Química Orgânica Introdução: Química Orgânica é o ramo da química que estuda os composto que contêm carbono, chamado compostos orgânicos.

Os compostos orgânicos estão presentes em nossa vida diária: Álcool Comum C2H6O Vinagre C2H4O2

Petróleo e seus derivados.

Tipo Exemplos Derivados do petróleo Gasolina, querosene Fibras Sintéticas Nylon , Teflon , PVC Polímeros Naturais DNA, RNA, borracha Produtos de refrigeração e aerosóis Freon ( hidrocarbonetos polihalogenados ) Tintas e resinas Tintas de água e de óleo Explosivos TNT trinitrotolueno Gorduras e óleos Óleo de milho , óleos vegetais Sabões e detergentes Detergentes para roupa e louça Químicos agrícolas Glutamato de sódio Aditivos de alimentos e conservantes Glucose , amilose Açúcares e amidos Cabelo, pele , amilase Proteínas e enzimas Insulina , adrenalina Hormonais Aspirina , penicilina , AZT , Viagra Fármacos

Ainda na pré-história, tais substâncias eram utilizadas pelo homem para a produção de calor, para realização de pinturas nos corpos, em cerâmicas e em desenhos nas cavernas.

Desde os alquimistas do século XVI, as técnicas para extração de substâncias foram sendo aperfeiçoadas. Do limão extraiu-se o ácido cítrico (C6H8O7); Das gorduras animais, extraiu-se a glicerina (C3H8O3).

Em 1777, Bergman (Torben Olof Bergman), introduziu a expressão: COMPOSTOS ORGÂNICOS. De acordo com Bergman, tínhamos: -COMPOSTOS ORGÂNICOS: Substâncias extraídas dos organismos vivos; -COMPOSTOS INORGÂNICOS: Substâncias do reino mineral.

Juntamente com a distinção proposta por Bergman em 1777, desenvolveu-se a concepção de que um simples composto orgânico não poderia jamais ser sintetizado pelo homem, haja visto que para a produção desses compostos seria necessário a existência de "uma força vital" que somente existiria nos organismos vivos. Essa idéia, proposta por Jöns Jacob von Berzelius no ano de 1807, deu origem à Teoria da Força Vital ou simplesmente vitalismo. Berzelius

Cianato de amônio + aquecendo = Uréia

Conceito atual: Química orgânica É um ramo da Química que estuda os compostos do elemento carbono, denominados compostos orgânicos.

Importante: Esseção Existe um pequeno grupo de compostos que contém carbono, mas são estudados na química inorgânica por não apresentarem certas características comuns aos compostos orgânicos. São os chamados compostos de transição. Como exemplos: NH4CNO – Cianato de amônio; CO2 – Gás carbônico; HCN – ácido cianídrico.

Propriedades gerais: Tipo de ligação: os compostos orgânicos são moleculares (ligações covalentes), sem carga (íons). Por isso os compostos orgânicos não são bons condutores de eletrólitos (eletricidade).

PF, PE e Estabilidade térmica: Apresentam baixos PF e PE (por serem moleculares) com atração entre suas moléculas reduzida, devido a ausência de cargas elétricas. O açúcar é orgânico e o sal é inorgânico e apresenta maior estabilidade térmica, uma vez que o açúcar derrete facilmente.

A velocidade de reação dos compostos orgânicos é lenta, e geralmente necessitam de catalisadores. Como exemplo: a hidrogenação de óleos, que melhora a estabilidade do óleo e modifica a sua textura. Uma hidrogenação completa modifica a textura do óleo endurecendo-o para produzir a margarina.

Solubilidade: A maioria dos compostos orgânicos é pouco solúvel ou insolúvel em água. As mãos sujas de graxa devem ser lavadas em solvente orgânico: Gasolina

Fibras sintéticas, alimentos, cosméticos, medicamentos e combustíveis são alguns dos produtos que envolvem milhões de substâncias em que o principal componente é o mais extraordinário dos elementos químicos, o: Carbono.

Tipos de carbono 2 o : l igado diretamente a 2 outros carbonos 16/04/2017 Tipos de carbono 1 o : l igado diretamente, no máximo, a 1 outro C 2 o : l igado diretamente a 2 outros carbonos 3 o : l igado diretamente a 3 outros carbonos 4 o : l igado diretamente a 4 outros carbonos

Tipos de Carbono H - C - C - C - C - C - C - C - H        16/04/2017 Tipos de Carbono H H CH3 H H CH3 H        H - C - C - C - C - C - C - C - H        H H CH3 H H H H

Atividade Quantos carbono 1º, 2º, 3º 4º existem na molécula abaixo: Carbonos primários: 1, 7, 8, 9, 10, 12 e 13. Carbonos secundários: 5 e 6. - Carbonos terciários: 2, 4 e 11. Carbonos quaternários: 3.

Cadeia Carbônica É a estrutura formada por todos os átomos de carbono de uma molécula orgânica e também pelos heteroátomos que estejam posicionados entre carbonos

Regra Para que heteroátomos possa estar entre carbonos é necessário que ele faça pelo menos duas ligações

etano C2H6 Fórmulas químicas dos compostos orgânicos Fórmula molecular Indica apenas os elementos que formam o composto número de átomos de cada elemento. etano C2H6

Fórmulas químicas dos compostos orgânicos etano Fórmula estrutural plana Indica a distribuição plana dos átomos que formam a molécula.

Fórmula estrutural plana condensada Fórmulas químicas dos compostos orgânicos Fórmula estrutural plana condensada A quantidade de hidrogênios ligados aos carbonos são escritos na forma de índices. Etano CH3 – CH3

O Carbono

Friedrich August Kekulé von Stradonitz foi um químico alemão Friedrich August Kekulé von Stradonitz foi um químico alemão. Em 1857, ele determinou as características fundamentais do átomo de carbono nos compostos.

O carbono é tetravalente Trata-se do primeiro postulado de Kekulé, que atribui ao carbono a possibilidade de quatro ligações. A estrutura ao lado representa o composto: CH4

As quatro valências são iguais entre si CH3Cl As quatro valências são iguais entre si

O Carbono forma ligações múltiplas Ligação SIMPLES (Sigma) Ligação DUPLA (Uma sigma outra pi) Ligação TRIPLA (Par sigma e outra pi)

O Carbono forma cadeias

Os tipos de cadeia orgânica: -Quanto ao fechamento da cadeia  Acíclica ou aberta Cíclica ou fechada 

-Quanto à disposição dos átomos:  Normal  Ramificada

-Quanto aos tipos de ligações:  Saturada  Insaturada

-Quanto à natureza dos átomos:  Homogênea: Na cadeia, existe apenas átomos de carbono  Heterogênea: Na cadeia, existe átomos de outros elementos (heteroátomos)

Quanto à presença de anel aromático II.Cadeia Fechada ( cíclica ) Quanto à presença de anel aromático Aromática : - Cadeia constituída por compostos que apresentam o anel benzênico em sua estrutura. Ii Estrutura I – representação de todos os átomos. Estrutura I I – simplificação da estrutura I. Estrutura I I I – representação das ligações : o círculo no meio representa as três ligações duplas. Essas ligações não se encontram fixas em suas posições, mas sim deslocadas ao longo do anel.

As cadeias cíclicas também pode ser classificadas como: Alicíclica ou não aromática : - Cadeia alicíclica constituída por compostos que não apresentam o anel aromático (benzênico) em sua estrutura. As cadeias cíclicas também pode ser classificadas como: Homogêneas ou Heterogêneas E saturadas ou insaturadas.

Exemplos : I – Cadeia carbônica aberta, normal , saturada e homogênea. II – Cadeia carbônica cíclica, aromática, insaturada e homogênea. III – Cadeia carbônica aberta, ramificada, saturada e heterogênea. IV – Cadeia carbônica cíclica, alicíclica, saturada e homogênea. V – Cadeia carbônica aberta, normal, insaturada e homogênea. Observação : Podemos contar o número de insaturações presentes em uma molécula: para cada ligação dupla, temos uma insaturação e, para cada ligação tripla, temos duas insaturações. Assim, na estrutura II,temos três insaturações e, em V ,temos apenas uma.

-Classificação dos carbonos na cadeia: Secundário Primário Terciário Quaternário

Nomenclatura

Função orgânica: É um conjunto de substâncias com propriedades químicas semelhantes denominadas de propriedades funcionais. Para estudo das funções, é preciso iniciarmos o estudo da sua nomenclatura, que exige o cumprimento de normas estabelecidas pela IUPAC (Union of Pure and Applied Chemistry). Para tanto, vamos iniciar o estudo dos prefixos...

1 Met 2 Et 3 Prop 4 But 5 Pent 6 Hex 7 Hept 8 Oct 9 Non 10 Dec Número de carbonos Prefixo 1 Met 2 Et 3 Prop 4 But 5 Pent 6 Hex 7 Hept 8 Oct 9 Non 10 Dec

Radicais orgânicos e seus nomes:

Regras fundamentais na nomenclatura dos compostos: 1) Considerar, como cadeia principal, a cadeia mais longa; se há várias de mesmo comprimento, escolha como cadeia principal a mais ramificada; 2) Numerar a cadeia de modo que as ramificações recebam os menores números possíveis (regra dos menores números); 3) Citar as ramificações, em ordem alfabética, precedidas pelos seus números de colocação na cadeia principal e finalizar com o nome correspondente à cadeia principal.

Primeira função orgânica: Hidrocarbonetos

Os HIDROCARBONETOS, são compostos orgânicos formados exclusivamente por: carbono e hidrogênio. Alcanos: São os principais formadores do petróleo. Os alcanos apresentam apenas ligações simples. Alcenos: Matéria-prima na fabricação de plásticos e fibras têxteis. Possuem duplas ligações. Alcinos: Usados na fabricação de plásticos e solventes. Possuem tripla ligação.

Resumindo: alcanos alcenos alcinos Nomenclatura: Prefixo + an + o Prefixo + en + o Prefixo + in + o Acompanhe os exemplos a seguir 

CH4 METANO CH3____CH3 ETANO ETENO CH3 PROPENO ETINO

2-metil -pentano Radical Cadeia

2,2,4 trimetil - pentano

-Hibridização O carbono sofre hibridização, ou seja, mistura de orbitais. Existem três tipos de hibridização para o carbono.

Orbitais x px orbital s orbital pz orbital z py orbital y

Hibridização sp3 É a mistura de 3 orbitais p “puros” com um orbital s “puro”, formando 4 novos orbitais “híbridos” denominados sp3. A geometria dos 4 orbitais sp3 é tetraédrica (os 4 orbitais partem do centro do tetraédro e dirigem-se, cada um, para um dos vértices do tetraédro). O ângulo entre os orbitais sp3 será de aprox.109° Acontece no C que se liga através de 4 ligações simples ( o C é tetravalente).

sp3 2p 2s hibridação

Hibridização sp2 É a mistura de um orbital s com dois orbitais p (pertencentes a um mesmo átomo), resultando em 3 novos orbitais denominados híbridos sp2. Os três orbitais híbridos sp2 situam-se num mesmo plano formando ângulos de 120° entre si (geometria plana triangular). Acontece com C que possua uma dupla ligação. Num C do tipo sp2 existirá um orbital p “puro” que será responsável pela ligação covalente do tipo pi.

H2C=CH2 Molécula de eteno (etileno). Os dois átomos de C encontram-se ligados por uma dupla ligação Uma ligação sigma sp2-sp2 e uma ligação pi). Cada átomo de C encontra-se ligado a dois átomos de H (duas ligações sigma s-sp2).

H C C HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2 Etileno Cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogênio é 1s. Uma ligação da dupla é sp2 - sp2. A outra é p - p. 2p 2s 2p sp2 hibridação

Exemplo de hibridação sp C2H2 Etino (acetileno) Em torno dos átomos de C existem dois orbitais híbridos sp e dois orbitais p “puros”. Os dois orbitais híbridos se ligarão através de ligações sigma s-sp (H-C) e sigma sp-sp(C-C). Os dois orbitais p de cada carbono se ligarão produzindo duas ligações pi entre os carbonos (resultando numa tripla ligação entre os dois carbonos). Liga tripla  uma ligação  e duas ligações p

H C C Fórmula estrutural do acetileno Cada átomo de carbono é um híbrido sp. Os hidrogênios possuem orbitais 1s, não hibridizados. 2p sp 2p 2s hibridação Observe que a tripla ligação consiste de uma s e 2p . As duas ligações p provem dos orbitais p, não hibridizados.

H H C C