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A síntese da ureia A Quím ica Orgânica, como a conhecemos hoje, começou com a síntese da ureia. Em 1825, o médico alemão Friedrich Wõhler (1800-1 882) procurava preparar o cianato de amônio, NH40CN(s), a partir do cianeto de pra ta, AgCN(s), e do cloreto de amônio, NH4Cl (s), dois sa is t ipicamente inorgânicos, de acordo com o seguinte procedimento: • Aquecimento do cianeto de prata, AgCN(s), na presença de oxigên io do ar, 0 2(g), formando o cianato de prata, AgOCN(s): AgCN(s) + 1/2 0 2(g) -- AgOCN(s) • Tratamento do cianato de prata, AgOCN(s), com solução de clore to de amônio, NH4Ce(aq), produzindo precipitado de cloreto de prata, AgCe(ppt), e cianato de amônio em solução, NH40CN(aq): AgOCN(aq) + NH4Ce(aq) -- AgCe(ppt) + NH40CN(aq) • Filtração e evaporação da solução, restando apenas o cianato de amô nia sólido. Porém, ao ser aquecido, o cianato de amônio se transfor mou em cristais brancos, que Wõh ler logo reconheceu como ureia, a mesma substância que ele extraía com frequência da urina (de cachorro e humana) para uti lizar em seus experimentos: Wõhler descreveu o resultado inesperado como "um fato notável, uma vez que representa um exemplo da produção artific ial de uma subs tância orgânica de origem an imal a partir de substâncias inorgânicas". Esse resultado ia contra a teoria do vitalismo que imperava na época. Segundo essa teoria, f ormu lada por Jõns Jacob Berzelius (1779- -1848), os compostos orgânicos só podiam ser sintetizados por orga- . . n1smos v ivos. Outro aspecto desse "fato notável" chamou ainda mais a atenção de Wõh ler e do próprio Berzelius, que logo soube da descoberta: o cianato de amônio e a ureia apresentam os mesmos elementos na mesma quantidade: N2H4CO. As propriedades químicas e f ísicas dessas substâncias, contudo, são completamente diferentes. A explicação proposta pa ra esse fenômeno foi que os compostos apresentavam o mesmo número e t ipo de átomos, mas a d isposição dos átomos em cada composto era diferente. / NH2 N H!+ [ N e - o ] 1- -- o = e "- NH Cianato de amônio, NH40 CN(s): 2 átomos de nitrogênio, 4 átomos de hidrogênio, 1 átomo de carbono e 1 átomo de oxigênio. 2 Ureia, CO(N H2}i(s) : 2 átomos de nitrogênio, 4 átomos de hidrogên io, 1 átomo de carbono e 1 átomo de oxigênio. Friedrich Wõhler formou-se médico em 1823, aos 23 anos, mas não chegou a exercer a profissão. Em 1827, desenvolveu um método para obter alumínio met álico; porém, esse método era caro e muito complexo. Introdução à Química Orgânica 13 r Alguns poucos compostos do 7 elemento carbono são denominados compostos de transição, ou seja, são compostos que possuem o carbono, porém se assemelham mais aos compostos inorgânicos. Entre eles podemos citar o gás carbônico, C02(g), o monóxido de carbono, CO(g), o cianeto de l hidrogênio, HCN(g), e o isocianeto J e hidrogênio, HNCO(g). Esses compostos ficaram conhecidos como isômeros: do grego isa, mesmo, e méros, parte, significando, portanto, 'partes iguais'. Esse termo fo i inventado por Berzelius, e o fenômeno atualmente é definido como: Isomeria é o fenômeno no qual dois ou mais compostos possuem a mesma fórmula molecular e diferente fórmula estrutural. Wõhler e os cientistas da época deram mais importância à descober ta da isomeria do que ao impacto que a síntese da ureia causaria sobre a teoria do vitalismo. Ainda assim, a teoria do vitalismo, que "emperrava" o desenvolvimento da Química Orgânica, começou a declinar. Atualmente, a Química Orgânica é conhecida como a parte da Química que estuda a maioria dos compostos formados pelo elemen to carbono. O carbono é um ametal que faz quatro ligações covalentes para adquirir estabilidade; desse modo, os compostos orgânicos sempre apresentam muitas ligações covalentes, caracterizadas pelo compar tilhamento de pares de elétrons. A fórmula estrutural é a mais utilizada na Química Orgânica. Nessa fórmula, cada traço representa um par de elétrons compartilhado entre os átomos. Também podem ser representados os pares de elétrons disponíveis na camada de valência. - - Exemplo: a fórmula N = N indica que há 3 pares de elétrons com- partilhados entre os 2 átomos de nitrogênio (ligação tripla) e que cada átomo de nitrogênio possui ainda um par de elétrons na camada de valência que não está sendo campa rtil hado (par de elétrons "disponível"). Modelos de moléculas Neste livro você verá constantemente fo tos de modelos das fórmulas estruturais de compostos orgânicos. Considerando a molé cula de ureia, temos na foto 1 o modelo "bolas e varetas", que enfatiza o tipo de ligação cova lente entre os átomos (simples, dupla ou tri pla). A foto 2 mostra o modelo Stuart, o mais próximo do real. Nesse modelo, o raio atômico dos elementos tem medidas proporcionais às obtidas experimentalmente, e as esferas são "cortadas" de modo que o encaixe entre elas obedeça ao ângulo e ao comprimento corretos das valências envolvidas. As cores para a re presentação dos átomos seguem um padrão internacional: carbono, preto; hidrogênio, branco; oxigênio, vermelho; e nitrogênio, azul. e o ·= ãl • '0 o ·~ a ~ • = 8 o ·21 ili ;; 1 14 Capítulo 1 2 Modelos da molécula de ureia 14-2 15-2