Introdução à química orgânica

A química orgânica se tornou um dos fundamentais temas da química através de um longo período de estudos e pesquisas que se prolongam até os dias de hoje. A princípio, a química orgânica foi associada aos estudos dos compostos originados de seres vivos como as pesquisas realizados por Torbem Olof Bergman em 1777. Os avanços das pesquisas demonstraram que a abrangência desse estudo é muito mais ampla, e a principal descoberta que refutou a tese de Bergman foi a síntese da ureia através do cianato de amônia (composto inorgânico) realizado por Friedrich Wöhler.

Nesse contexto, o conceito mais contemporâneo para a química orgânica é o segmento da química que estuda os compostos a base do elemento carbono. Para entendermos melhor a química orgânica, é essencial apresentarmos as principais propriedades do elemento carbono.

Características gerais do carbono

O carbono está posicionado na família 14 ou 4A da tabela periódica, sendo um elemento que possui quatro elétrons na sua última camada eletrônica (camada de valência), e essa característica garante que o carbono seja tetravalente nos compostos orgânicos, necessitando de quatro ligações para satisfazer a regra do octeto. As ligações que o carbono faz podem ser simples, duplas ou até mesmo triplas e cada tipo de ligação gera geometria espacial específica, como apresentado na tabela abaixo.

Por fim, os carbonos podem realizar ligações com diversos elementos químicos, principalmente o hidrogênio, o nitrogênio, o oxigênio e os haletos. Seguindo esse raciocínio, o carbono tem como principal propriedade a capacidade de formar cadeias longas.

Representações das fórmulas dos compostos orgânicos

Assim como nos compostos inorgânicos, as substâncias orgânicas podem ser representadas por fórmulas molecular, mínima, porcentual, estrutural ou de Lewis. A diferenciação das substâncias orgânicas é feita através da fórmula estrutural. Existem diversos compostos orgânicos que possuem a mesma fórmula molecular, enfatizando a importância da análise das fórmulas estruturais. Segue abaixo um exemplo de substância orgânica representada pelas diferentes fórmulas.

Classificação do carbono

Nas cadeias carbônicas, o carbono pode ser classificado de acordo com o número de ligações que realiza com outros carbonos. Caso realize uma única ligação, o carbono é denominado de carbono primário, se realizar duas ligações é chamado de secundário, três ligações terciário e quatro ligações quaternário. Abaixo é representado um composto orgânico no qual seus carbonos são classificados de acordo com as suas ligações entre carbonos.

Classificação das cadeias carbônicas

Devido à complexidade das estruturas carbônicas e para auxiliar o processo de nomenclatura, as cadeias carbônicas são classificadas quanto à forma, disposição, natureza, aromaticidade e tipo de ligação.

Primeiramente, na classificação quanto à forma, podemos classificar as cadeias como abertas (acíclicas) e fechadas (cíclicas). As cadeias abertas possuem duas ou mais extremidades livres, por outro lado as cadeias fechadas formam um ciclo que contém no mínimo três carbonos.

Na classificação quanto à disposição, as cadeias podem ser denominadas como normal (reta) e ramificada. A cadeia normal possui apenas carbonos primários e secundários, já a cadeia ramificada possui no mínimo um carbono terciário ou quaternário.

Já em relação à natureza, as cadeias carbônicas podem ser classificadas como homogênea, quando a cadeia principal só possui carbonos interligados, e heterogênea, quando a cadeia possui pelo menos um heteroátomo separando os carbonos.

Para a classificação das cadeias de acordo com o tipo de ligações, cadeias que só possuem ligações simples entre carbonos são consideradas como saturadas e caso tiver ligações duplas ou triplas entre os carbonos, as cadeias são chamadas de insaturadas.

As cadeias também podem ser classificadas em função da aromaticidade. As cadeias carbônicas com estruturas aromáticas (núcleos benzênicos) são chamadas de cadeias aromáticas e, por outro lado, as cadeias que não possuem são denominadas como cadeias alifáticas.

Uma cadeia que é cíclica, mas não aromática, também pode ser chamada de alicíclica (ou seja, é cíclica e alifática).