Por definição, um composto orgânico é qualquer substância química que contém algum átomo de carbono em sua molécula . Algumas moléculas, mesmo contendo carbono, não são consideradas compostos orgânicos; por exemplo, carbonatos, carbonetos e óxidos de carbono simples. A diferença é que um composto orgânico tem ligações carbono-carbono, carbono-hidrogênio ou ambas , enquanto um composto inorgânico não tem esses tipos de ligações.

Por exemplo, o ácido carbônico (H 2 CO 3 ) é um composto inorgânico, enquanto o ácido fórmico (CH 2 O 2 ) é um composto orgânico.

O ácido carbônico é um composto inorgânico, o ácido fórmico é um composto orgânico

A química orgânica é um ramo da química que não se concentra no composto orgânico. Nesse sentido, para muitos autores, a diferenciação entre compostos orgânicos e inorgânicos é muito útil na organização do enorme campo da química e seu estudo, embora considerem que os critérios de diferenciação são completamente arbitrários e foram adotados ao longo da história.

Vitalismo e a origem da química orgânica

A origem do uso da palavra “orgânico” na química, e talvez a própria origem da palavra, remonta ao século I dC, quando começou a ser usada pelos alquimistas para definir os compostos que poderiam ser sintetizados a partir dos elementos aristotélicos terra, água, ar e fogo com a participação da vis vitalis (força vital) , uma força presente apenas nos organismos vivos. Os outros compostos, os inorgânicos, poderiam ser sintetizados sem essa força vital. Pode-se dizer que, para o vitalismo, os compostos orgânicos eram a base da vida.

O vitalismo foi uma corrente de pensamento profundamente arraigada por centenas de anos. Não será até o século 19, quando foi deslocado. Em primeiro lugar, no início do século 19 a teoria atômica se tornaria amplamente aceita e deslocaria os elementos aristotélicos. Na mesma época, em 1824, Friedrich Wölher sintetizou o ácido oxálico, a primeira síntese orgânica artificial , destruindo a ideia da força vital necessária para criar compostos orgânicos. Quatro anos depois, em 1828, Wöhler conseguiu sintetizar a uréia, um composto considerado orgânico, a partir do cianato de potássio e do sulfato de amônio, dois sais inorgânicos.

O conceito “orgânico” atual

Sem o vitalismo como uma teoria válida, o estudo da química continuou a ser separado em dois ramos especializados, química orgânica e química inorgânica, e a distinção entre os dois tipos de compostos continuou a ser usada na nomenclatura científica, mas com um conceito de composto orgânico que tinha para evoluir.

Atualmente, o conceito de composto orgânico foi dissociado de sua estreita relação com os organismos vivos, mas ainda não existe uma definição padronizada e inequívoca. Uma das definições mais amplas de um composto orgânico define-o como qualquer substância que contenha pelo menos um átomo de carbono . É comum para esta definição incluir a presença de ligações carbono-hidrogênio (CH) ; alguns autores também incluem ligações carbono-carbono (CC) como uma característica de um composto orgânico.

Em qualquer caso, existem compostos de carbono considerados inorgânicos: ligas metálicas (como aço, uma liga de ferro e carbono), carbonatos metálicos e carbonilos (incluindo metais alcalinos e alcalino-terrosos), óxidos simples de carbono (como CO 2 ), Cianetos metálicos (por exemplo, cianeto de sódio, NaCN) e alótropos de carbono (grafite, grafeno, diamante, etc.). Haloalcanos simples também são considerados inorgânicos por alguns autores.

As regras das ligações CH e CC, embora a princípio pareçam se encaixar perfeitamente com a ideia de composto orgânico, também têm suas exceções. Por exemplo, a ureia e o ácido oxálico, historicamente considerados compostos orgânicos, não cumprem a regra CH. Por sua vez, a regra do CC não é cumprida em compostos orgânicos constituídos por moléculas muito pequenas, como o metano, que possui apenas um átomo de carbono.

Pode-se concluir que:

  • todos os compostos orgânicos têm carbono, mas nem todos os compostos de carbono são orgânicos
  • a maioria dos compostos de carbono são compostos orgânicos
  • a maioria dos compostos orgânicos contém pelo menos uma ligação CH ou uma ligação CC, com algumas exceções, como a ureia, que não contém nenhuma ligação CC ou CH

Vale ressaltar que, embora um composto orgânico não precise mais estar em conflito com os organismos vivos, a vida que conhecemos no planeta Terra é baseada em compostos de carbono e água , portanto a associação conceitual de compostos orgânicos e organismos vivos continua muito forte. . No entanto, existem definições mais precisas para se referir a compostos com atividade biológica, por exemplo biomolécula, um termo que abrange apenas os compostos constituintes de organismos vivos, tanto orgânicos como inorgânicos.

Classificação de compostos orgânicos

Os compostos orgânicos podem ser muito simples ou extremamente complexos. Na verdade, os compostos conhecidos mais complexos , como cadeias de DNA ou grandes complexos de proteínas, são compostos orgânicos . Cada átomo de carbono possui quatro valências, podendo formar quatro ligações covalentes, podendo se ligar a outros átomos de carbono facilmente formando longas cadeias ramificadas.

Além do carbono, os elementos mais comuns nos compostos orgânicos são o hidrogênio, o nitrogênio e o oxigênio, mas outros também podem aparecer, o que aumenta muito a complexidade que um composto orgânico pode atingir. Além disso, existe o potencial de o carbono formar ligações simples, duplas ou triplas com outros átomos, proporcionando variabilidade extra.

Com este grande número de possibilidades, a classificação de compostos orgânicos não é uma tarefa fácil e existem muitos tipos e classificações diferentes.

Classificação por grupos funcionais

Os grupos funcionais são um tema central no estudo da química orgânica. Eles são definidos como partes da molécula (módulos) com características reativas definidas que são mantidas cada vez que está presente em uma molécula.

Essa “constância” nas características reativas de um grupo funcional tem limites na prática, pois é influenciada por inúmeros fatores, por exemplo, a presença de outros grupos funcionais na mesma molécula que agem de forma sinérgica ou antagônica. Além da reatividade, os grupos funcionais são freqüentemente decisivos nas características físicas e outras características químicas do composto.

Os grupos funcionais são usados ​​na nomenclatura de compostos orgânicos e é o principal critério de classificação. No caso de um composto possuir mais de um grupo funcional, existe uma ordem de prioridade estabelecida para cada um. Existe um grande número de grupos funcionais; Estes são apenas alguns exemplos raros (R representa o resto da molécula orgânica):

  • Álcool : grupo R-OH
  • Ácidos carboxílicos : grupo R-COOH
  • Cetonas : grupo R-CO-R ‘
  • Aldeídos : grupo R-CHO
  • Amidas : R-ONR 2
  • Cianato : R-OCN
  • Tiol : R-SH

Natural e sintético

Uma das classificações mais básicas é a divisão entre compostos orgânicos naturais e sintéticos, de acordo com sua existência ou não na natureza. Por exemplo, a vitamina B12 é um composto orgânico natural. A maioria dos polímeros plásticos são compostos orgânicos sintéticos ; Existem também os semissintéticos, cuja síntese parte de um composto natural e é modificada artificialmente.

Muitos compostos orgânicos naturais também podem ser sintetizados em laboratório. A nível industrial, são obtidos por extração na fonte natural ou por síntese, dependendo do custo e da complexidade de cada processo.

Biomoléculas orgânicas

Biomoléculas, ou biocompósitos, são aqueles que constituem os seres vivos. Existem biomoléculas inorgânicas e biomoléculas orgânicas. As biomoléculas orgânicas são classificadas em cinco grandes grupos:

  • Hidratos de carbono
  • Lipídios
  • Proteína
  • Ácidos nucleicos (DNA, RNA)
  • Vitaminas

Polímeros

Os compostos orgânicos formados pela união de unidades estruturais básicas que se repetem em uma cadeia formam o grupo dos polímeros. Eles podem ser classificados de acordo com o número de unidades em monômeros (uma unidade estrutural), dímeros (duas unidades estruturais), trímeros, etc.

Heteroátomos

Em química orgânica, um heteroátomo é qualquer átomo diferente de carbono. Geralmente, os compostos com oxigênio e nitrogênio não são separados em grupos diferentes, mas a combinação de carbono com alguns elementos é geralmente estudada em grupos específicos. Por exemplo:

  • Compostos organometálicos : contêm ligações C-metal.
  • Os compostos orgânicos com halogênios são nomeados de acordo com o halogênio envolvido: organofluorado, organossulfurizado, organoclorado, organoclorofluorado, etc.

Aromaticidade

De acordo com as características da cadeia de átomos de carbono e hidrogênio, dois grandes grupos podem ser distinguidos: compostos aromáticos e compostos alifáticos (ou não aromáticos).

  • Compostos aromáticos : são caracterizados por conter cadeias de carbono cíclicas (anéis) com ligações duplas entre átomos de carbono conjugados (-C = CC = -C-). Alguns exemplos são benzeno e aldeídos aromáticos. Essa configuração de ligações duplas e a estrutura cíclica conferem propriedades específicas a esses compostos, incluindo alta estabilidade.
  • Compostos alifáticos : são formados por cadeias de carbono cíclicas unidas por ligações simples ou por cadeias lineares de átomos de carbono unidas por ligações simples, duplas ou triplas. As cadeias retas podem ser ramificadas.

Existem muitos outros critérios de classificação, alguns deles altamente específicos, e o mesmo composto orgânico pode pertencer a vários grupos.