Composto orgânico

De CriaçãoWiki, a enciclopédia da ciência da criação.
O metano, um exemplo de um composto orgânico simples

Um composto orgânico é qualquer composto químico contendo carbono. Mesmo o mais simples dos compostos orgânicos -- dióxido de carbono e ácido carbônico--são considerados orgânicos.

A raiz da palavra para o nome orgânico é a mesma que para várias palavras gregas como organoo eu organizo ou organotheteo Eu estabeleço em uma tabela. Esta é a mesma palavra que forma a raiz para o palavras do português como organismo e organizar. Assim, o nome orgânico não significa "associado à vida." Ele, no entanto, significa "tendo uma estrutura organizada." E nenhum dos compostos que não contêm carbono são conhecidos por terem as estruturas complexas de alguns compostos orgânicos.

A razão para isso é bastante simples: o átomo de carbono pode se ligar a até quatro átomos diferentes, mais do que qualquer outro elemento químico simples.

Convenções de nomenclatura

Um conjunto de infixos numéricos está disponível para dizer ao químico exatamente quantos átomos de carbono uma determinada cadeia ou anel de átomos contém. Os infixos são uma série infinita que começa com estas entradas:

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

Famílias de Compostos Orgânicos

Compostos orgânicos existem em várias famílias, cada uma das quais tem certas propriedades distintivas que derivam a partir das estruturas de base destes compostos.

Hidrocarbonetos alifáticos

Estes têm em sua maioria ligações covalentes simples entre os átomos de carbono sucessivos, embora algumas das ligações possam ser duplas ou até triplas (mas nunca quádruplas). Eles podem existir como cadeias ou anéis.

  • Os alcanos têm apenas ligações simples entre os átomos de carbono. Eles são nomeados pela adição do sufixo -ano ao infixo numérico--assim, metano, etano, propano, e butano para os alcanos tendo um, dois, três, ou quatro átomos de carbono. (Se nenhum outro elemento está listado como se ligando a qualquer um desses átomos, então assume-se que o hidrogênio venha a ser este outro elemento.)
  • Alcenos ou alquenos têm ligações duplas ocasionais, mas nunca nenhuma ligação tripla. Necessariamente, o número de átomos de carbono deve ser dois ou mais - ou seja, nenhum composto tal como "meteno" pode existir. Alcenos são nomeados pela adição do sufixo-eno ao o infixo numérico. Quando qualquer dúvida possa existir quanto ao local onde a ligação dupla esteja localizada, um numeral dando a posição da ligação é prefixado ao nome. Assim, enquanto que o eteno e o propeno só podem ter uma forma possível, pelo menos, duas formas de buteno existem, dependendo se a dupla ligação está na extremidade da cadeia de quatro carbonos ou no meio. As duas formas são chamadas 1-buteno e 2-buteno.
  • Alcinos têm pelo menos uma ligação tripla.
  • Um resíduo alifático é qualquer grupo de átomos de carbono que podem ligar-se ao interior de uma cadeia para formar um ramo. Tais resíduos são denominados grupos de alquilo, alcenilo, ou alcinilo. Por convenção, se prefixa o nome do grupo ao nome da cadeia base ou anel, a que se liga, com um número acrescentado para indicar a posição da ligação.
  • Uma cadeia alifática tendo três ou mais átomos de carbono pode se ligar a última seqüência de caracteres na cadeia de volta ao primeiro. O resultado é um anel, e o seu nome é formado pela adição do prefixo ciclo-ao resto do nome. Assim, ciclohexano é um alcano de seis membros em que o sexto átomo de carbono está ligado de volta ao primeiro, formando um anel. Um dos primeiros anestésicos que foi utilizado foi o ciclopropano, (CH2)3.

Hidrocarbonetos aromáticos

A principal característica de hidrocarbonetos aromáticos é um tipo especial de estrutura de anel chamada de anel aromático. Tem seis átomos de carbono nela, mas só pode ligar um átomo extra em cada canto, em vez dos dois que seriam normalmente esperados. É como se todas as outras ligação no anel fossem uma ligação dupla--mas isso não é preciso, também, uma vez que o anel é um hexágono planar perfeito. Assim, o anel aromático é uma instância de uma estrutura de ressonância.

Um composto orgânico é aromático, se e apenas se tem, pelo menos, uma estrutura de anel aromático, como parte da mesma. O hidrocarboneto aromático mais básico é o benzeno, o qual tem a fórmula simples C6H6.

Famílias oxigenadas

A associação do carbono com o oxigênio dá origem a um outro conjunto de famílias de compostos orgânicos:

Álcoois

Um álcool tem pelo menos um grupo hidroxilo (-OH). Por convenção, álcoois têm nomes terminados em -ol. O caso geral de um álcool tem a fórmula gráfica genérica R-OH, onde R é o resto, ou resíduo, da molécula.

Aldeídos

Aldeídos tem um grupo aldeídoque consiste em um átomo de carbono de dupla ligação ao oxigênio, com um resíduo orgânico sobre uma extremidade deste grupo e um átomo de hidrogênio sobre o outro. Os aldeídos têm nomes terminados em -al e têm a fórmula gráfica geral R-CHO. (Nota: os primeiros quatro aldeídos tem nomes tradicionais um pouco diferentes: formol, acetaldeído, propionaldeído e butiraldeido).

Ácidos Carboxílicos

Ao mais elevado estado de oxidação está o ácido carboxílico. A marca registrada de um tal ácido é o grupo carboxílico, que tem um átomo de carbono tendo um átomo de oxigénio de dupla ligação e um grupo hidroxila ligado a ele, com um espaço de sobra para ligar-se ao resto da molécula. A fórmula geral para um ácido carboxílico é R-COOH. Os ácidos carboxílicos que são solúveis em água, e quando eles se dissolvem, o grupo hidroxilo dá o seu próton a uma molécula de água; o resultado é um íon hidrónio e um ânion orgânico monovalente chamado um ion carboxilato. A fórmula agora é R-COO-, e a sua estrutura passa por uma mudança fundamental: em vez de ter uma ligação dupla de oxigênio e uma única ligação de oxigênio, o átomo de carbono e os dois átomos de oxigênio formam uma estrutura de ressonância.

Um ácido carboxílico pode ser líquido a 25 graus Celsius, em cujo caso a sua forma pura, é muitas vezes chamada de forma glacial. A forma pura do ácido é chamada pela adição do sufixo -anóico ao infixo numérico e seguindo esta palavra com a palavra ácido--conseqüentemente, ácido metanóico, ácido etanóico, ácido propanóico, ácido butanóico, ácido pentanóico, e assim por diante. O nome da forma dissociada, ou aniônica, tem a sílaba terminal -ico mudada para -ato. (Nota: os primeiros quatro ácidos carboxílicos têm os nomes tradicionais ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico e ácido butírico.)

Éteres

Um éter tem dois resíduos alifáticos ligados um em cada lado a um átomo de oxigênio. A fórmula gráfica geral é R-O-R' onde R e R' representam dois resíduos diferentes (que ainda poderiam ser idênticos). O primeiro anestésico utilizado em cirurgia foi éter etílico, CH3CH2OCH2CH3, o "éter" comum do jargão médico-histórico e cultural.

Ésteres

Um éster tem dois resíduos alifáticos ligados um em cada lado a um átomo de carbono com um átomo de ligação dupla de oxigênio ligado ao mesmo. É como se um grupo aldeído tivesse dois resíduos ligados a ele, em vez de apenas um. A sua fórmula geral, é R-CO-R'.

Famílias nitrogenadas

O nitrogênio adiciona algumas propriedades próprias. As famílias mais comuns contendo nitrogênio são:

Os compostos amino

Um composto amino tem um grupo amino (NH2) ligado a sua cadeia em qualquer ponto. Os aminoácidos são um subconjunto chave da família amino, tendo a fórmula geral gráfica NH2CHRCOOH (onde R pode ser também H; o resultado é a glicina, o mais simples dos aminoácidos).

Compostos azo

Estes compostos têm pelo menos dois átomos de nitrogênio unidos por uma ligação dupla.

Compostos ciano

Estes compostos têm pelo menos um grupo consistindo de um átomo de carbono triplamente ligado a um átomo de azoto. A fórmula gráfica geral é RCN. Se R = H, o resultado é cianeto de hidrogênio. Mais tipicamente, CN- existe como um ânion monovalente associado com qualquer um de uma série de cátions monovalentes. (Aviso. Os cianetos são alguns dos venenos mais letais conhecidos pelo homem.)

Formas moleculares alternativas

Isômeros

Os compostos orgânicos que têm mais do que um número mínimo de átomos de frequência formam isômeros. Um isômero (Grego isos o mesmo e meros uma parte) de um composto de é qualquer outro composto que tem uma fórmula simples idêntica (quer dizer, a razão de elementos constitutivos) mas uma estrutura diferente. Diferentes isômeros possuem propriedades diferentes e, portanto, não podem ser considerados a ser a mesma substância.

Polímeros

Alguns compostos simples, normalmente os alcenos, têm a incrível capacidade de se unir para formar cadeias de comprimento quase infinita. Tal cadeia é chamada um polímero. Um polímero é tipicamente nomeada adicionando o prefixo poli- (a partir do Grego polys muito ou muitos) ao nome do composto simples, o chamado monômero, a partir do qual é formado. Assim, polietileno é um alcano de cadeia única quase infinitamente longo feito de várias moléculas de etileno, ou eteno, que se uniram. Outros polímeros comuns incluem polipropileno e cloreto de polivinilo.

Formas de policarbonato

Além disso, o próprio carbono é conhecido por existir em três formas multi-atômicas distintas. Elas são:

  1. Diamante, o qual consiste de átomos de carbono que se ligam um ao outro em uma estrutura em anel alifático tridimensional infinita.
  2. Grafite, que consiste de uma estrutura infinita consistindo de anéis aromáticos fundidos.
  3. Fulereno, é uma forma alotrópica do Carbono, a terceira mais estável após o diamante e o grafite.

Aplicações de Química Orgânica

Os compostos orgânicos são onipresentes na natureza e formam vários dos componentes chave da vida. Estes incluem:

  1. Os aminoácidos e as proteínas formadas a partir deles.
  2. Os ácidos nucleicos DNA e RNA, e todos os seus compostos constituintes.
  3. Lipídeos

Além disso, todos os combustíveis fósseis são compostos orgânicos.

Referências