica centra-se em compostos de carbono, enquanto a química inorgânica estuda os demais elementos da tabela periódica e suas combinações. Ambas são complementares e essenciais para a compreensão da química e de suas aplicações no cotidiano e na indústria.

Curiosidades sobre química orgânica

Confira algumas curiosidades relacionadas à química orgânica:

• Diversidade de compostos: existem milhões de compostos orgânicos conhecidos, devido à capacidade do carbono de formar diferentes tipos de ligações e estruturas
• Origem histórica: até o século XIX, acreditava-se que os compostos orgânicos só poderiam ser produzidos por seres vivos; a síntese da ureia em laboratório, em 1828, mudou essa visão
• Presença na vida: todos os seres vivos são formados por compostos orgânicos, como proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos
• Importância industrial: a química orgânica é essencial para a produção de plásticos, medicamentos, combustíveis, cosméticos e alimentos
• Isomeria: pequenas mudanças na estrutura de uma molécula podem gerar compostos diferentes, com propriedades físicas e químicas distintas
• Alótropos do carbono: o carbono pode existir em formas diferentes, como diamante, grafite e grafeno, cada uma com características específicas

Saiba mais sobre as características do carbono

O carbono é um elemento químico essencial para a vida, identificado pelo símbolo C e número atômico 6. Ele pertence ao grupo 14 da tabela periódica e apresenta quatro elétrons na camada de valência, o que permite formar até quatro ligações covalentes com outros átomos. Essa capacidade de ligação faz do carbono a base da química orgânica, sendo capaz de criar moléculas simples, como o metano (CH₄), e estruturas complexas, como proteínas, carboidratos e ácidos nucleicos.

Existente em diferentes formas alotrópicas, como o diamante, o grafite e o grafeno, cada forma do carbono conta com propriedades físicas distintas devido à forma como os átomos estão organizados.

 Além disso, o carbono é capaz de formar cadeias lineares, ramificadas e cíclicas, o que contribui para a grande variedade de compostos orgânicos. Ele também participa de ligações com outros elementos, principalmente hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre, formando moléculas fundamentais para os seres vivos e para a indústria química.

No estado natural, pode ser encontrado em combustíveis fósseis, minerais e na atmosfera, na forma de dióxido de carbono (CO₂). 

Cadeias carbônicas

As cadeias carbônicas são estruturas formadas pela ligação de átomos de carbono entre si. Elas constituem a espinha dorsal das moléculas orgânicas e determinam as propriedades dos compostos.

 Existem diferentes tipos de cadeias, classificadas quanto à forma e à ligação entre os átomos de carbono.

Quanto à forma, as cadeias podem ser:

• Lineares: os átomos de carbono estão ligados em sequência, sem ramificações
• Ramificadas: apresentam uma ou mais cadeias laterais ligadas à cadeia principal
• Cíclicas: formam um anel, podendo ser simples ou apresentar múltiplas ligações

Quanto ao tipo de ligação, as cadeias podem ser:

• Saturadas: apresentam apenas ligações simples entre os carbonos
• Insaturadas: contêm uma ou mais ligações duplas ou triplas, como nos alcenos e alcinos

O estudo das cadeias carbônicas é essencial para entender a diversidade dos compostos orgânicos, pois pequenas mudanças na estrutura podem alterar as propriedades químicas e físicas das moléculas. 

Relembre as ligações covalentes

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):