QUÍMICA ORGÂNICAQUÍMICA ORGÂNICA

Prof: Renê MachadoProf: Renê Machado

INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICAINTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICAA Química orgânica recebeu este nome porque até o ano de A Química orgânica recebeu este nome porque até o ano de

1828, os químicos acreditavam que os compostos orgânicos só 1828, os químicos acreditavam que os compostos orgânicos só poderiam ser obtidos de ORGANISMOS VIVOS, isto é, de animais poderiam ser obtidos de ORGANISMOS VIVOS, isto é, de animais e vegetais.e vegetais.

Assim, em 1777, Bergmann classificou a Química em Assim, em 1777, Bergmann classificou a Química em Orgânica e Inorgânica, sendo a Química orgânica responsável Orgânica e Inorgânica, sendo a Química orgânica responsável pelo estudo dos compostos obtidos dos organismos vivos e a pelo estudo dos compostos obtidos dos organismos vivos e a Química Inorgânica ou Mineral, pelo estudo dos compostos Química Inorgânica ou Mineral, pelo estudo dos compostos provenientes do reino mineral.provenientes do reino mineral.

Esta classificação de Bergmann foi reforçada quando em Esta classificação de Bergmann foi reforçada quando em 1815, o cientista Berzelius lançou a chamada TEORIA DA FORÇA 1815, o cientista Berzelius lançou a chamada TEORIA DA FORÇA VITAL. Para Berzelius, era impossível obter em laboratórios, VITAL. Para Berzelius, era impossível obter em laboratórios, compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos, compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos, acreditando que os organismos vivos possuíam uma força acreditando que os organismos vivos possuíam uma força misteriosa e responsável pela síntese de compostos orgânicos. misteriosa e responsável pela síntese de compostos orgânicos. Esta FORÇA MISTERIOSA foi então denominada Esta FORÇA MISTERIOSA foi então denominada FORÇA VITALFORÇA VITAL..

Em 1828, o químico alemão Wöhler, conseguiu sintetizar Em 1828, o químico alemão Wöhler, conseguiu sintetizar em laboratório um composto orgânico, a partir de outro em laboratório um composto orgânico, a partir de outro inorgânico. Wöhler obteve a uréia, composto orgânico inorgânico. Wöhler obteve a uréia, composto orgânico encontrado na urina, através do aquecimento de cianato de encontrado na urina, através do aquecimento de cianato de amônio, um composto mineral.amônio, um composto mineral.

Após a síntese da uréia, inúmeros compostos orgânicos foram obtidos do reino mineral.

Em 1848, Leopold Gmelim e, em 1858, Friedrich Kekulé, através da análise de inúmeros compostos orgânicos, concluíram ser o CARBONO o elemento fundamental destes compostos.

A Química Orgânica foi então definida por Kekulé como: A QUÍMICA DOS COMPOSTOS DE CARBONO.

uréia cianato de amônio

NH2

NH2

O = C NH4OCN

ELEMENTOS ORGANÓGENOSELEMENTOS ORGANÓGENOS

Os compostos organógenos são constituídos de carbono e Os compostos organógenos são constituídos de carbono e hidrogênio, ou de carbono, hidrogênio e outros elementos.hidrogênio, ou de carbono, hidrogênio e outros elementos.

Estes elementos que juntamente com o carbono Estes elementos que juntamente com o carbono constituem as substâncias orgânicas são denominados constituem as substâncias orgânicas são denominados elementos organógenos. Os principais são:elementos organógenos. Os principais são:

H, O; N, S; CH, O; N, S; C; Br, l; F e Mg.; Br, l; F e Mg.

PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DO CARBONODO CARBONO

O átomo de carbono tem número atômico 6, possuindo, O átomo de carbono tem número atômico 6, possuindo, portanto, seis prótons e seis elétrons na região extranuclear portanto, seis prótons e seis elétrons na região extranuclear (eletrosfera), dos quais quatro são chamados elétrons de (eletrosfera), dos quais quatro são chamados elétrons de valência, que são os responsáveis pelas ligações químicas do valência, que são os responsáveis pelas ligações químicas do átomo de carbono.átomo de carbono.

número atômico

número de massa

6

12C

Vejamos a configuração eletrônica do carbono:Vejamos a configuração eletrônica do carbono:

1s1s22 2s 2s22 2p 2p22

Dos quatro elétrons de valência do átomo de carbono, dois estão Dos quatro elétrons de valência do átomo de carbono, dois estão desemparelhados, fazendo com que o átomo de carbono no estado desemparelhados, fazendo com que o átomo de carbono no estado fundamental apresente valência 2.fundamental apresente valência 2.

Estado Fundamental: Estado Fundamental:

1s1s22 2s 2s22 2p 2pxx11 2p 2pyy

11 2p 2pzz00

↑↑↓↓

↑↑↓↓

↑↑ ↑↑ Valência Valência

Nos compostos orgânicos, a valência observada para o Nos compostos orgânicos, a valência observada para o carbono é 4, devendo este átomo apresentar quatro elétrons carbono é 4, devendo este átomo apresentar quatro elétrons desemparelhados para a formação destes compostos. Isto por desemparelhados para a formação destes compostos. Isto por que entre o orbital 2s e o orbital 2pque entre o orbital 2s e o orbital 2pzz, a diferença de energia é , a diferença de energia é muito pequena, o que possibilita a transição de um elétron do muito pequena, o que possibilita a transição de um elétron do orbital 2s para o 2porbital 2s para o 2pzz , com o conseqüente , com o conseqüente desemparelhamento, desde que o átomo de carbono absorva desemparelhamento, desde que o átomo de carbono absorva energia, energia esta chamada de excitação.energia, energia esta chamada de excitação.

No estado excitado os quatro elétrons de valência da No estado excitado os quatro elétrons de valência da átomo de carbono estão desemparelhados.átomo de carbono estão desemparelhados.

Esses quatro elétrons de valência são utilizados pelo Esses quatro elétrons de valência são utilizados pelo átomo de carbono quando ele se liga aos outros átomos.átomo de carbono quando ele se liga aos outros átomos.

Estado excitado:Estado excitado:

1s1s22 2s 2s11 2p 2pxx11 2p 2pyy

11 2p 2pzz11

↑↑↓↓

↑↑ ↑↑ ↑↑ ↑↑ Valência Valência

Os átomos da carbono apresentam a propriedade de se Os átomos da carbono apresentam a propriedade de se ligar entre si formando o que chamamos de ligar entre si formando o que chamamos de CADEIA CADEIA CARBÔNICACARBÔNICA. A menor cadeia carbônica é constituída por . A menor cadeia carbônica é constituída por dois átomos de carbono, podendo estarem ligados por dois átomos de carbono, podendo estarem ligados por ligações simples, dupla ou tripla:ligações simples, dupla ou tripla:

| || | C C ; ; C = ; = C = ; C = ; = C = ; C C

||

Desta forma, sempre que o átomo de carbono efetua ligações Desta forma, sempre que o átomo de carbono efetua ligações

químicas com outros átomos, ele passa do estado fundamental para químicas com outros átomos, ele passa do estado fundamental para

o excitado, ocorrendo em seguida a fusão (mistura) de seus orbitais o excitado, ocorrendo em seguida a fusão (mistura) de seus orbitais

excitados "s" e "p" do nível L originando quatro orbitais idênticos, excitados "s" e "p" do nível L originando quatro orbitais idênticos,

denominados orbitais híbridos.denominados orbitais híbridos.

HIBRIDAÇÃO spHIBRIDAÇÃO sp33

A mistura de um orbital “s” do átomo de carbono com seus três A mistura de um orbital “s” do átomo de carbono com seus três orbitais “p” origina quatro orbitais designados orbitais híbridos sporbitais “p” origina quatro orbitais designados orbitais híbridos sp33, , pois se originam de um orbital “s” com três orbitais “p”.pois se originam de um orbital “s” com três orbitais “p”.

Os quatro orbitais híbridos spOs quatro orbitais híbridos sp33 estão dirigidos aos vértices de um estão dirigidos aos vértices de um tetraedro regular e formam entre si ângulos de 109º28'. A figura abaixo tetraedro regular e formam entre si ângulos de 109º28'. A figura abaixo mostra a formação e a disposição espacial dos orbitais spmostra a formação e a disposição espacial dos orbitais sp33 do carbono. do carbono.

Dizemos, neste caso, que ó átomo de carbono apresenta Dizemos, neste caso, que ó átomo de carbono apresenta hibrldização sphibrldização sp33 ou tetraédrica, sendo 109°28' o ângulo formado entre ou tetraédrica, sendo 109°28' o ângulo formado entre dois orbitais híbridos quaisquer. dois orbitais híbridos quaisquer.

Veja:Veja:

Esta figura mostra a hibridação sp3 do átomo de carbono, que corresponde a uma Orientação Espacial Tetraédrica

HIBRIDAÇÃO spHIBRIDAÇÃO sp22

Nos compostos em que o átomo de carbono se encontra Nos compostos em que o átomo de carbono se encontra ligado s três átomos iguais ou diferentes, verifica-se ligado s três átomos iguais ou diferentes, verifica-se experimentalmente que os ângulos de ligação têm valor de. experimentalmente que os ângulos de ligação têm valor de. 120º.120º.

Os orbitais híbridos spOs orbitais híbridos sp22 do átomo de carbono são do átomo de carbono são formados pela mistura de um orbital s (orbital 2s) com dois formados pela mistura de um orbital s (orbital 2s) com dois de seus três orbitais p ( orbitais pde seus três orbitais p ( orbitais pXX e p e pYY ), permanecendo um ), permanecendo um de seus orbitais p, o orbital pde seus orbitais p, o orbital pZZ, sem participar da hibridação., sem participar da hibridação.

O orbital p que não participou da mistura (hibridação é denominado O orbital p que não participou da mistura (hibridação é denominado orbital “p” puro e situa-se perpendicularmente ao plano formado pelos orbital “p” puro e situa-se perpendicularmente ao plano formado pelos três orbitais híbridos sptrês orbitais híbridos sp22..

Os três orbitais híbridos spOs três orbitais híbridos sp22 estão dirigidos aos vértices de um estão dirigidos aos vértices de um triângulo eqüilátero e formam entre si ângulos de 120º.triângulo eqüilátero e formam entre si ângulos de 120º.

O carbono que utiliza hibridação spO carbono que utiliza hibridação sp22 é chamado de carbono é chamado de carbono trigonal.trigonal.

O carbono spO carbono sp22 forma sempre 3 ligações do tipo sigma e forma sempre 3 ligações do tipo sigma e uma ligação do pi.uma ligação do pi.

HIBRIDAÇÃO spHIBRIDAÇÃO spVerifica-se experimentalmente que, nos compostos em que o Verifica-se experimentalmente que, nos compostos em que o

átomo de carbono se encontra ligado a dois átomos iguais ou átomo de carbono se encontra ligado a dois átomos iguais ou diferentes, o ângulo de ligação tem o valor de 180º. Nestes diferentes, o ângulo de ligação tem o valor de 180º. Nestes compostos, o átomo de carbono utiliza orbitais híbridos sp, que compostos, o átomo de carbono utiliza orbitais híbridos sp, que são formados pela mistura de um orbital s (orbital 2s) com um são formados pela mistura de um orbital s (orbital 2s) com um de seus três orbitais p ( orbital 2pde seus três orbitais p ( orbital 2pXX), permanecendo dois de seus ), permanecendo dois de seus orbitais p, 2porbitais p, 2pYY e 2p e 2pXX, sem participar da hibridação. , sem participar da hibridação.

Os dois orbitais p que não participaram da mistura são chamados Os dois orbitais p que não participaram da mistura são chamados de. orbitais p puros. Eles se acham situados perpendicularmente ao de. orbitais p puros. Eles se acham situados perpendicularmente ao átomo de carbono, formando ângulos retos entre si.átomo de carbono, formando ângulos retos entre si.

As considerações sobre o átomo de carbono e suas As considerações sobre o átomo de carbono e suas

hibridações acham-se sintetizadas na tabela abaixo:hibridações acham-se sintetizadas na tabela abaixo:

 

Carbono 

Ligações 

Hibridação Ângulo entre os híbrido

Forma geométrica

 | C

|

 4 ligações simples

ou4 ligações σ

  

sp3 

109°28”

  Tetraédrica

 

| C =

 

2 ligações simples

1 ligação dupla ou

3 ligações σ e1 ligação π

  

sp2

  

120°

  Trigonal plana

= C =2 ligações duplas

ou2 ligações σ e2 ligações π

 

sp 180°

 

Linear

  

C  

1 ligação simples1 ligação tripla

ou2 ligações σ e2 ligações π

  

sp

  

180°

  

Linear

O átomo de carbono pode pois efetuar ligações simples dupla ou O átomo de carbono pode pois efetuar ligações simples dupla ou tripla. Toda ligação simples é denominada ligação sigma (σ), na dupla tripla. Toda ligação simples é denominada ligação sigma (σ), na dupla uma ligação é sigma e a outra é pi (π), enquanto na tripla temos uma uma ligação é sigma e a outra é pi (π), enquanto na tripla temos uma ligação sigma e duas pi. ligação sigma e duas pi.

O hidrogênio (H) forma ligação sigma através do orbital s. O hidrogênio (H) forma ligação sigma através do orbital s.

Os demais elementos que formam ligação sigma com o carbono, Os demais elementos que formam ligação sigma com o carbono, formam através do orbital p. formam através do orbital p.