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This content introduces the fundamental concepts of organic chemistry, focusing on carbon-based compounds that form the basis of most matter around us, including living organisms. It explains the historical shift in understanding organic compounds and details the unique properties of carbon that enable the formation of diverse molecular structures.
O papel, a madeira, os plásticos, os animais, as plantas, as frutas e inclusive o próprio corpo humano.
Quase tudo ao nosso redor possui uma característica em comum:
suas estruturas são formadas por cadeias carbônicas.
Nesse vídeo nós vamos te introduzir ao estudo da química orgânica, que é o ramo da química
que estuda os compostos formados majoritariamente pelas cadeias carbônicas, ou seja,
conjuntos de átomos ligados entre si, sendo o carbono o elemento principal.
Você já ouviu falar no nome “Teoria da Força Vital”?
Nome impactante não é?
Mas o que ele tem a ver com química orgânica?
Até metade do século XVIII, a Teoria da Força Vital dizia que os compostos orgânicos,
como o etanol e a glicose, eram somente produzidos pelos organismos vivos, e os compostos inorgânicos,
como a água e os metais, são originários de matéria não-viva,
os quais pertenciam ao Reino Mineral.
Porém, em 1828, o químico alemão Friedrich Wöhler sintetizou a ureia, presente na urina de animais
em seu laboratório a partir de um composto inorgânico, o cianato de amônio.
Com isso, ele demonstrou que nem sempre os compostos orgânicos são originários de organismos vivos.
Desde então, a Química Orgânica passou a se referir
ao estudo dos compostos formados por cadeias carbônicas.
O que é o carbono?
O carbono é o principal elemento químico que forma todos os compostos orgânicos junto com o hidrogênio.
O carbono é um não-metal, situado na família 14 e período 2 da Tabela Periódica,
apresentando 6 prótons e 6 nêutrons em seu isótopo mais abundante do universo,
o que lhe confere um número de massa igual a 12.
Outros isótopos naturais do carbono são o carbono-13 e o carbono-14, sendo esse último
sendo esse último muito utilizado na datação de fósseis e objetos antigos, desde que formados por carbono.
O carbono apresenta alotropia, ou seja, quando puro, apresenta maneiras diferentes de arranjar sua estrutura.
As cinco conhecidas são
grafite,
diamante,
fulereno,
nanotubos
e nanoespuma.
essa última descoberta em 2004.
O carbono é um elemento bastante especial, pois consegue realizar até 4 ligações com
outros carbonos ou com outros elementos químicos.
Essas ligações podem ser formadas de 4 jeitos diferentes.
Observe:
4 ligações simples, que é o que ocorre com o etano
1 ligação dupla e 2 ligações simples, que é o que ocorre com o etileno
1 ligação tripla e 1 ligação simples, que é o que ocorre com o acetileno
2 ligações duplas, que é o que ocorre com o butadieno
É com essas possibilidades de ligações que o carbono consegue formar cadeias carbônicas
dos mais diversos tipos de átomos e ligações.
Que tal conhecer mais sobre como representar essas cadeias?
Quando vários átomos de carbono estão ligados entre si, temos uma cadeia carbônica.
Numa cadeia carbônica, tudo que não for carbono ou hidrogênio é chamado de heteroátomo,
como por exemplo o oxigênio e o nitrogênio.
Podemos representar as cadeias de diferentes maneiras de acordo com o que queremos observar.
Veja os exemplos.
Imagine uma molécula com 9 carbonos, 18 hidrogênios e um oxigênio, vamos desenhá-la assim, como
vamos desenhá-la assim, como está aparecendo na tela.
Você consegue ver as ligações entre carbonos, hidrogênios e o oxigênio?
Desse primeiro jeito, temos uma fórmula estrutural, cujo foco é observarmos todas as ligações
e todos os átomos presentes na cadeia.
Podemos compactar as ligações que os elementos fazem com os hidrogênios,
surgindo assim uma fórmula estrutural simplificada.
Quando não queremos observar o átomo de carbono na cadeia, podemos utilizar uma fórmula estrutural em bastão,
em que as extremidades e cada conexão entre duas linhas representam
um carbono, mas sempre devemos manter os heteroátomos visíveis e os hidrogênios ligados a eles.
Apesar dos hidrogênios dos carbonos não estarem visíveis, sempre devemos lembrar
que o carbono faz ligações com ele para completar 4 ligações.
Por fim temos a fórmula molecular, cujo foco é analisar os átomos presentes sem nos preocuparmos
como esses estão ligados na cadeia, é bastante útil na representação de transformações químicas.
Você acabou de ver que, para uma mesma molécula, existem quatro formas diferentes de representação.
Lembre-se que a escolha de uma delas depende do que se quer observar no composto orgânico:
se o foco são as ligações, use a fórmula estrutural.
Se o foco são as ligações entre carbonos, use a fórmula estrutural simplificada ou em bastão.
E se o foco for uma reação química, use a fórmula molecular.
Dentro de uma cadeia, podemos classificar o carbono de acordo com a quantidade de carbonos vizinhos a esse.
Ele pode ser primário quando ligado a um único carbono,
secundário quando ligado a dois carbonos,
terciário quando ligado a três carbonos
ou quaternário quando ligado a quatro carbonos.
As cadeias carbônicas podem ser classificadas em aberta, quando não formam uma figura geométrica,
ou fechada, quando formam um ciclo cujo desenho é de uma forma geométrica.
Podem ser classificadas em homogênea, quando existem somente átomos de carbono em sequência,
ou heterogênea, quando apresentam um heteroátomo no meio da cadeia.
É importante destacar que se o heteroátomo aparece na borda da cadeia,
essa ainda será classificada como homogênea.
Podem ser classificadas em saturada, quando possuem somente ligações simples, ou insaturada,
quando apresentam ao menos uma ligação dupla ou tripla.
Podem ser classificadas em ramificada, quando existem carbonos extras à cadeia principal,
e normal, quando não existem carbonos extras à cadeia principal.
Uma classificação específica é a de compostos aromáticos, que são cadeias que apresentam,
no mínimo, um anel de benzeno na estrutura.
Podem ser classificadas em mononucleares quando apresentam um único benzeno,
polinucleares isoladas quando dois ou mais benzenos não compartilham ligação
e polinucleares condensadas, quando dois ou mais benzenos compartilham ligação.
Vamos conhecer algumas propriedades dos compostos orgânicos?
Combustibilidade: Quase tudo que sofre combustão é composto por carbono.
Por isso, já na antiguidade os compostos orgânicos eram usados para gerar energia.
Por exemplo, a madeira desde 3500 a.C. era queimada em fornos e o calor gerado transformava peças de argila em cerâmica.
Polaridade: Hidrocarbonetos geralmente sãoapolares, ou seja, não apresentam polo positivo ou negativo na cadeia.
Se a molécula apresentar um heteroátomo, a tendência é essa molécula apresentar polaridade.
Solubilidade: Moléculas orgânicas apolaresnão são solúveis em água, mas solubilizam-se em solventes orgânicos.
Por exemplo, uma mancha de graxa pode ser removida com a utilização de gasolina.
As moléculas orgânicas polares, como açúcar e ácido acético, podem se dissolver na água
e isso se deve a presença de heteroátomos na cadeia.
O tamanho da cadeia também influencia na solubilidade, por exemplo, álcoois são bastante
solúveis em água, mas conforme aumentamosa quantidade de carbonos na cadeia, sua solubilidade tende a cair.
As funções orgânicas representam grupos de compostos com propriedades químicas semelhantes.
A mais simples das funções é o hidrocarboneto, que é toda cadeia carbônica que apresenta
somente carbono e hidrogênio em sua composição.
Alguns dos mais comuns são aqueles presentes no gás natural veicular, que são o metano e o etano,
e aqueles presentes no botijão de cozinha, que são o propano e o butano.
Além desses podemos citar o octano, componente principal da gasolina, e o eteno, o propeno,
o butadieno e o etino, que são precursores de materiais como plásticos e borrachas.
Demais funções orgânicas, além de propriedades químicas semelhantes, também apresentam
um grupo funcional semelhante, sendo esses grupos definidos por um heteroátomo.
As funções nitrogenadas apresentam nitrogênio na composição, como as Aminas, Amidas, Nitrilas e Nitrocompostos.
As funções oxigenadas apresentam oxigênio na composição, como os Aldeídos, Cetonas,
Ácidos carboxílicos, Ésteres, Éteres, Fenóis e Álcoois.
Por fim, as funções halogenadas apresentam algum elemento da família 17 da tabela periódica,
como os haletos orgânicos e seus ácidos.
Como você pode ter notado, existe muito a ser estudado na Química Orgânica, sendo
essa uma área fundamental para entendermos sobre objetos cotidianos e sobre a vida.
Vamos fazer uma revisão do que vimos?
Começamos estudando a história da química orgânica, entendendo como o trabalho de Wöhler
foi importante para cair a ideia de que compostos orgânicos só podem ser produzidos a partir de seres vivos.
Estudamos as características do carbono referentes aos seus isótopos e sua alotropia.
Bem como sua capacidade de realizar 4 ligações.
Vimos as diferentes maneiras de representar uma cadeia carbônica de acordo com o que
queremos observar ao estudar um composto, a classificação de carbonos e a classificação de cadeias carbônicas.
Também vimos algumas propriedades dos compostos orgânicos e entendemos as estruturas básicas que definem as funções orgânicas.
Chegamos ao fim de mais um vídeo do Toda Matéria.
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Até a próxima!
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