Química Orgânica

A Química Orgânica é uma área essencial da Química, responsável por estudar as propriedades, estruturas, formas de preparação e reações dos compostos de carbono. Apesar de a humanidade manipular compostos orgânicos há muitos e muitos anos, apenas a partir do século XIX é que se estabeleceu como ciência, com o fim da teoria do vitalismo. O carbono pode fazer ligações covalentes com outros átomos de carbono, dando origem a infinitas possibilidades de compostos orgânicos.

A Química Orgânica se aplica em diversas áreas industriais e científicas, como bioquímica, biotecnologia e medicina, sendo um ramo de extrema importância para a economia dos países. Os compostos orgânicos estão presentes em todas as moléculas essenciais à vida, bem como em insumos naturais essenciais para nosso consumo. A todo instante estamos em contato com compostos orgânicos.

Leia também: O que a Química Inorgânica estuda?

Resumo sobre Química Orgânica

• A Química Orgânica estuda os compostos de carbono, bem como suas propriedades, estrutura, formas de preparação e reações.
• Começou a se estabelecer como ciência a partir do século XIX, com a queda do vitalismo.
• O átomo de carbono é capaz de se ligar covalentemente com outros átomos de carbono, formando extensas cadeias carbônicas, sem qualquer limitação.
• A Química Orgânica se aplica em diversos campos da biotecnologia, bioquímica, além da medicina. Possui grande importância para a economia dos países.
• Os compostos orgânicos estão presentes nas moléculas essenciais para a vida, além de estarem presentes na natureza e serem úteis para a formação de uma infinidade de compostos.

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História da Química Orgânica

A utilização de compostos orgânicos no cotidiano da humanidade data de tempos muito antigos. Por exemplo, com o advento da agricultura, o ser humano começou a controlar processos de fermentação, produzindo vinho e pão. Também, as bebidas fermentadas já eram conhecidas pelos povos da Suméria (7000 a.C. – 5500 a.C.), mas foram apenas os egípcios, em 1800 a.C., que controlaram o processo.

Por volta do ano de 50, Pedanius Dioscorides publicou o livro “De Matéria Médica”, onde descreve aproximadamente 600 plantas de 1.000 drogas, sendo considerado o primeiro trabalho de farmacologia. Em 750, por exemplo, o alquimista Geber (Abu Musa Jabir Ibn Hayyan) obteve o ácido acético, quase puro, por meio da destilação do vinagre.

A fabricação de papel se iniciou com os chineses, em 105, e foi mantida em segredo até 751, quando árabes capturam artesãos chineses. A invasão árabe na Europa permitiu a criação da primeira fábrica de papel, no ano de 1094.

No Brasil, pouco tempo depois da chegada dos portugueses, houve a instalação de engenhos de açúcar, sendo o primeiro datado de 1534. Até o final dos anos 1500, o Brasil já contava com mais de 100 engenhos e uma produção de cerca de 4.500 toneladas de açúcar/ano, uma quantidade bastante significativa para a época.

Porém, o discernimento do que é ou não a Química Orgânica em si se iniciou no século XIX. Até então, os cientistas mantinham a ideia básica de que compostos oriundos de organismos vivos continham uma força vital imensurável (que seria entendida como a essência da vida) e, assim sendo, foram chamados de orgânicos.

Já os demais compostos, provenientes de fontes minerais (e, assim, sem força vital), seriam chamados de inorgânicos. Como os químicos não podiam criar a vida em laboratório, eles então acreditavam que não seria possível a criação de elementos com força vital em laboratório. Essa teoria ficou conhecida como vitalismo.

Foi justamente a derrocada do vitalismo que permitiu um grande avanço na Química Orgânica. O grande marco do fim do vitalismo se deu em 1828, quando Friedrich Wöhler conseguiu produzir ureia (um composto orgânico, constituinte da urina) por meio da evaporação de uma solução aquosa de cianato de amônio, um composto inorgânico.

O que se estuda em Química Orgânica?

Hoje é possível dizer, basicamente, que a Química Orgânica estuda os compostos de carbono e as reações que ocorrem entre eles. Uma área tão complexa para um único átomo tem motivo: o carbono é um átomo capaz de se ligar covalentemente, de forma simples, dupla ou tripla, com outros átomos de carbono dando origem a uma infinidade de compostos distintos.

Essas cadeias não possuem limite de comprimento, ou seja, podemos ter cadeias carbônicas com 2, 3, 4 átomos ou até mesmo milhares ou dezenas de milhares de átomos.

Além disso, pelo fato de o carbono realizar quatro ligações covalentes para se estabilizar, essas cadeias podem se propagar para diversas direções, dando origem a moléculas tridimensionais bastante complexas. É bem verdade que os compostos orgânicos não possuem apenas carbono em sua constituição, outros átomos presentes comumente são o hidrogênio, o oxigênio, o nitrogênio, o fósforo, os halogênios, o enxofre e até mesmo alguns metais.

Veja também: O que é e como se identifica um carbono quirial?

Aplicações da Química Orgânica

Os compostos orgânicos estão sempre à nossa volta. Boa parte dos materiais usados por nós envolvem, pelo menos parcialmente, compostos orgânicos. São essenciais para a economia dos países, sendo aplicados nos campos da biotecnologia, bioquímica e medicina.

A relação entre biotecnologia e Química Orgânica é enorme. Essa área busca utilizar compostos vivos e processos biológicos para criar ou modificar produtos em busca de um uso específico. Vejamos alguns exemplos de aplicação:

• Cuidados com a saúde.
• Plantio e agricultura: criação, por exemplo, de sementes resistentes a doenças ou plantas resistentes à seca.
• Biocombustíveis.
• Produtos para consumo:
  • plásticos biodegradáveis;
  • óleos vegetais;
  • cosméticos;
  • sabões;
  • perfumes;
  • aditivos para alimentos.

A indústria da Química Orgânica é ampla e essencial para a economia dos países. Ela busca converter produtos brutos encontrados na natureza em produtos industriais. Boa parte da indústria da Química Orgânica é baseada nos combustíveis fósseis, como petróleo e gás natural. Porém, como esses produtos são finitos e há toda a questão de sustentabilidade envolvida, há a busca por maiores tecnologias que permitam converter recursos renováveis em produtos industriais.

Assim, podemos destacar a atuação da Química Orgânica na indústria em:

• Produtos plásticos e de borracha.
• Têxteis.
• Refino de petróleo: produção de combustíveis, como gasolina, diesel e querosene de aviação e navegação.
• Papel.
• Produção de fertilizantes e pesticidas.

A indústria farmacêutica é um ramo importante da indústria da Química Orgânica. Busca desenvolver, produzir e comercializar medicamentos e vacinas que serão utilizados não só por seres humanos, mas outros animais.

Química Orgânica x Química Inorgânica

Com o fim da teoria do vitalismo, a definição entre Química Orgânica e Inorgânica ficou mais simples. Como já informado, a Química Orgânica estuda a estrutura, propriedades, composição, reações e preparações de compostos de carbono. A Química Inorgânica, então, acaba estudando as propriedades, composição, reações e preparações dos compostos que não pertencem à Química Orgânica, como é o caso dos minerais e os metais.

Assim, é possível dizer que há um binarismo na classificação dos compostos em Química: orgânicos ou inorgânicos. Contudo, os compostos organometálicos acabam sendo um ponto de interseção entre as áreas, visto que são compostos orgânicos que possuem átomos de carbono diretamente ligados a um átomo de metal.

Também vale dizer que nem todos os compostos de carbono são orgânicos. Podemos citar os carbonatos e hidrogenocarbonatos (CO₃²⁻ e HCO₃⁻), os cianetos (CN⁻), os óxidos de carbono (como CO e CO₂), os carbetos e as formas alotrópicas do carbono, como grafite, diamante e fulereno.

Qual é a importância da Química Orgânica?

Todos os compostos que compõem as moléculas que permitem a existência da vida são orgânicos, como lipídeos, proteínas, enzimas, vitaminas, carboidratos, DNA, entre outros. Nosso corpo, e dos demais seres vivos, funcionam através de diversas reações entre compostos orgânicos que ocorrem incessantemente. Vale dizer que boa parte dos compostos encontrados na natureza também são orgânicos e os utilizamos para alimentação, vestimentas e energia.

A aprendizagem, por parte dos químicos, em produzir compostos orgânicos fez nossa qualidade de vida melhorar substancialmente, uma vez que foi possível a criação de compostos sintéticos, ou seja, não encontrados na natureza. Podemos citar o caso dos plásticos, das borrachas sintéticas, dos medicamentos e de outros insumos, como tintas, vernizes, supercolas, entre outros.

A utilização de compostos orgânicos também diminui a utilização de recursos naturais. A introdução de fibras têxteis sintéticas aos tecidos naturais, como algodão e lã, permitiu a menor utilização de terras e barateamento do produto final. Alguns compostos sintéticos usados por nós sequer existem disponíveis na natureza, como o Teflon de nossas panelas.

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Curiosidades sobre a Química Orgânica

• São conhecidos, pelo menos, cerca de 16 milhões de compostos orgânicos.
• Trinta e três prêmios Nobel já foram entregues a pesquisas no campo de Química Orgânica, sendo o primeiro em 1902, para Emil Fischer, e o último para Carolyn Bertozzi, em 2022.
• O benzeno, um dos grandes compostos da Química Orgânica, foi extraído pela primeira vez em 1825, por Michael Faraday, um cientista que é muito mais conhecido por seus estudos no eletromagnetismo e na eletroquímica.
• A estrutura do benzeno, aliás, foi um grande dilema para os químicos da época. Foi elucidada por um dos grandes cientistas história da Química Orgânica, Friedrich August Kekulé von Stradonitz, que diz ter chegado à resposta após um sonho que envolveu uma cobra mordendo o próprio rabo (uma ouroboros).
• O composto orgânico mais simples e leve que existe é o metano, CH₄, obtido por meio do gás natural.

Exercícios resolvidos sobre Química Orgânica

Questão 1. (UFMS PSV/2023) A Química Orgânica é considerada a química do carbono, embora hoje saibamos que nem todo composto que possua carbono em sua constituição é orgânico, como, por exemplo, dióxido e monóxido de carbono. Uma das primeiras bases para o estabelecimento da Química Orgânica foi feita por Friedrich Kekulé e Archibald Couper, por volta de 1858, em uma série de postulados.

Assinale a alternativa correta sobre a compreensão desses cientistas quanto à Química Orgânica.

(A) O carbono é tetravalente. Sendo assim, ele pode formar quatro ligações e suas quatro valências são iguais.
(B) A Química Orgânica é o ramo da Química que estuda compostos extraídos dos seres vivos.
(C) Os compostos orgânicos precisam de uma força vital para serem sintetizados (vitalismo).
(D) Um fato notável, uma vez que representa um exemplo da produção artificial de uma substância orgânica de origem animal a partir de substâncias inorgânicas.
(E) “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”.

Resposta: Letra A.

Os compostos orgânicos se baseiam na propriedade do átomo de carbono em realizar quatro ligações covalentes consigo mesmo, formando as extensas e infinitas cadeias conhecidas.

Questão 2. (UFMS PSV/2021) A história da humanidade está relacionada ao uso de polímeros naturais, como o couro, a lã, o algodão e a madeira. Na atualidade, muitos utensílios utilizados no cotidiano são produzidos por polímeros.

Qual destes polímeros é de origem sintética?

(A) Amido.
(B) Celulose.
(C) Glicogênio.
(D) Quitina.
(E) Poliestireno.

Resposta: Letra E.

Todos os polímeros (compostos orgânicos formados por macromoléculas) apresentados, com exceção do poliestireno, são de origem natural, podendo ser encontrados na natureza ou em seres vivos. O poliestireno é um derivado de um hidrocarboneto conhecido como estireno (ou vinilbenzeno), extraído do petróleo e sintetizado por meio de reações de polimerização de adição.

Fontes

AMERICAN CHEMICAL SOCIETY – ACS. Organic Chemistry. Disponível em:  https://www.acs.org/careers/chemical-sciences/areas/organic-chemistry.html

BRUICE, P. Y. Organic Chemistry. 8. ed. Upper Saddle River, Nova Jersey: Pearson Education Inc., 2015.

EBERLIN, M. N. Aromaticidade. QO 427 – Química Orgânica I. Disponível em: https://iqm.unicamp.br/arquivos/Aula%2011%20-%20Aromaticidade.pdf

SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B.; SNYDER, S. A. Química Orgânica: volumes 1 e 2. 12. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018.