Química orgánica

A química orgánica é a rama da química que estuda a estrutura, as propiedades, a composición, a síntese e reaccións químicas dos compostos orgánicos. Os compostos orgánicos son os compostos cuxo elemento fundamental é o carbono, pois estes compostos baséanse nun "esqueleto" formado por átomos de carbono.

Estrutura da molécula de metano, o hidrocarburo máis sinxelo.

O límite entre a química orgánica e a química inorgánica non é sempre nítido; por exemplo, o óxido de carbono (CO) e o dióxido de carbono (CO₂) non forman parte da química orgánica. Podemos considerar os compostos organometálicos (moléculas orgánicas que inclúen átomos metálicos unidos a un átomo de carbono por medio un enlace covalente) coma unha separación difusa entre ambas ramas.

Ó contrario que outros elementos, o carbono forma enlaces fortes con outros átomos de carbono e cunha gran variedade doutros elementos. As cadeas e aneis de átomos de carbono son tan variadas que poden formar unha variedade interminable de moléculas.

A vida e os compostos orgánicos

A diversidade dos compostos de carbono é a base para a vida na Terra. Os seres vivos están formados de compostos orgánicos complexos con funcións estruturais, químicas ou xenéticas.

Historia

O traballo de Friedrich Wöhler sobre a síntese da urea considérase como o inicio da química orgánica, e en particular da síntese orgánica

Na orixe, a ciencia da química orgánica era o estudo dos compostos que se extraían dos organismos vivos e dos produtos naturais. Compostos coma azucre, léveda, ceras eran considerados orgánicos. Está división partía da teoría vitalista, polo que a química orgánica estuda os compostos que posuían a "forza vital" e a química inorgánica estudaba gases, rochas e minerais e compostos derivados deles. A aparición da química orgánica asóciase ao descubrimento, en 1828, polo químico alemán Friedrich Wöhler, de que a substancia inorgánica cianato de amonio podía converterse en urea, unha substancia orgánica que se atopa na urina de moitos animais. Antes deste descubrimento, os químicos crían que para sintetizar substancias orgánicas, era necesaria a intervención do que chamaban "forza vital". O experimento de Wöhler rompeu a barreira entre substancias orgánicas e inorgánicas.

En 1856, William Henry Perkin, mentres trataba de estudar a quinina, accidentalmente fabricou o primeiro colorante orgánico, coñecido como púrpura de Perkin.

A química orgánica constituíuse como disciplina na década de 1930. O desenvolvemento de novos métodos de análise das substancias de orixe animal e vexetal, baseados no emprego de disolventes, como o éter ou o alcohol, permitiu illar un gran número de substancias orgánicas que recibiron o nome de "principios inmediatos".

Compostos orgánicos

• 
  Alquino
• 
  Hidroxilo
• 
  Éter
• 
  Amina
• 
  Aldehido
• 
  Cetona
• 
  Carboxilo
• 
  Éster
• 
  Amida
• 
  Azo
• 
  Nitro
• 
  Sulfóxido

Os compostos orgánicos poden dividirse en tres clases: hidrocarburos, compostos osixenados e compostos nitroxenados.

Hidrocarburos

Os hidrocarburos son substancias que están formadas só de carbono e hidróxeno. O composto máis simple é o metano, un átomo de carbono con catro de hidróxeno (valencia = 1), pero tamén pode darse a unión carbono-carbono, formando cadeas de distintos tipos, xa que poden darse enlaces simples, duplos ou triplos. Cando o resto de enlaces destas cadeas son con hidróxeno, fálase de hidrocarburos, que poden ser:

• Saturados: con enlaces covalentes simples, alcanos.
• Insaturados, con enlaces covalentes duplos (alquenos) ou triplos (alquinos).
• Hidrocarburos cíclico: Hidrocarburos saturados con cadea pechada, como o ciclohexano.
• Aromáticos: estrutura cíclica.

Osixenados

Son cadeas de carbonos cun ou varios átomos de osíxeno. Poden ser:

• Alcohois: As propiedades físicas dun alcohol baséanse principalmente na súa estrutura. O alcohol está composto por un alcano e auga. Contén un grupo hidrofóbico (sen afinidade pola auga) do tipo dun alcano, e un grupo hidroxilo que é hidrófilo (con afinidade pola auga), similar á auga. Destas dúas unidades estruturais, o grupo –OH dá aos alcohois as súas propiedades físicas características, e o alquilo é o que as modifica, dependendo do seu tamaño e forma.
• Aldehidos: Son compostos orgánicos caracterizados por posuír o grupo funcional -CHO.
• Cetonas: Unha cetona é un composto orgánico caracterizado por posuír un grupo funcional carbonilo unido a dous átomos de carbono, a diferenza dun aldehido, onde o grupo carbonilo aparece unido polo menos a un átomo de hidróxeno. O grupo funcional carbonilo consiste nun átomo de carbono unido cun enlace duplo covalente a un átomo de osíxeno. Ter dous átomos de carbono unidos ao grupo carbonilo, é o que o diferencia dos ácidos carboxílicos, dos aldehidos e dos ésteres. O enlace duplo co osíxeno é o que o diferencia dos alcohois e dos éteres. As cetonas adoitan seren menos reactivas cós aldehidos dado que os grupos alquílicos actúan como dadores de electróns por efecto indutivo.
• Ácidos carboxílicos: Caracterízanse porque posúen un grupo funcional chamado grupo carboxilo ou grupo carboxi (–COOH); prodúcese cando coinciden sobre o mesmo carbono un grupo hidroxilo (-OH) e carbonilo (C=O).
• Ésteres: Presentan o grupo éster (-O-CO-) na súa estrutura. Os aceites son ésteres de ácidos graxos con glicerol.
• Éteres: Presentan o grupo éter(-O-) na súa estrutura. Adoitan ter baixo punto de ebulición e son facilmente descompoñibles. Por ambos os motivos, os éteres de baixa masa molecular normalmente son perigosos, xa que os seus vapores poden ser explosivos.

Nitroxenados

• Aminas: Caracterízanse pola presenza do grupo amina (-N<). As aminas poden ser primarias (R-NH₂), secundarias (R-NH-R") ou terciarias (R-NR´-R"). Adoitan dar compostos lixeiramente amarelos e con olores que lembran ao peixe ou á urina.
• Amidas: Caracterízanse pola presenza do grupo amida (-NH-CO-) na súa estrutura. As proteínas ou os polipéptidos son poliamidas naturais formadas por enlaces peptídicos entre distintos aminoácidos.
• Isocianatos: Teñen o grupo isocianato (-N=C=O). Este grupo é moi electrófilo, reaccionando facilmente coa auga para descomporse mediante a transposición de Hofmann, dar unha amina e anhídrico carbónico, cos hidroxilos para dar uretanos, e coas aminas primarias ou secundarias para dar ureas.

Relación coa bioloxía

Unha das principais relacións entre a química orgánica e a bioloxía é o estudo da síntese e estrutura de moléculas orgánicas de importancia nos procesos moleculares realizados polos organismos vivos, é dicir no metabolismo. A bioquímica é o campo interdisciplinar científico que estuda os seres vivos, e xa que estes empregan compostos que conteñen carbono, a química orgánica é imprescindible para comprender os procesos metabólicos.

En termos biolóxicos, a química orgánica é de grande importancia sobre todo nun contexto celular e isto podémolo exemplificar con moléculas como os carbohidratos, presentes dende a membrana plasmática así como na estrutura química do ADN, os lípidos, que son a base principal da membrana plasmática, as proteínas, que axudan a dar apoio a un organismo ou ás súas funcións como enzimas e o ADN, molécula encargada de gardar a información xenética dos organismos vivos.

Véxase tamén

Ligazóns externas

• Nomenclatura de química orgánica IUPAC.
• Química orgánica (en inglés)
• Química orgánica (en inglés)
• Introdución á química orgánica (en portugués)
• Freeware Químico en www.acdlabs.com Arquivado 22 de xullo de 2010 en Wayback Machine.
• Tabla de radicales