Compostos orgânicos

 Os compostos orgânicos são substâncias intrinsecamente formadas por carbono ligadas, sobretudo, a hidrogênios e/ou a outros elementos, como o oxigênio e nitrogênio. Nesse contexto, o carbono possui a capacidade de formar cadeias e anéis complexos, permitindo uma grande variedade de moléculas. Por isso, existe uma infinidade desses compostos, como as proteínas, carboidratos, lipídios e aminoácidos, os quais estão presentes em todos os seres vivos.

Para se ter uma ideia, o combustível que move os veículos, os plásticos que possuem milhares de aplicações, as fibras usadas na fabricação de roupas ou materiais de revestimento, o papel (pense em todos!), os medicamentos, tudo isso possui compostos orgânicos em sua composição. Logo, a importância desse grupo de compostos químicos, estudado em Química Orgânica, é de extrema importância a nível mundial para a compreensão de suas propriedades, meios de obtenção e aplicações de modo a contribuir para os avanços da humanidade.

Leia também: Química Orgânica — área da Química que estuda aos compostos orgânicos

Resumo sobre compostos orgânicos

• Compostos orgânicos são substâncias químicas que contêm carbono e são a base da vida.
• Estão presentes em todos os organismos vivos, como plantas, animais e microrganismos.
• Os principais tipos de compostos orgânicos incluem proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos.
• Desempenham papéis vitais nos processos biológicos, como fornecimento de energia e construção de tecidos.
• Muitos compostos orgânicos são essenciais para a dieta humana, contribuindo com energia e nutrientes.
• São a base de medicamentos importantes, como antibióticos e analgésicos, usados para tratar doenças.
• São utilizados na indústria para produzir plásticos, detergentes, cosméticos e outros produtos de uso cotidiano.
• Os combustíveis fósseis, como petróleo e gás natural, são compostos orgânicos usados como fonte de energia.
• Possuem um fundamental em processos ambientais, como a decomposição de matéria orgânica e a fertilização do solo.

O que são compostos orgânicos?

São denominadas compostos orgânicos todas as substâncias que contêm em sua composição átomos de carbono, os quais geralmente estão ligados a hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outros elementos. Nesse contexto, existem apenas algumas poucas exceções de compostos que embora possuam carbono, apresentam características e propriedades químicas de compostos inorgânicos, como é caso do CO, CO₂ e HCN.

Quais são os principais compostos orgânicos?

Existem mais de 2 milhões de compostos orgânicos descobertos, os quais estão divididos em diferentes classes e grupos de acordo com a composição química de cada um. Posto isso, podemos citar como os principais compostos orgânicos aqueles envolvidos nos processos biológicos essenciais para a vida como, por exemplo:

• Glicose (C₆H₁₂O₆) – açúcar simples presente em alimentos e essencial para fornecer energia ao corpo.
• Amido – carboidrato presente em alimentos como batatas, arroz e pão, que é uma fonte importante de energia.
• Proteínas – compostos formados por aminoácidos, presentes em carnes, ovos, leite, leguminosas e no corpo humano.
• Lipídios (gorduras e óleos) – presentes em alimentos como azeite e manteiga, e servem para armazenamento de energia no corpo.
• Ácido acético (C₂H₄O₂) – componente principal do vinagre.
• Etanol (C₂H₅OH) – álcool presente em bebidas alcoólicas e usado como desinfetante.
• Frutose (C₆H₁₂O₆) – açúcar presente em frutas e mel.
• Celulose – polímero orgânico presente em papel, madeira e fibras vegetais.
• Ácido ascórbico (vitamina C, C₆H₈O₆) – presente em frutas cítricas e utilizado como suplemento alimentar.
• Metano (CH₄) – gás produzido naturalmente, presente em biogás e usado como combustível.

Veja também: Como ocorrem as reações químicas

Como identificar os compostos orgânicos?

A identificação dos compostos orgânicos é simples no ponto de vista das fórmulas químicas, porquanto a principal característica a ser observada é a presença do átomo de carbono nas moléculas. Além disso, deve-se observar que o carbono quase sempre estará ligado ao hidrogênio. Outro ponto importante é que esses compostos formam cadeias de átomos de carbono, que podem ser lineares, ramificadas ou em anéis e suas ligações são predominantemente covalentes. Essas cadeias são geralmente ligadas a outros elementos, como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e halogênios. Desse modo, veja a seguir as diferentes representações do etanol em suas fórmulas moleculares e estrutural, respectivamente.

Diante disso, nas fórmulas estruturais, cada traço ligando os elementos representa uma ligação covalente típica dos compostos orgânicos. Além disso, para fins de simplificação, os carbonos e hidrogênios podem ser suprimidos; cada vértice, ou extremidade, representa um carbono, conforme os exemplos:

Além disso, para fins didáticos, são comuns experimentos para diferenciar compostos orgânicos dos inorgânicos. Um exemplo é o teste de combustão, no qual os compostos de carbono queimam e produzem dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O). Outro teste é a solubilidade em solventes orgânicos, como o álcool ou o éter, já que compostos orgânicos costumam ser solúveis nesses solventes.

Propriedades dos compostos orgânicos

As propriedades dos compostos orgânicos variam de acordo com as diferentes classes existentes, mas, em geral, elas são definidas por:

• combustibilidade;
• solubilidade;
• baixos pontos de fusão e ebulição;
• polaridade;
• reatividade química.

Assim, vejamos como é a influência de cada uma dessas propriedades nas moléculas:

• Combustibilidade: a maioria dos compostos orgânicos é combustível, ou seja, pode queimar na presença de oxigênio, liberando energia na forma de calor. Um exemplo é a queima de madeira ou gasolina.

• Solubilidade: compostos orgânicos geralmente são solúveis em solventes orgânicos (como álcool e éter) e menos solúveis em água. Contudo, há exceções, como os álcoois e açúcares, que dissolvem bem em água.
• Polaridade variável: a polaridade dos compostos orgânicos depende dos grupos funcionais presentes. Por exemplo, compostos com grupos como -OH (hidroxila) são mais polares e solúveis em água, enquanto os hidrocarbonetos são apolares e insolúveis em água.
• Baixos pontos de fusão e ebulição: muitos compostos orgânicos possuem pontos de fusão e ebulição relativamente baixos em comparação aos compostos inorgânicos, o que significa que podem mudar de estado (sólido para líquido ou líquido para gás) com mais facilidade.
• Reatividade química: reagem de maneira controlada em diversas reações químicas, como oxidação, redução, substituição, adição e polimerização.

Tipos de compostos orgânicos

Já quanto aos tipos de compostos orgânicos, eles podem ser divididos em dois: naturais e sintéticos.

→ Compostos naturais

Nesse sentido, os compostos orgânicos naturais são aqueles encontrados diretamente na natureza, isto é, produzidos por organismos vivos, como plantas, animais e microrganismos. A saber, os carboidratos, proteínas, lipídios, ácidos nucleicos.

→ Compostos sintéticos

Já os compostos orgânicos sintéticos são aqueles produzidos artificialmente pelo ser humano, em laboratórios ou indústrias químicas, por meio de reações químicas controladas, como é o caso dos(as):

• plásticos, como o polietileno e o PVC;
• medicamentos, como aspirina e antibióticos;
• corantes sintéticos, usados em roupas, alimentos e produtos industriais;
• fibras sintéticas, como o nylon e o poliéster.

Classificação dos compostos orgânicos

Dentre as formas de classificar os compostos orgânicos, a classificação por funções químicas é a principal. Mas primeiro entenda função química como átomos ou grupo de átomos que conferem às moléculas que os contêm propriedades químicas e características semelhantes. Essa classificação é importante porque diferentes grupos funcionais resultam em diferentes funções químicas.

São os principais:

• Hidrocarbonetos: compostos formados apenas por carbono e hidrogênio. Podem ser:
  • Alcanos (ligações simples, C-C). Exemplo: metano (CH₄).
  • Alcenos (uma ou mais ligações duplas, C=C). Exemplo: eteno (C₂H₄).
  • Alcinos (uma ou mais ligações triplas, C≡C). Exemplo: etino (C₂H₂).
• Aromáticos: possuem anéis de carbono, como o benzeno (C₆H₆).
• Álcoois: contêm o grupo funcional -OH (hidroxila). Exemplo: etanol (C₂H₅OH).
• Aldeídos: apresentam o grupo funcional -CHO. Exemplo: formaldeído (HCHO).
• Cetonas: contêm o grupo -CO (carbonila) entre dois átomos de carbono. Exemplo: acetona (CH₃COCH₃). Saiba mais clicando aqui.
• Ácidos carboxílicos: possuem o grupo funcional -COOH (carboxila). Exemplo: ácido acético (CH₃COOH). Saiba mais clicando aqui.
• Aminas: derivados de amônia (NH₃), onde um ou mais átomos de hidrogênio são substituídos por cadeias carbônicas. Exemplo: metilamina (CH₃NH₂).
• Ésteres: formados pela reação entre ácidos carboxílicos e álcoois, com o grupo funcional -COOR. Exemplo: acetato de etila (CH₃COOCH₂CH₃). Para saber mais, clique aqui.

Essa classificação ajuda a organizar a enorme variedade de compostos orgânicos, facilitando o estudo e a compreensão de suas propriedades e reações.

Compostos orgânicos x compostos inorgânicos

Enquanto os compostos orgânicos se concentram em substâncias que têm carbono em suas estruturas, os inorgânicos compreendem todo o restante, ou seja, compostos formados pelos demais elementos químicos, cuja composição não inclui o carbono, a não ser, é claro, no caso das poucas exceções citadas no início deste artigo (CO, CO₂, HCN). Em vista disso, segue abaixo um quadro comparativo desses dois grupos:

Diferenças entre compostos orgânicos e substâncias orgânicas

Primeiro, é importante entender que todos os compostos são substâncias, mas nem todas as substâncias são compostos. Nos conceitos básicos da Química, substância é a espécie química formada por mais de um átomo, ou seja, é um termo amplo, podendo ser classificada em:

• Substâncias simples: são formadas por átomos de um único elemento e não podem ser decompostas em substâncias mais simples, como é o caso das moléculas de oxigênio (O₂), nitrogênio (N₂) e flúor (F₂), que são substâncias orgânicas.
• Substâncias compostas: são formadas por átomos de elementos diferentes. Metano (CH₄), tetracloreto de carbono (CCl₄) e o ácido acético (CH₃COOH), são, portanto, compostos orgânicos.

Em outras palavras, quando a substância é simples, chamamos apenas de “substância”. Por outro lado, quando a substância é composta, denomina-se composto químico ou apenas “composto”. Logo, o termo “substâncias orgânicas” é mais amplo e pode incluir uma variedade de materiais e compostos que contêm carbono.

Atenção! Esses conceitos não se restringem à Química Orgânica, sendo aplicados em toda a Química.

Qual é a importância dos compostos orgânicos?

Não é difícil entender o tamanho da importância dos compostos orgânicos, sobretudo a nível global, uma vez que praticamente todos os organismos vivos, sejam plantas, animais ou microrganismos, são formados por moléculas orgânicas, as quais desempenham funções essenciais em diversos processos biológicos, garantindo, assim, o funcionamento e a continuidade da vida.

Além disso, muitos desses compostos são fundamentais para nossa alimentação, quais sejam os carboidratos, que nos fornecem energia necessária para as atividades diárias; as proteínas, as quais possuem um papel crucial na construção e reparação dos tecidos do corpo; enquanto os lipídios atuam como uma importante fonte de energia e ajudam a manter a estrutura das células.

Saiba mais: Química Inorgânica — compostos, funções, reações e processos

Aplicação dos compostos orgânicos

Quanto às aplicações, os compostos orgânicos estão presentes em quase todos os setores da economia global, possuindo diversos usos, como os listados a seguir:

• São fundamentais para a criação de medicamentos, como antibióticos, analgésicos e hormônios, que ajudam no tratamento e prevenção de doenças.
• São usados em aditivos alimentares, corantes e conservantes, além de serem os principais componentes de muitos alimentos, como açúcares, óleos e proteínas.
• São empregados na fabricação de plásticos, borrachas, tintas, detergentes e cosméticos. Por exemplo, o polietileno é um plástico amplamente utilizado em embalagens.
• São encontrados em petróleo e gás natural, que são usados como combustíveis para veículos, aquecimento e geração de eletricidade.
• São utilizados na produção de fertilizantes e pesticidas, que ajudam a aumentar a produtividade das colheitas e controlar pragas.

Exercícios resolvidos sobre compostos orgânicos

1) Os compostos orgânicos são fundamentais para a estrutura e funcionamento dos seres vivos, além de estarem amplamente presentes na indústria moderna. Em vista disso, assinale a alternativa que NÃO caracteriza uma aplicação comum de compostos orgânicos.

a) Produção de plásticos e borrachas sintéticas.

b) Fabricação de medicamentos como antibióticos.

c) Geração de energia por meio de combustíveis fósseis.

d) Formação de estruturas minerais em rochas magmáticas.

e) Composição de alimentos como proteínas e carboidratos.

Gabarito: d

Tendo em vista que a questão pede a alternativa que não caracteriza uma aplicação comum de compostos orgânicos, devemos procurar pelo item errado frente a essas aplicações. Sendo assim, vamos analisar cada item separadamente:

a) Certo – Os compostos orgânicos, como os polímeros, são amplamente utilizados na produção de plásticos e borrachas.

b) Certo – Muitos medicamentos, como antibióticos, são derivados de compostos orgânicos.

c) Certo – Combustíveis fósseis, como petróleo e gás natural, são formados por compostos orgânicos e usados para gerar energia.

d) Errado – As estruturas minerais em rochas magmáticas são formadas por compostos inorgânicos, como silicatos e óxidos.

e) Certo – Proteínas e carboidratos são compostos orgânicos presentes nos alimentos e essenciais para a nutrição.

2) No contexto ambiental, compostos orgânicos desempenham papéis importantes na ciclagem de nutrientes e no equilíbrio dos ecossistemas. Qual dos seguintes compostos, embora contenha carbono, não é classificado como orgânico?

a) Ácido acético (C₂H₄O₂), encontrado no vinagre.
b) Glicose (C₆H₁₂O₆), utilizada como fonte de energia pelos organismos.
c) Dióxido de carbono (CO₂), resultante da respiração e da combustão.
d) Metano (CH₄), principal componente do gás natural.
e) Etanol (C₂H₆O), utilizado como combustível renovável.

Gabarito: c

Apesar de conter carbono, o CO₂ é classificado como um composto inorgânico, pois não forma cadeias de carbono e não possui ligações C-H. Além disso, suas propriedades remetem mais aos compostos inorgânicos.

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Os grupos funcionais comuns. In: Princípios de Química: Questionando A Vida Moderna e o Meio Ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. p. 798–805.

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L. BROWN, T. et al. Classificação da matéria. In: Química: A Ciência Central. 13. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil., 2016. p. 6–12.