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Haletos Orgânicos são compostos que derivam dos hidrocarbonetos pela substituição de átomos de hidrogênio por igual número de átomos de halogênio (F, Cl, Br, I), por isso recebem o nome de derivados halogenados. Os haletos se encontram em condições ambientes nas fases sólida, líquida ou gasosa. Esses compostos são solúveis em solventes orgânicos e insolúveis em água, apresentam pontos de fusão e ebulição crescentes com o aumento da massa molecular. Os haletos se classificam em monoaletos, dialetos e trialetos, de acordo com o número de halogênios na molécula: Monoaleto: Apresenta somente um átomo de halogênio na molécula. H3C ─ CH2 ─ CH2 │ Br 1- bromo-propano Dialeto: Possuem dois átomos de halogênio na molécula. H │ H3C ─ C ─ Cl │ Cl 1,1- dicloro-etano Trialeto: Presença de três átomos de halogênio na molécula. Cl │ H ─ C ─ Cl │ Cl tricloro-metano Os haletos orgânicos são compostos derivados da substituição de um ou mais hidrogênios de hidrocarbonetos pela mesma quantidade de halogênios (elementos da família 17 (ou VII A) da Tabela Periódica). Geralmente, os halogênios são representados pela letra X. Assim, seu grupo funcional é dado por: X | — C — , sendo que: X = F, Cl, Br e I. | Observe que apesar de o astato (At) também ser membro da família dos halogênios, ele não apareceu na indicação acima porque ele é um elemento radioativo, cujo isótopo mais estável tem meia-vida de pouco mais de 8 horas, o que torna o seu aproveitamento muito difícil. Os haletos podem ser classificados de quatro formas: 1. Quanto ao número de halogênios ligados à cadeia carbônica: podem ser mono-haletos, di-haletos, tri-haletos etc.; 2. Quanto ao tipo de halogênio presente na molécula: podem ser fluoretos, cloretos, brometos, iodetos ou mistos (se houver mais de um tipo de halogênio); 3. Quanto ao tipo de carbono a que o haleto está ligado diretamente: podem ser primários, secundários ou terciários; Exemplos: 4. Quanto ao tipo de cadeia carbônica a que o halogênio está ligado diretamente, podendo ser: 4.1 – Haleto de alcoíla ou alquila: Se o halogênio estiver ligado a um carbono saturado de uma cadeia aberta, como em todos os exemplos anteriores; 4.2 - Haleto de arila: Se o halogênio estiver ligado diretamente a um anel benzênico. A nomenclatura oficial dos haletos orgânicos segue a seguinte regra: Regras de nomenclatura de haletos orgânicos O prefixo “mono” praticamente não é usado. Observe que o halogênio é considerado como um substituinte, assim, se a cadeia for insaturada, a numeração dela começará o mais próximo da insaturação, e não do halogênio. Além disso, se houver uma ramificação, ela terá o mesmo peso que o halogênio no momento da numeração da cadeia. Assim, para decidir em qual extremidade deverá começar a numerar, leve em conta a regra dos menores números, isto é, a numeração que levar aos menores números na nomenclatura é a correta. Exemplos: A maioria dos haletos é organoclorada e eles foram alvo de muitas polêmicas em virtude dos ataques que muitos deles sofreram por ambientalistas que afirmam que essas substâncias representam um perigo para o meio ambiente, principalmente o inseticida DDT. Por isso, alguns haletos orgânicos, que antes eram utilizados, foram abandonados. Já outros, como o gás lacrimogênio e alguns pesticidas, ainda são utilizados. Veja alguns exemplos de haletos orgânicos que foram usados em nossa sociedade: Clorofórmio (HCCl3 – triclorometano): Ele era muito usado antigamente como anestésico em cirurgias, porém, descobriu-se que ele pode causar parada respiratória e danos irreparáveis ao fígado e, por isso, deixou de ser usado com essa finalidade. O clorofórmio era usado como anestésico por inalação O “lança-perfume” contém clorofórmio, podendo levar a pessoa à dependência e gerar danos irreparáveis ao organismo, tais como irritação na pele, olhos e trato respiratório; pode causar queimaduras na boca e garganta, dor no peito, vômitos, atinge o sistema nervoso central, sistema cardiovascular e fígado, além de poder levar ao câncer. Atualmente, ele é mais usado como solvente orgânico. CFC (Clorofluorcarbonetos, também conhecidos como Fréons®): Eles são formados por moléculas do tipo metano (CH4) e etano (H3C ? CH3). Seus átomos de hidrogênio são substituídos por átomos de cloro e flúor. Os principais CFCs são CCl3F (nome comercial CFC-11), CCl2F2 (CFC-12), CClF2CClF2 (CFC-114) e CClF2CF3 (CFC-115). Os CFCs eram produzidos principalmente para serem usados em compressores para refrigeração doméstica (por exemplo, em geladeiras), para expansão de polímeros e em produtos do tipo spray. Porém, eles vêm sendo gradativamente substituídos por outros compostos, pois os CFCs lançados na atmosfera são os principais responsáveis pela destruição da camada de ozônio. Os CFCs presentes em aerossóis causam a destruição da camada de ozônio DDT (dicloro-difenil-tricloetano): Esse composto passou a ser muito utilizado como inseticida durante a Segunda Guerra Mundial. Apesar de controlar a proliferação de insetos transmissores de tifo, malária e febre amarela, esse inseticida passou a ser proibido em muitos países por causa da sua potencial toxidade para a cadeia alimentar. Molécula de DDT (dicloro-difenil-tricloroetano) Os que atacam o uso desse inseticida apontam como principais alegações para a sua proibição as mencionadas abaixo: * Pode causar a morte de pássaros, tornar mais fina a casca de seus ovos e levar à extinção de algumas espécies; * Não pode ser eliminado do meio ambiente; * Por efeito acumulativo, o DDT pode chegar até os seres humanos e causar câncer. Os que defendem o seu uso dizem que essas alegações não têm comprovação e basta usar o DDT de modo controlado. Haletos Orgânicos são os compostos de carbono que apresentam halogênios na sua composição. Eles derivam de um hidrocarboneto, que são os carbonetos de hidrogênio. Assim, cada vez que sai um hidrogênio de um, dois ou mais hidrocarbonetos há a entrada de um, dois ou mais halogênios. São halogênios: flúor, cloro, bromo, iodo, astato e ununséptio. Conforme o número de hidrogênios presentes na sua composição, os haletos orgânicos podem ser classificados em: Mono-haleto - quando o haleto tem apenas um halogênio. Di-haleto - quando o haleto tem dois halogênios. Tri-haleto - quando o haleto tem três halogênios. Os di-haletos podem ser classificados de acordo com a localização dos haletos: Di-haleto vicinal - quando os dois haletos são ligados a carbonos vizinhos. Di-haleto isolado - quando os dois haletos são ligados a carbonos que se encontram distantes um do outro. Os haletos orgânicos podem, ainda, ser classificados de acordo com a sua reatividade em: Haletos de alquila - quando um halogênio encontra-se ligado a uma cadeia aberta de um carbono saturado. Haletos de acila - quando contém um halogênio ligado a um anel benzênico. Nomenclatura Os mono-haletos podem ser nomeados de duas formas, através de nomes oficiais e através de nomes usuais. Os nomes oficiais seguem as regras da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada). O 2-bromo-propano (nome oficial), por exemplo, é usualmente chamado de brometo de isopropila. 2-bromo-propano O número 2 indica que o halogênio está ligado ao 2.º carbono. Bromo é o nome do halogênio. Propano: Prop- indica a presença de 3 carbonos no composto, an- indica que a ligação é simples, -o indica a função orgânica hidrocarboneto. Quanto aos di-haletos e aos tri-haletos, apenas são utilizados os nomes oficiais. Di-haleto Dibromoheptano Di- indica que é um di-haleto. Bromo é o nome do halogênio. Heptano: Hept- indica que são 7 as cadeias de carbono, an- indica que a ligação é simples, -o indica a função orgânica hidrocarboneto. Tri-haleto Triclorometano Tri- indica o número de halogênios. Cloro é o nome do halogênio. Metano: Met- indicaa presença de 1 carbono no composto, an- indica que a ligação é simples, -o indica a função orgânica hidrocarboneto. Exemplos e Aplicações DDT O DDT (diclorodifeniltricloroetano) é um inseticida que deixou de ser utilizado em decorrência de ser altamente tóxico. Estrutura molecular do diclorodifeniltricloroetano C14H9Cl Gás lacrimogêneo O gás lacrimogêneo (α-cloroacetofenona) é um gás utilizado como arma pela polícia. Estrutura molecular do α-cloroacetofenona C3H5BrO Na Química Orgânica, os compostos que apresentam átomos de Halogênio se classificam como Haletos orgânicos. O que seria um Halogênio? Átomos pertencentes ao grupo 7 A da Tabela Periódica: Cloro (Cl), Bromo (Br), Flúor (F), Iodo (I). Todos estes fazem parte da chamada família dos Halogênios. Os Haletos orgânicos são representados por R – X onde X = Cl, Br, F, I. 2 – cloro 2 – metil – butano Repare que o Cl está ligado a uma cadeia de hidrocarbonetos. Exemplos de Haletos Clorados (Cl): CFC’s Sigla para Clorofluorcarbonetos, os populares freons. Estes Haletos são usados como propelentes em aerossóis e como líquido para refrigeração em aparelhos de ar condicionado e geladeiras. DDT Abreviatura de Dicloro-difenil-tricloroetano, um inseticida que ficou mundialmente conhecido por sua eficiência em controlar doenças transmitidas por insetos (febre amarela, malária, tifo). Gás lacrimogêneo Também conhecido como Clorobenzilideno malononitrilo, é usado por policiais para dispersar multidões em protestos, vandalismos, rebeliões, etc. Este gás produz efeito incapacitante no indivíduo: lágrimas, tosse, irritação da pele e vômitos. O gás lacrimogênio também possui o elemento Cloro como grupo substituinte. Clorofórmio Triclorometano A presença dos três átomos de Cloro classifica o composto orgânico como Haleto, o mesmo ficou popularmente conhecido como Clorofórmio. Foi muito usado como anestésico em cirurgias, mas foi substituído por causar parada respiratória nos pacientes. Em termos gerais, a reação de saponificação ocorre quando um éster em solução aquosa de base inorgânica origina um sal orgânico e álcool. A Reação de saponificação também é conhecida como hidrólise alcalina, através dela é que se torna possível o feitio do sabão. Falando quimicamente, seria a mistura de um éster (proveniente de um ácido graxo) e uma base (hidróxido de sódio) para se obter sabão (sal orgânico). A equação abaixo demonstra este processo: Éster + base forte → sabão + glicerol Praticamente todos os ésteres são retirados de óleos e gorduras, daí o porquê das donas de casa usarem o óleo comestível para o feitio do sabão caseiro. Equação genérica da hidrólise alcalina: A equação acima representa a hidrólise alcalina de um óleo (glicerídeo). Dizemos que é uma hidrólise em razão da presença de água (H2O) e que é alcalina pela presença da base NaOH (soda cáustica). O símbolo ∆ indica que houve aquecimento durante o processo. Produtos da reação de Saponificação: sabão e glicerol (álcool). A reação de saponificação é aquela em que um éster reage em meio aquoso com uma base forte, ou seja, é uma hidrólise alcalina. Os produtos formados são um sal e um álcool. De modo simplificado, temos:? Essas reações são denominadas de reações de saponificação porque, quando ocorre uma reação desse tipo, com um triéster proveniente de ácidos graxos, formam-se os sabões. Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos de cadeia longa, em geral com 12 átomos de carbono ou mais. Eles reagem com a glicerina (glicerol ou propanotriol), formando os glicerídeos, também denominados de triglicerídeos ou triacilgliceróis, que compõem os óleos e gorduras animais e vegetais: Reação genérica de formação do triglicerídeo a partir de três ácidos graxos e uma glicerina Assim, o sabão é produzido por meio do aquecimento de óleos ou gorduras vegetais em uma solução aquosa de uma base forte, como o hidróxido de sódio, que é conhecido comercialmente por soda cáustica. Reação de saponificação para fabricação de sabão Os primeiros sabões eram feitos com misturas de gorduras de animais (sebo), como o material graxo, com as cinzas de madeira, que possuem substâncias alcalinas, como o carbonato de sódio e de potássio. Observe que o sabão formado possui em sua estrutura uma longa cadeia proveniente do ácido graxo que constitui uma parte apolar, enquanto sua extremidade é polar. Isso permite que a parte apolar interaja com as sujeiras gordurosas que também são apolares, enquanto a extremidade polar interage com a água, que também é polar. É assim que os sabões conseguem diminuir a tensão superficial da água (por isso são também chamados de agentes tensoativos ou de surfactantes), eliminando a sujeira. Os sabões produzidos com o hidróxido de sódio são mais duros. Já os produzidos com hidróxido de potássio (KOH) são mais moles ou até mesmo líquidos. Surgiu então o índice de saponificação, que é a quantidade em miligramas de KOH que é necessária para saponificar 1g de óleo ou de gordura. Veja alguns exemplos a seguir: Óleos e gorduras: Índice de saponificação (mg): Manteiga 210 a 235 Banha de porco 190 a 200 Óleo de algodão 190 a 200 Óleo de linhaça 190 a 195 Quanto maior é o índice de saponificação, menor é a massa molar do triglicerídeo. Na reação de saponificação de triglicerídeos, é produzida, além do sabão, a glicerina, que é aproveitada pela indústria para ser usada na fabricação de cosméticos, como cremes e sabonetes. Também denominada hidrólise alcalina, a reação de saponificação é um tipo de reação química que ocorre entre um éster e uma base inorgânica ou um sal básico, tendo como produtos finais um sal orgânico e um álcool. O nome saponificação se deve ao fato de que, quando se utiliza um éster derivado de um ácido graxo em reações desse tipo, produz-se o sabão, e já que a principal fonte natural de ácidos graxos são gorduras e óleos, suas hidrólises alcalinas são os principais processos aplicados à produção de sais de ácidos graxos, popularmente conhecidos como sabões. Resumidamente, temos: Óleo ou gordura +base forte --> sabão + glicerol As bases mais utilizadas nas reações de saponificação são o hidróxido de sódio (NaOH), que produz um sabão mais consistente, ou o hidróxido de potássio (KOH), que dá origem a um sabão mais mole, conhecidos como sabões potássicos. No Brasil, ainda é frequente a fabricação caseira de sabão, para a qual se utiliza a água de cinza (lixívia), em vez de hidróxidos de potássio ou de sódio. A água de cinza tem caráter alcalino devido ao carbonato de potássio que a compõe, que, em solução aquosa, libera íons OH-. Outro produto da reação de saponificação é o glicerol, um composto orgânico que faz parte do grupo dos alcoóis. Devido a isso, as indústrias de sabão produzem também a glicerina, forma comercial do glicerol com 95% de pureza. Essa substância tem propriedades umectantes, ou seja, é capaz de manter a umidade, sendo, por isso, aplicada à produção de cremes e loções de pele, sabonetes e produtos alimentícios. Devido à sua ação detergente (do latim detergere, limpar), os sabões auxiliam muito os processos de limpeza, especialmente na eliminação de gorduras. Tal característica é explicada pela estrutura do sabão: sua molécula possui um lado polar que interage com a água, e outro apolar, que interage com a gordura, formando, assim, partículas que se mantêm dispersas na água e são arrastadas durante a lavagem. Você vai saber agora qual é a reação química usada para se obter o sabão, aquele que usamos todos os dias para tomar banho e cuidar da higiene da casa. A reação de saponificação não podia ter outro nome, uma vez que ficou muito conhecida em razão de sua enorme utilização na Indústria: confecção de sabonetes e sabão em barra. Para que essa reação aconteça, é preciso haver um éster misturado com umabase forte na presença de água e aquecimento. O produto final é um sal orgânico e álcool. Para quem não sabe, sal orgânico é nosso popular sabão. O éster usado no processo provém de um ácido graxo. Acompanhe a equação que demonstra o processo de obtenção do sabão: Ácido graxo + Hidróxido de sódio → sabão + glicerol (álcool) O uso de bases no processo (hidróxido de sódio ou potássio) fez com que a reação ficasse conhecida também como Hidrólise alcalina. Ela é usada há muitos anos pelas donas de casa que retiram a matéria prima ácido graxo de suas próprias cozinhas: os chamados óleos comestíveis são compostos por ésteres, daí o por que de serem utilizados para a produção de sabões. As reações de oxirredução são aquelas em que há transferência de elétrons entre as espécies químicas envolvidas. Isso pode ser percebido por meio do número de oxidação (Nox) de cada elemento, que se trata da carga elétrica real, no caso de íons monoatômicos (um átomo que ganhou ou perdeu elétrons), e, no caso de compostos moleculares ou de íons polinuclerares, é a carga elétrica que ele teria se a ligação fosse rompida, ou seja, sua tendência de atrair os elétrons. Assim, nós olhamos o Nox de cada elemento envolvido na reação e se percebermos que o seu Nox do reagente era menor que o do produto, isto é, aumentou, isso significa que ele perdeu elétrons na reação. Por outro lado, se o seu Nox no produto é menor, significando que ele diminuiu, quer dizer que essa espécie química ganhou elétrons. Para entender melhor, vejamos um exemplo: Ao mergulhar uma fita de cobre metálico em uma solução de nitrato de prata, notamos que, com o passar do tempo, forma-se uma camada cinza sobre o cobre, e a solução, que inicialmente era incolor, vai ficando azul, como se pode ver na imagem abaixo: Precipitação de prata em cobre a partir de uma solução de nitrato de prata* A cor azul deve-se à formação de cátions cobre (Cu2+) que ficam dissolvidos na solução. Isso significa que o cobre metálico (Cu0) perdeu elétrons para se transformar nesse cátion. Dessa forma, dizemos que ele sofreu uma oxidação. Acompanhe a seguir: Oxidação → Perda de elétrons → Nox aumenta: Cu0(s) → Cu2+(aq) + 2 e- Ao mesmo tempo, os íons prata (Ag+) que existiam na solução de nitrato de prata (AgNO3) receberam esses elétrons que o cobre perdeu e transformaram-se em prata metálica (Ag0), que se depositou na fita de cobre. Isso significa que os íons prata sofreram redução: Redução → Ganho de elétrons → Nox diminui: 2 Ag+(aq) + 2e-→ 2 Ag0(s) Visto que houve transferência de elétrons, com ocorrência simultânea de oxidação e de redução, esse é um exemplo de reação de oxirredução, que é dada pela soma das duas semirreações acima: Reação de oxirredução: Cu(s) + 2 AgNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2 Ag(s) Outros dois conceitos importantes nas reações de oxirredução são “agente oxidante” e “agente redutor”. Como os próprios nomes dizem, o agente oxidante é o que causa a oxidação de outra espécie química, enquanto o agente redutor é o que provoca a redução da outra. No exemplo mencionado, o cobre metálico perdeu elétrons, ou seja, ele doou esses elétrons para o cátion prata, causando a sua redução. Portanto, o cobre é o agente redutor. Por outro lado, os cátions prata da solução de nitrato de prata foram os que receberam os elétrons do cobre, causando a oxidação dele. Por isso, o nitrato de prata (e não o cátion prata) é o agente oxidante. Observação importante: Note que a substância redutora é a que contém o átomo que forneceu os elétrons e a substância oxidante é a que contém o átomo que recebeu os elétrons. Assim, lembre-se de que os agentes oxidante e redutor não são os átomos isolados, mas as substancias que os contêm. Resumidamente, temos: Oxidorredução ou oxirredução refere-se ao processo em que há transferência de elétrons entre espécies químicas (átomos e/ou íons) de substâncias que reagem entre si. Essa palavra é a junção de “oxidação + redução”, que são processos opostos, mas complementares, ou seja, um sempre depende do outro para ocorrer. A oxidação ocorre quando o átomo perde elétrons. Visto que os elétrons são partículas negativas, a carga elétrica (Número de oxidação – Nox) da espécie que perdeu elétrons aumenta, “fica mais positiva”, por assim dizer. Já a redução corresponde ao processo inverso, ou seja, a espécie química ganha elétrons e fica com o Nox menor, “mais negativo”. A reação de oxidorredução ocorre com transferência de elétrons A espécie química que ganha elétrons recebe-os da espécie química que os perdeu e vice-versa. Por isso, dizemos que sempre que ocorre uma redução, ocorre também uma oxidação, e é também por isso que chamamos esses processos de reações de oxidorredução. Além disso, se uma substância oxidou, é porque a outra espécie química ocasionou isso por retirar os elétrons dela. Assim, dizemos que a substância que contém o átomo que ganhou os elétrons ou reduziu é o agente oxidante, porque ela causou a oxidação do átomo ou íon da outra substância reagente. Por outro lado, a substância que contém o átomo que forneceu os elétrons, isto é, que oxidou, é o agente redutor, porque ele causou a redução da outra espécie química. Resumidamente, temos: Resumo de determinação de agente redutor e agente oxidante Vejamos um exemplo de reação de oxidorredução para visualizar melhor esses conceitos mencionados até agora. A reação de fotossíntese realizada pelas plantas para produzir seu próprio alimento e limpar o ar que respiramos é um dos processos químicos mais importantes da natureza e trata-se de uma reação de oxidorredução. Conforme pode ser visto por meio da equação a seguir, de forma resumida, a planta retira do solo apenas água (H2O) através da raiz para que, juntamente ao gás carbônico (CO2) absorvido pelas folhas e na presença de luz, seja capaz de produzir moléculas orgânicas, como a glicose e também o gás oxigênio: +4 -2 +1 -2 +4 -1 -2 0 6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(aq) + 6 O2(g) Essa equação química já está balanceada e acima de cada elemento foram colocados os valores dos Nox para você observar o que aconteceu. Veja que no primeiro membro da equação o Nox do átomo de oxigênio era igual a -2, mas, no segundo membro, esse Nox aumentou para zero. Isso significa que o oxigênio foi a espécie química que sofreu oxidação, ou seja, perdeu elétrons, e o dióxido de carbono (CO2) foi o agente redutor. Por outro lado, o Nox do hidrogênio da água (H2O) era +1 e passou para -1 na molécula de glicose (C6H12O6). Visto que seu Nox diminuiu, isso significa que o hidrogênio foi o elemento que sofreu redução, ou seja, ganhou elétrons, e a água foi o agente oxidante. É importante lembrar que em toda reação de oxirredução que estiver devidamente balanceada, a quantidade de elétrons ganhos será a mesma de elétrons perdidos. Para saber realizar o balanceamento desse tipo de reação e para aprender a determinar o Nox dos átomos, leia os textos: Balanceamento de reações de oxidorredução e Número de Oxidação (Nox) . As principais classes de reações estudadas no Ensino Médio são as de precipitação, ácido/base e oxirredução. Esta última abrange uma série de reações muito versáteis e importantes, como a combustão, a corrosão, a fotossíntese, a extração de minérios, entre outras. Reações de oxirredução são também chamadas de oxidorredução ou redox, pois trata-se da combinação de semirreações de oxidação (em que ocorre perda de elétrons) e de redução (em que há ganho de elétrons), assim, pode-se dizer que reações desse tipo tratam da migração de elétrons de uma espécie a outra. Sempre que houver uma oxidação, haverá também uma redução, pois, como elétrons são partículas reais, que não podem ser simplesmente "perdidas" (já que na natureza "nada se perde, nem se cria", segundo Lavoisier), quando uma espécie perder elétrons, outra espécie necessariamente irá ganhá-los, assim, sempre que uma espécie oxidar, outra irá reduzir. Por exemplo, em uma das etapas da formação da ferrugem, o ferrosólido é oxidado pelo ar úmido (O2 + H2O), e pode ser descrita da seguinte maneira: Semirreação de oxidação: 2Fe(s) → 2Fe2+(s) + 4e- Semirreação de redução: O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq) ________________________________________________ Reação global: 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Fe(OH)2(s) Neste caso, a espécie que está oxidando (perdendo elétrons) é o ferro, enquanto que quem está reduzindo (ganhando elétrons) é o oxigênio do O2. A espécie que oxida é chamada de agente redutor, pois é quem provoca a redução da outra espécie. Da mesma forma, quem sofre redução é chamado de agente oxidante. Assim, neste exemplo dado, o Fe(s) é agente redutor e O2(g) agente oxidante. É daí que vem o termo "antioxidante", produtos antioxidantes são aqueles que possuem substâncias capazes de atrasar ou inibir a oxidação de algum material e, portanto, podem ser agentes redutores. As reações de oxidação, embora sejam normais (e essenciais) nos organismos vivos, podem produzir radicais livres, potencialmente perigosos a estes organismos. Acredita-se que muitas doenças, como Alzheimer, Parkinson, diabetes, alguns tipos de câncer, dentre outras e até o envelhecimento da pele estejam atreladas a um "estresse oxidativo" (excesso de oxidação, por assim dizer) e por isso, remédios e alimentos antioxidantes, como uva, maçã, brócolis, linhaça, etc. são consumidos como formas de prevenção. Para verificar se uma reação é do tipo redox, basta identificar se há variação no número de oxidação (NOx) das espécies envolvidas: se houver diminuição do NOx, significa que a espécie sofreu redução, se houver aumento, oxidação e, portanto, trata-se de uma oxirredução. A espécie que sofreu redução é o agente oxidante, e a que sofreu oxidação, agente redutor. A seguir, um fluxograma para resumir essas informações: As reações de oxirredução são aquelas em que ocorre transferência de elétrons de uma espécie química para outra, sendo que o átomo ou íon que recebe elétrons tem a sua carga ou número de oxidação (Nox) diminuido, e dizemos que ele sofreu uma redução. Por outro lado, a espécie que perde os elétrons, sofre oxidação, tendo o seu Nox aumentado. Portanto, ao realizar o balanceamento de equações que representam as reações de oxirredução, pretendemos igualar o número de elétrons que foram perdidos e recebidos. E para tal precisamos primeiramente determinar os Nox de todos os elementos das substâncias nos reagentes e nos produtos, e, com isso descobrir quantos elétrons foram transferidos e quais espécies sofreram redução e oxidação. Se você tem alguma dúvida sobre como determinar o Nox de um elemento na substância, leia o texto Número de Oxidação (Nox). Agora, vejamos um exemplo para visualizar como fazer isso. Abaixo temos a reação de oxirredução entre o cobre metálico e o nitrato de hidrogênio, com produção de nitrato de cobre II, monóxido de nitrogênio e água: Cu(s) + HNO3(aq) → Cu (NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l) 1º passo – Determinar o Nox: Cu(s) + HNO3(aq) → Cu (NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l) ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 0 +1,+5,-2 +2,+5,-2 +2,-2 +1,-2 Observe que o Cu teve seu Nox aumentado de zero para +2, o que significa que ele é a espécie que sofreu oxidação. Já o N é o que sofreu redução, pois o seu Nox diminuiu de +5 para +2. Agente oxidante: HNO3; Agente redutor: Cu(s). 2º passo - Determinar a variação do Nox (ΔNox) para verificar o número de elétrons transferidos: Cu = ΔNox = 2 – 0 = 2 N = ΔNox = 5 – 2 = 3 Observação importante: Os valores encontrados para os ΔNox permanecem estes porque nas substâncias existem apenas um átomo de nitrogênio e de cobre. Mas, se fosse mais de dois átomos teríamos que levar isso em consideração. Por exemplo, considere a seguinte oxidação: C2O42- → CO2. Aqui, o carbono teve seu Nox aumentado de +3 para + 4, e o ?Nox daria igual a 1. Mas temos que todo carbono presente em C2O42- se oxidou, ou seja, cada átomo de carbono perdeu 1 elétron. Como em C2O42- existem 2 átomos de carbono, então, o número total de elétrons perdidos é igual a 2. 3º Passo – Inverter os valores de ΔNox pelos coeficientes das substâncias: Visto que o ΔNox do Cu deu 2, então esse será o coeficiente da substância que contém o N, que no primeiro membro é o HNO3 e no segundo membro da equação é o NO. E visto que ΔNox do N deu 3, então esse será o coeficiente da substância que contém o Cu, que no primeiro membro é o Cu e no segundo membro da equação é o Cu(NO3)2. Observe que, assim, o número total de elétrons perdidos é igual ao número total de elétrons recebidos: Número de elétrons perdidos e recebidos é igual Observação importante: Nesse caso, todas as substâncias envolvidas contêm a mesma quantidade de átomos de Cu e de N. Porém, se acontecer de essa quantidade for diferente, nós devemos escolher o membro que tiver a maior quantidade de átomos que sofrem redução e oxidação. Aqui nós vamos escolher trabalhar com as substâncias do segundo membro, porque é o que tem maior número de substâncias. Fica assim, então: Cu(s) + HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2 NO(g) + H2O(l) 4º passo: Continuar balanceando pelo método de tentativas: * Se no segundo membro temos 3 Cu, esse será seu coeficiente no primeiro membro. E no segundo membro temos 8 N (lembre-se de multiplicar o índice pelo coeficiente em cada substância e depois somar com o que tiver nas outras substâncias), então esse será o coeficiente de HNO3 no primeiro membro. 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2 NO(g) + H2O(l) * Agora sabemos que a quantidade de átomos de H no primeiro membro é de 8, então o coeficiente de H2O no segundo membro será 4 (porque tem que multiplicar pelo índice “2”): 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) Por fim, vamos verificar se o balanceamento está correto vendo se a quantidade de átomos de oxigênios é igual nos dois membros: 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu (NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) O = 8 . 3 = 24 | O = (2 . 3 . 3) + 2 + 4 = 24 Portanto, o balanceamento está correto. A Química Orgânica é um ramo da Química que está presente em nossas vidas. Diversas moléculas orgânicas compõem o tecido de plantas, animais, alimentos além de estarem presentes em diversas reações orgânicas que fornecem, por exemplo, energia necessária para permitir nossos pensamentos. O nosso cotidiano está intimamente ligado a Química Orgânica de muitas formas, as nossas peças de roupas, por exemplo, são produtos deste ramo observamos na composição de algumas peças a presença de certas fibras naturais ou sintéticas como o poliéster e a poliamida, ou seja, na composição desses tecidos encontramos várias amidas e ésteres que são funções orgânicas. Na Química orgânica existem diversas classes de funções orgânicas, o seu estudo nos revela diversas substâncias que fazem parte do estudo da Química Orgânica como o etanol, polímeros como o plástico, flavorizantes que são empregados em doces à base de ésteres e proteínas que contém a função amida. Origem da Química Orgânica Há mais de 200 anos surgiu a expressão compostos orgânicos que designava todas as substâncias em tão conhecidas que eram oriundas de organismos vivos sendo estes animais ou vegetais. As propriedades de algumas substâncias orgânicas já eram conhecidas deste antes de Cristo, como exemplo o sabão de cinzas, o álcool obtido por fermentação e de alguns corantes extraídos da natureza. Somente em meados do século XVIII ao XIX que o ramo da Química Orgânica possuiu certo destaque, nesta época poucas substâncias orgânicas eram conhecidas no seu estado puro. Segundo Peruzzo e Canto (2003) o sueco Torbern Bergman foi o primeiro a distinguir química orgânica de inorgânica em 1780, entretanto o mérito de criar a expressão química orgânica é creditado ao sueco Jöns Jacob Berzelius no seu livro datado de 1807. As primeiras preocupações dos químicos eram a respeito de algumas substâncias orgânicas de origem animal e vegetal, tais como a urina, o sangue, gorduras, cabelo, açúcares, resinase ceras. Essas substâncias eram consideradas muito complexas pelos químicos da época por isso alguns acreditavam que apenas organismos vivos eram capazes de sintetizar substâncias orgânicas devido uma força misteriosa chamada de força total. Porém em 1828 essa teoria foi refutada pelo químico alemão Friedrich Wöhler que conseguiu sintetizar um composto orgânico a ureia a partir de uma substância inorgânica o cianeto de amônio. O conceito moderno para Química Orgânica segundo Solomons e Fryhle (2012) afirma que este é um ramo da Química destinado ao estudo de compostos que contenham o elemento carbono. Mas existem algumas substâncias que embora contenham o elemento carbono não são consideradas orgânicas como exemplos podemos citar o monóxido de carbono CO e o dióxido de carbono CO2 estas substâncias são estudas na Química Inorgânica. Aplicações da Química Orgânica A Química Orgânica está muito presente no nosso cotidiano nos alimentos que ingerimos, com exceção da água e de alguns sais minerais, em todos os outros predominam compostos orgânicos. Eles também estão nos combustíveis, nos polímeros (borracha, plásticos), nos corantes, tintas, vernizes, inseticidas e fungicidas, nos lubrificantes (óleos, graxas), nas fibras de tecidos naturais ou artificiais (seda e algodão; náilon, dacron, orlon), nas peles e couros, na indústria farmacêutica (vitaminas, medicamentos, cosméticos), nos sabões e detergentes, no papel e produtos de madeira, nos explosivos, etc. A química orgânica é fundamental para a Biologia e para a Medicina, isso porque, excluída a água, os organismos vivos são formados principalmente por compostos orgânicos, além do papel fundamental realizado pelas reações orgânicas na manutenção da vida e de inúmeros processos industriais. Produtos naturais A Química de Produtos Naturais é o ramo da Química Orgânica responsável pelo isolamento e caracterização de substâncias naturais produzidas através do metabolismo secundário de plantas, micro-organismos e animais marinhos. Essas substâncias obtidas da natureza está mais comumente relacionada com a Química das plantas (Fitoquímica). Estas substâncias são importantes porque muitas têm uso prático como, por exemplo, em Medicina. As plantas medicinais têm suas propriedades relacionadas aos compostos chamados princípios ativos, presentes nelas. O crescente uso de fitoterápicos justifica o estudo destas plantas. Os produtos naturais podem ser derivados de diversas fontes naturais como plantas, micróbios e animais. Podem ser representados por um organismo inteiro como uma planta, uma parte de um organismo como as folhas ou até mesmo um extrato de um organismo como um alcaloide que pode ser isolado de um vegetal, animal ou micro-organismo. No entanto na prática o termo produto natural refere-se aos metabólitos secundários sendo pequenas moléculas produzidas por um organismo, mas não são rigorosamente necessárias para a sua sobrevivência. Origem da Química dos produtos naturais Os conhecimentos relativos ao poder de plantas medicinais remontam de longos anos no Brasil, por exemplo, os primeiros médicos portugueses que vieram, diante da escassez, na colônia, de remédios empregados na Europa, muito cedo foram obrigados a perceber a importância dos remédios indígenas. O uso de produtos naturais no tratamento de diversas doenças é muito antigo e universal quanto à própria medicina. O uso de plantas no alívio de diversos sintomas remonta de diversas civilizações como a de suméria e acadiana por volta do terceiro milênio a. C. Um dos autores da antiguidade Hipócrates (cerca de 460 – 377) descreveu produtos naturais medicinais oriundos de plantas e animais conseguindo listar cerca de 400 diferentes espécies de plantas para fins medicinais. Os produtos naturais faziam parte dos antigos sistemas de medicina tradicional de diversas culturas como a chinesa e egípcia. A natureza é uma importante fonte de produtos naturais com propriedades terapêuticas que vem sendo explorada há milhares de anos. Aplicações dos produtos naturais As principais aplicações da Química dos produtos naturais estão no setor farmacêutico. Muitos metabólitos secundários foram isolados e tiveram os seus princípios ativos utilizados na medicina como a morfina. Existem diversos metabólitos secundários que estão presentes no nosso cotidiano como a nicotina. Além de serem utilizados na medicina a indústria cosmética também explora bastante o potencial de muitas plantas. Diversos dados demonstram o crescimento da produção e comercialização de fitoterápicos evidenciando, portanto que o ramo da Química dos Produtos Naturais assim como a Química Orgânica está muito presente e atuante no nosso cotidiano. Quando você ouve as palavras “Química Orgânica” o que vem à sua mente? A maioria das pessoas costuma pensar em produtos e principalmente alimentos ditos “naturais”, que são então chamados de “orgânicos”. No entanto, o que é um produto orgânico? No cotidiano, esse termo é usado para se referir a alimentos produzidos sem a adição de adubos químicos e de agrotóxicos. É uma expressão muito empregada pela mídia e seu uso teve início com a ideia de produzir alface e verduras sem esses aditivos químicos, para evitar produtos contaminados e envenenamento. Com o tempo, porém, essa prática se estendeu a outros produtos, como legumes, frutas, café, vinho, etc. Existem até mesmo produtos orgânicos industrializados. O preço desses produtos costuma ser maior, mas as vantagens estão no melhor sabor e no fato de serem alimentos mais saudáveis. A produção desses alimentos é pouca em comparação a daqueles que são feitos com o uso de aditivos químicos. No entanto, esse ramo tem crescido muito no Brasil e esse tipo de alimento já é considerado oficialmente como uma categoria de produto específico, à parte do convencional, com regulamentos para a sua produção, certificação e comercialização. No entanto, apesar de esse termo já estar bem fixado na linguagem do dia a dia, se formos entender o que é química orgânica, veremos que as expressões “produtos orgânicos”, “hortaliças orgânicas”, “legumes orgânicos”, etc. têm, sem dúvida, um emprego “forçado”. Pois a química orgânica é o estudo dos compostos do elemento carbono com propriedades características. Assim, todo e qualquer alimento, qualquer que seja seu método de produção, é formado, fundamentalmente, por substâncias orgânicas. Os compostos orgânicos estão presentes em todos os seres vivos. Por exemplo, a glicose é um carboidrato que é produzido nas plantas clorofiladas em um processo denominado fotossíntese. Essa substância é um composto orgânico de fórmula molecular C6H12O6. Alimentos como arroz, batata, macarrão e farinha são ricos em carboidratos; os óleos vegetais, manteiga e gordura animal possuem lipídios; e a carne, queijo, ovos, presunto e grãos (soja, grão de bico, lentilha, feijão e ervilha) são fontes de proteínas. A massa do nosso organismo é constituída de 60% de compostos orgânicos, na forma de lipídios, carboidratos e proteínas. Além disso, todas as substâncias são químicas, pois a Química estuda a matéria, que é tudo aquilo que ocupa um lugar no espaço. Entretanto, na linguagem comum, um aditivo químico é aquele que foi sintetizado em laboratório. O uso desses termos errados no cotidiano faz com que haja um preconceito referente ao estudo dessa ciência, pois muitos acham que ela só se baseia em produtos feitos em laboratório que podem gerar efeitos nocivos para o meio ambiente e para a saúde pública; quando na verdade o objetivo real da Química é trazer qualidade de vida. Por isso, é extremamente importante estudar a Química Orgânica, pois, conforme mostrado neste texto, ela é essencial não somente em relação aos alimentos, mas também para o entendimento da natureza, das propriedades da maioria dos produtos de uso diário (como os remédios e os plásticos), dos artigos corriqueiros dos jornais e para formarmos a nossa própria opinião sobre esses assuntos de interesse global. Enfim, ela faz parte de nossa cultura, de nossodia a dia, e está presente até mesmo no funcionamento de nosso corpo. As substâncias orgânicas são aquelas que são formadas pelo elemento carbono. Atualmente, são conhecidos mais de 19 milhões de compostos orgânicos e por isso existe um ramo da Química destinado apenas para o estudo desses compostos, a Química Orgânica. Antigamente se pensava que todas as substâncias orgânicas eram naturais, ou seja, que só podiam ser produzidas dentro dos organismos vivos, como os vegetais e os animais. A ureia (CO(NH2)2(s)), por exemplo, é um composto orgânico produzido no fígado dos animais e dos humanos, sendo posteriormente filtrada pelos rins e eliminada na urina e no suor. Assim, acreditava-se que esse composto orgânico nunca poderia ser sintetizado. Mas isso mudou em 1828, quando o cientista Friedrich Wöhler (1800-1882), através de um experimento, reagiu dois compostos inorgânicos, o cianeto de prata (AgCN(s)) e o cloreto de amônio (NH4Cl(s)), originando a ureia. Friedrich Wöhler (1800-1882) demonstrou que substâncias orgânicas naturais podem ser sintetizadas em laboraório Desse modo, ficou comprovado que existem substâncias orgânicas que podem ser sim sintetizadas em laboratório. Por exemplo, o polietileno, o teflon e a fórmica são compostos orgânicos que formam polímeros sintéticos (plásticos), mas não são substâncias naturais orgânicas, pois são produzidos em laboratório e não são biodegradáveis (não são degradados pelos micro-organismos). As substâncias naturais orgânicas são, então, aquelas produzidas pelos seres vivos (animais ou vegetais), sendo denominadas de biomoléculas. Essas substâncias estão presentes em uma diversidade muito grande de lugares e seria impossível enumerarmos todas aqui. Os compostos orgânicos naturais estão presentes em todos os alimentos que ingerimos, nos combustíveis derivados do petróleo, como a gasolina e o óleo diesel, além do próprio corpo humano, que é formado por mais de 60% em massa de compostos orgânicos. Mas vamos falar um pouco sobre o que chamamos de polímeros naturais, isto é, macromoléculas orgânicas naturais muito importantes para a manutenção da vida. Veja alguns exemplos: * Carboidratos: a glicose é um exemplo de carboidrato (ou hidrato de carbono) que se liga para formar celulose e amido , que são polímeros de condensação naturais. A glicose é uma substância orgânica natural produzida pelos vegetais por meio da reação de fotossíntese mostrada a seguir: 6 CO2(g) + 6 H2O(l) + luz solar → C6H12O6(aq) + 6 O2(g) gás carbônico + água + luz solar → glicose + gás oxigênio O interessante é que os vegetais produzem substâncias naturais orgânicas a partir de substâncias naturais inorgânicas (água e gás carbônico). A celulose formada a partir da glicose constitui a parede celular de praticamente todas as plantas. Nós ingerimos a celulose principalmente através de folhas verdes, o que estimula a salivação, a produção de suco gástrico e regulariza o funcionamento de nosso intestino. A glicose também pode ser armazenada na forma de amido em diferentes órgãos vegetais, estando presente nos grãos das sementes (cereais), tais como arroz, milho, aveia, trigo, cevada e centeio, e nas raízes das plantas, como batata e mandioca. O amido e a celulose são exemplos de carboidratos que são polímeros naturais O açúcar comum (sacarose), que também é um exemplo de carboidrato, é uma substância orgânica natural encontrada em diversas plantas, principalmente na beterraba e na cana-de-açúcar. A sacarose é o açúcar comum, um composto orgânico natural * Lipídios: Os mais importantes são os óleos (de palma, algodão, oliva, soja, abacate, amendoim, milho etc.) e as gorduras vegetais e animais (manteiga de leite, banha suína, sebo de vaca etc.) que são produzidos a partir de ácidos graxos e glicerol (glicerina), sendo que estes também são substâncias naturais orgânicas. Os óleos e as gorduras são lipídios Os esteroides naturais são uma classe especial de lipídios. Um exemplo é o colesterol que está presente principalmente no ovo, carnes vermelhas, nata e manteiga. Ele pode ser sintetizado por todas as células do corpo humano, mas principalmente pelo fígado e intestino. Ele participa da formação dos hormônios sexuais masculino (testosterona) e feminino (estradiol) – que também são esteroides naturais –, da síntese da membrana celular e da produção de vitamina D. O colesterol é um esteroide natural encontrado nos ovos e no bacon * Proteínas: São formadas pela união de moléculas de aminoácidos e estão presentes em leguminosas, como feijão, lentilha e soja, laticínios, peixes, ovos e carnes. Fontes de proteínas na alimentação No organismo humano as proteínas são usadas para a formação de tecidos e músculos, estão presentes no cabelo e na pele, além de funcionarem como catalisadores de reações do organismo (enzimas) e reguladoras do metabolismo (hormônios). Existem inúmeros aminoácidos na natureza, mas apenas vinte estão presentes nas proteínas. O nosso organismo sintetiza alguns deles, mas nove desses aminoácidos nós não produzimos e, por isso, eles são chamados de aminoácidos essenciais, que são: fenilalanina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano e valina. o campo da química são conhecidos como elementos sintéticos aqueles que são produzidos artificialmente, ou seja, pela mão do homem. São geralmente instáveis, ou seja, eles se transformam em outros elementos de modo espontâneo a partir de um certo tempo, até mesmo poucos segundos ou ainda menos depois de obtidos. São todos sintetizados em laboratório e radioativos na natureza, o que significa que eles emitem radiação (propagam a energia de que são constituídos). A partir do século XX, os últimos elementos naturais foram descobertos e então vários materiais sintéticos foram sendo desenvolvidos, e muitos deles já têm suas propriedades determinadas, nome próprio e até mesmo utilização garantida na indústria. Existem atualmente 118 elementos na tabela periódica, entre os quais 92 são naturais e os restantes são sintéticos. O primeiro sintético descoberto foi o tecnécio (número atômico 43), que, devido às suas características, preencheu uma misteriosa lacuna na tabela periódica entre os elementos molibdênio (número atômico 42) e rutênio (número atômico 44). Além do tecnécio, o promécio (61), o astato (85), o frâncio (87) e o grupo transurânico são produtos de experiências, não ocorrem na natureza, e são, portanto, sintéticos. Elementos transurânicos são aqueles cujo número atômico é maior do que o urânio, de número atômico 92. A sintetização desses materiais se dá de duas maneiras. Os elementos de número atômico até o 100 (férmio) são criados a partir do bombardeamento de um elemento pesado, como o urânio ou plutônio, com nêutrons ou partículas alfa. A síntese dos materiais a partir do mendelevium (número atômico 101) é realizado a partir da fusão de núcleos de dois outros elementos mais leves. A IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) é a responsável pela denominação das novas descobertas. Enquanto alguns são nomeados a partir do lugar onde foram descobertos (exemplo de amerício e califórnio), outros devem seus nomes ao cientista que os descobriu (exemplo de einstênio, cúrio, mendelévio, etc). Para nomear qualquer partícula, sua existência deve ser comprovada por seu descobridor. Até isso acontecer, eles são referidos por nomes provisórios, até que sejam nomeados oficialmente. Os elementos de ununbium para ununoctium ainda aguardam pelos seus nomes oficiais e, portanto, são conhecidos por nomes provisórios em latim (a exemplo de ununtrium, ununpentium, ununseptium, ununoctium, que nada mais são que o equivalente em latim a 111, 115, 117 e 118). A 2 de junho de 2012 foi divulgada a notícia de que a União Internacional de Química Pura e Aplicada aprovou oficialmente o nome dos dois novos elementos sintéticos que estão localizados no número 114 e 116 da tabela. Estes dois possuíam nomes temporários, ununquadium e ununhexium, respectivamente. Com o passardos anos, a humanidade começou a modificar algumas das substâncias orgânicas e inorgânicas encontradas na natureza e, a partir delas, obteve outras, que por serem produzidas artificialmente, foram chamadas de substâncias sintéticas. Exemplos de materiais sintéticos: 1. A sacarina e o ciclamato. Esses materiais não são absorvidos pelas células de nosso organismo e, por isso, são muito utilizados por pessoas que fazem regime alimentar ou são portadoras da doença chamada diabetes; 2. Os plásticos são empregados na fabricação de uma variedade muito grande de objetos. São considerados o material industrial do século XX; 3. O acrílico é uma substância sintética transparente e muito resistente a choques e pressão. Às vezes, ela substitui o vidro, é de fácil utilização e pode ser moldada e corada. Com esse material, fabricamos objetos de cores e formas variadas, obtendo-se com freqüência um efeito estético bastante interessante. 4. Os detergentes utilizados para dissolver gorduras e removê-las constituem outra invenção, por isso, são largamente empregados nas atividades de limpeza industrial ou doméstica, como lavagem de pisos, tapetes, louças, roupas, etc.; 5. A natureza fornece-nos as borrachas naturais, ou seja, orgânicas. Os seres humanos, então, criaram a borracha sintética, que, com propriedades semelhantes e custo mais baixo que a encontrada na natureza, pode substituí-la na maioria de seus usos; 6. Os hidrocarbonetos sintéticos: polialfaolefinas (PAO) e os óleos hidrocraqueados destacam-se hoje por sua importância. Esses óleos são fabricados a partir de óleos minerais, porém passam por um processo de síntese que elimina os radicais livres e impurezas, deixando-os assim mais estáveis à oxidação; 7. Infelizmente os materiais sintéticos foram elaborados não só para beneficiar, mas também para prejudicar o homem. As drogas sintéticas são exemplos de mau uso dessa tecnologia. O ecstasy, denominado farmacologicamente como metileno-dimetoxi- metanfetamina e abreviado por MDMA, é uma substância fortemente psicoativa. Seu princípio ativo estimula a produção de serotonina no cérebro, substância responsável pela sensação de prazer. O grande problema é que boa parte dos consumidores não sabem exatamente o que está contido nos comprimidos distribuídos nas pistas de dança. O que o comprador acredita ser um ecstasy (o sintético MDMA), pode muitas vezes ser um coquetel químico, cujos efeitos são imprevisíveis, por isso, a intensidade e a duração do efeito de um ecstasy podem variar extremamente. A enorme quantidade de elementos químicos presentes na Tabela Periódica traz uma dúvida: será mesmo que podemos encontrar todos eles ao nosso redor? A resposta a essa pergunta é não, sabe por quê? Alguns dos elementos são produzidos artificialmente em laboratórios, é o que chamamos de síntese. Elementos naturais: São os elementos químicos encontrados na natureza. Elementos sintéticos: São os elementos químicos cujos átomos são produzidos artificialmente. Atualmente são conhecidos 114 elementos, mas somente 92 deles são encontrados na natureza, sendo que 22 são sintéticos e podem se classificar em duas categorias: Cisurânicos: elementos sintetizados que possuem número atômico inferior a 92, por exemplo: Tecnécio (Tc), Frâncio (Fr), Astato (At). Transurânicos: elementos sintéticos com número atômico superior a 92, somam 22 elementos na tabela. Independente de o elemento químico ser natural ou artificial, para representá-lo se utiliza um símbolo, os alquimistas já adotavam esta prática há muitos anos atrás. Nessa época, o ouro era identificado pelo símbolo do Sol e a prata pelo símbolo da Lua. Atualmente, os símbolos são adotados de acordo com critérios internacionais, sendo que os que representam os elementos da Tabela Periódica são reconhecidos em qualquer língua ou alfabeto, ou seja, o símbolo é o mesmo em qualquer país. Veja o critério adotado para a escolha da simbologia: O símbolo é a letra inicial maiúscula do nome latino do elemento, seguida, se necessário, de uma segunda letra minúscula, por exemplo: o Bromo é representado por Br porque já existia outro elemento com símbolo B, que é o Boro. Também chamados de hidrocarbonetos etilênicos ou olefinas, os alcenos são compostos constituídos exclusivamente por carbono e hidrogênio e possuem fórmula geral CnH 2n, cujo primeiro membro é o eteno (C2H4). Alcenos são hidrocarbonetos de cadeia carbônica acíclica (alifática), insaturados com uma única dupla ligação e homogêneo. H2C = CH2 - eteno ou etileno Os alcenos se apresentam na natureza da seguinte forma: os de cadeia normal de dois a quatro carbonos são gases, de cinco a dezesseis carbonos são líquidos e de dezessete carbonos em diante são sólidos, na temperatura ambiente. Ao contrário dos alcanos, os alcenos são muito raros na natureza. Os gasosos constituem pequena quantidade dos gases naturais e do petróleo, como é o caso do eteno que é extraído do cracking de petróleo. Muitos alcenos então, são preparados em laboratório. O mais simples dos alcenos é o eteno (ou etileno), este se apresenta como um gás incolor e insolúvel na água. Quando em reação com cloro ou bromo, esse gás tem a propriedade de formar líquidos oleosos, por isso recebeu o nome de gás oléfiant (gás gerador de óleo). Daí a denominação olefinas, que é empregada para todos os alcenos. Mas para que servem os alcenos? Você já se perguntou de que são feito os plásticos, tão usados em nosso dia-a-dia? Borracha sintética, corantes, tecidos sintéticos e até mesmo explosivos são obtidos através de alcenos. O eteno costuma ser utilizado como anestésico em intervenções cirúrgicas e no amadurecimento forçado de frutas verdes (estas tomam a cor natural das frutas maduras quando em contato com o gás) e ainda na preparação de polietileno, que é um dos plásticos mais importantes na indústria, usado na confecção de sacos e garrafas plásticas, brinquedos, etc. Alcenos, alquenos ou olefinas são hidrocarbonetos que possuem cadeia aberta e ligações duplas C=C (ligação π). A presença da ligação dupla nos alcenos cíclicos e acíclicos lhes confere características químicas bem diferentes dos alcanos, tornando-os mais reativos. O termo olefina significa oleoso, pois os alcenos, ao reagirem com halogênios, geram compostos de aspecto gorduroso, do latim oleum = óleo + affinis = afinidade. Quimicamente falando, os alcenos são apolares e insolúveis em água. Em geral, os de cadeia normal de dois a quatro carbonos são gases, de cinco a dezesseis carbonos são líquidos e de dezessete carbonos em diante são sólidos, na temperatura ambiente. Enquanto os alcanos são muito comuns na natureza, os alcenos em geral são sintéticos. Apenas alguns são possíveis de se obter a partir do craqueamento do petróleo, como é o caso do eteno. Industrialmente é possível obter alcenos através da pirólise de alcanos. Eteno. Grupo Funcional: C, H. Nomenclatura: regra geral IUPAC + terminação -ENO Fórmula Geral: CnH2n Nomenclatura dos alcenos Na nomenclatura dos alcenos, é importante que a contagem da cadeia principal comece na extremidade mais próxima da dupla ligação. A posição da dupla deve vir antes do infixo que indica o tipo de ligação. Em alcenos com mais de uma ligação dupla, é importante utilizar a menor numeração para as insaturações, para evitar ambiguidade entre estruturas. Exemplos: But-2-eno Hex-2,4-dieno 5-metil-hex-2-eno ciclopenteno É muito frequente que alcenos apresentem isomeria geométrica (cis-trans) devido a possibilidade de se traçar um plano de simetria sobre a ligação dupla da molécula. Essa propriedade amplia os possíveis campos de utilização dessa classe de compostos. Alguns alcenos importantes: Eteno ou etileno O etileno é utilizado comercialmente e industrialmente para diversos fins, dentre eles: Anestésico: o etileno é um anestésico moderado. Amadurecimento de frutas: é utilizado para o amadurecimento artificial de frutas após colheita. É mais fácil colheras frutas verdes para transporte e adicionar o etileno nos depósitos para amadurecê-las artificialmente. Matéria prima para polímeros: o etileno é uma importante matéria prima na fabricação de polímeros e plásticos como o polietileno e o policloreto de vinila (PVC). Obtenção de álcool: em países com pouco espaço para agricultura, o etileno é utilizado como matéria prima na fabricação de álcool etílico (etanol). Propeno ou propileno Propeno. O propileno é a maior matéria-prima da indústria petroquímica, sendo utilizado em larga escala na indústria de polímeros. Seus usos incluem: Obtenção do polipropileno: um polímero muito usado nas indústrias têxteis e na produção de utensílios domésticos, dentre outras aplicações. Combustível industrial: devido a sua chama ser mais quente que o propano, ele é mais utilizado como combustível. Produção de ácido acrílico: processo realizado a partir da oxidação parcial catalítica do propileno. Radicais dos Alcenos Os radicais dos Alcenos são formados pela presença de um ou mais elétrons livres. Recebem a terminação -enil no lugar de –eno. Exemplos: Número de carbonos Prefixo Molécula Radical Nomenclatura 2 Et C2H4 C2H3 Etenil ou vinil 3 Prop C3H6 C3H5 Propenil ou alil 4 But C4H8 C4H7 Butenil 5 Pent C5H10 C5H9 Pentenil Os álcoois são substâncias que possuem o grupo hidroxila (OH) ligado a um átomo de carbono saturado. Portanto, o seu grupo funcional é: OH | — C — | Observe que o carbono ao qual a hidroxila está ligada tem que ser saturado, ou seja, realizar apenas ligações simples com outros átomos de carbono ou hidrogênio, pois se tal carbono apresentar uma dupla ligação com outro carbono, então não teremos um álcool, mas sim um enol. Além disso, se a hidroxila estiver ligada a um anel aromático, teremos um fenol. Compostos que não são álcoois, mas sim um enol e fenol A classificação dos álcoois pode considerar dois critérios principais: Quantidade de hidroxilas ligadas à cadeia carbônica: * 1 OH: Monoálcool ou monol; OH | H3C — CH2 — CH3 * 2 OH: Diálcool, diol ou glicol; OH | H3C — CH2 — CH2— CH2 — CH2 — OH * 3 OH: Triálcool ou triol; OH | HO — CH2 — CH2 — OH * Alcoóis com mais de uma hidroxila: Poliálcoois ou poliois. Tipo de carbono ligado à hidroxila: * Carbono primário (ligado a apenas um átomo de carbono): Álcool primário OH | H3C — CH3 * Carbono secundário (ligado a dois átomos de carbono): Álcool secundário OH | H3C — CH2— CH2 — CH2 — CH3 * Carbono terciário (ligado a três átomos de carbono): Álcool terciário OH | H3C — CH — CH2 — CH3 | CH3 Lembrando-se de que os álcoois não podem apresentar mais de uma hidroxila ligada a um mesmo átomo de carbono. A nomenclatura dos álcoois, segundo a IUPAC, é feita basicamente seguindo a regra abaixo: Regras de nomenclatura dos álcoois A cadeia principal é sempre a que possui a hidroxila. Se houver insaturação (ligações duplas ou triplas entre carbonos), ramificações ou mais de uma possibilidade para a localização da hidroxila, é necessário colocar o número do carbono onde estão localizadas. Exemplos: Nomenclatura oficial de alguns álcoois O álcool mais simples é o metanol (H3C — OH), conhecido também como álcool metílico, que pode ser obtido através da destilação da madeira. Ele já foi usado como combustível, mas é muito perigoso, visto que é inflamável e sua chama é invisível a olho nu, o que dificulta o controle de incêndios. É também tóxico, podendo levar à cegueira e à morte. O etanol (H3C — CH2 — OH) é o principal álcool, sendo usado como combustível obtido principalmente por fermentação de açúcares e cereais, da cana-de-açúcar, de beterraba, milho, arroz etc. Outros usos do etanol são em antissépticos, como solvente de tintas, vernizes, perfumes, como matéria-prima na obtenção de vários compostos orgânicos, como acetaldeído, ácido acético e éter comum; e em bebidas alcoólicas. O etanol (álcool comum) é usado como antisséptico e em bebidas alcoólicas Os Alcoóis são compostos que se caracterizam pela presença do grupo OH (Hidroxila) ligado à cadeia saturada de carbonos. Existem muitas maneiras de classificar os alcoóis, uma delas é através do número de Hidroxilas ligadas: Monoálcool: apresenta apenas uma Hidroxila (OH) na molécula. 1 - Propanol Diálcool: se caracteriza pela presença de duas Hidroxilas. 1,2 - Propanol Poliálcool: classificação dada aos alcoóis que possuem mais de dois grupos OH ligados à cadeia carbônica. Glicerol: tri-álcool com três carbonos. Os monoálcoois podem ainda ser classificados de acordo com a posição que ocupam na cadeia carbônica. Álcool primário: classificação dada ao álcool cuja hidroxila está ligada a carbono primário. Etanol Repare que o grupo OH está ligado à extremidade da cadeia. Álcool secundário: a hidroxila localiza-se entre dois carbonos. 2 – Propanol O carbono ligado a OH é secundário, temos então um álcool secundário. Álcool terciário: quando o grupo Hidroxila se liga a carbono terciário dá origem a este tipo de álcool. 2 – metilpropanol Os álcoois (função álcool) são compostos que apresentam como grupo funcional a hidroxila (‒OH), ligados a carbonos saturados, em sua estrutura. Podem possuir insaturações, cadeias cíclicas e ramificações. Em geral são solúveis em água e até onze carbonos são líquidos. Os álcoois podem ser considerados ácidos fracos pois, como o oxigênio é muito eletronegativo, atrai os elétrons da ligação para si e deixa o hidrogênio com caráter ácido. Isto faz com que os álcoois sejam capazes de realizar diversas reações. Fórmula geral dos álcoois: R‒OH Os álcoois podem ser classificados de acordo com o número de grupos hidroxilas presentes na estrutura: Uma hidroxila: monoálcool Duas hidroxilas: diálcool Mais de três hidroxilas: poliálcool Exemplos: Monoálcool Diálcool Triálcool Uma outra forma de classificar os álcoois, é de acordo com o tipo de carbono ligado à hidroxila: Carbono primário: álcool primário Carbono secundário: álcool secundário Carbono terciário: álcool terciário Exemplos: Álcool primário Álcool secundário Álcool terciário Nomenclatura dos álcoois Prefixo + tipo de ligação + OL Como nos álcoois há a presença de um grupo funcional, a contagem da cadeia principal deve iniciar na extremidade mais próxima da hidroxila. Etanol Em estruturas que possuem mais de um grupo hidroxila, a contagem deve ser a que proporciona a menor numeração para estes grupos e, deve-se usar, os prefixos di, tri, tetra para designar a quantidade de hidroxilas. Hexan-1,4-diol Em cadeias ramificadas, valem as regras na IUPAC, sendo a contagem da cadeia principal a que contenha a ramificação na menor numeração a partir da hidroxila. 4-metil-hexan-2-ol Em álcoois insaturados, em seus nomes devem constar as posições do grupo funcional, das insaturações e das ramificações, sendo esta a ordem de prioridade. 2-metil-pent-3-enol No caso dos monoálcoois, há a possibilidade de utilizar uma nomenclatura usual, na qual o radical ligado ao grupo hidroxila é nomeado seguindo os prefixos e utilizando a terminação ÍLICO. Álcool etílico Álcool butílico Álcool isopropílico Alguns álcoois importantes Álcool metílico (metanol) O metanol (CH3OH) é um líquido inflamável de chama invisível, muito utilizado na fórmula Indy. Devido a característica de sua chama, as equipes de trabalho na área recebem treinamento especial para evitar acidentes. Seu manuseio exige cuidados especiais e cautela ao contato com a pele, pois o metanol causa irritação às membranas das mucosas, tendo efeito mais agressivo no sistema nervoso. Álcool etílico (etanol) O etanol (C2H5OH) é muito usado como combustível, principalmente em países maistropicais, devido a sua baixa temperatura de operação e sua queima limpa em comparação à gasolina e ao óleo diesel, pois não libera compostos de enxofre na atmosfera. No Brasil, é obtido pela fermentação principalmente da cana-de açúcar, mas pode ser obtido de diversas outras fontes. Colesterol O colesterol (C27H45OH) é um esteroide que compõe as membranas celulares de todos os mamíferos, sendo transportado pelo plasma sanguíneo. É um álcool policíclico de cadeia longa, insolúvel em água e no sangue, e por esta razão, ao ser transportado, se liga a proteínas hidrossolúveis. Os álcoois são compostos orgânicos caracterizados pelo grupo hidroxila (OH) ligado a um carbono saturado (que realiza somente ligações simples) de uma cadeia carbônica. O grupo funcional dos álcoois costuma ser representado por R ? OH, em que “R” representa um grupo alquila. Se a hidroxila estiver ligada a um carbono insaturado (que está realizando uma dupla ligação), na verdade, não será um composto orgânico pertencente à função dos álcoois, mas sim à função dos enóis. E se a hidroxila estiver ligada diretamente a um carbono do anel benzênico, então teremos um fenol. A nomenclatura dos álcoois segue a mesma regra de nomenclatura dos alcanos, com a única diferença de que o sufixo é ol. Por exemplo, o álcool etílico possui dois átomos de carbono na cadeia (et), assim, seu nome oficial é etanol. Mais detalhes podem ser vistos no texto Nomenclatura dos álcoois. A classificação dos álcoois mais realizada é de acordo com o tipo de carbono ao qual a hidroxila está ligada. Se o carbono for primário, ou seja, se ele estiver ligado somente a mais um átomo de carbono, então o álcool será classificado como primário. Se a hidroxila estiver ligada a um carbono secundário (que está ligado a dois átomos de carbono), o álcool será secundário. E se a hidroxila estiver ligada a um carbono terciário (que está ligado a três átomos de carbono), o álcool será terciário. Classificação dos álcoois em primário, secundário e terciário Outra forma de classificar os álcoois é de acordo com a quantidade de hidroxilas ligadas à cadeia: uma hidroxila, monoálcool; duas ou mais hidroxilas, poliálcool. O etanol é um monoálcool, enquanto a glicerina (ou glicerol, cujo nome oficial é propanotriol) é um poliálcool, mais especificadamente um triálcool ou triol. OH OH OH ? ? ? H2C ? CH2 ? CH2 Glicerina Os dois monoálcoois mais comuns e de importância comercial são também os de estrutura mais simples, o metanol e o etanol. O metanol foi por muito tempo obtido por meio da destilação da madeira e por isso é conhecido como álcool de madeira. Ele já foi usado como combustível em motores a explosão quando o etanol estava em falta. Mas esse uso foi abandonado porque ele é tóxico e corrosivo, além de ter uma chama transparente quando entra em combustão, tornando muito difícil o controle de casos de incêndio com ele. Hoje as suas principais utilizações são na síntese de formaldeído (formol) e como solvente de tintas e vernizes. Leia mais detalhes no texto Metanol. O etanol é o álcool comum, sendo chamado assim porque é o álcool mais usado. Ele pode ser usado em limpezas, desinfecção, higienização, como combustível, em laboratório, como solvente de tintas, vernizes e perfumes, na síntese de vários produtos orgânicos como acetaldeído, ácido acetoico e éter comum, além de estar presente nas bebidas alcoólicas. Veja mais sobre esses e outros álcoois no texto Principais álcoois. O etanol é o álcool que possui mais aplicações no cotidiano * O metanal, em solução aquosa, é o formol (ou formaldeído) usado em conservação de cadáveres e peças anatômicas; * O etanal (acetaldeído ou aldeído acético) é usado na síntese de compostos orgânicos, como no preparo de etanol, de ácido acético e do cloral (que é usado como hipnótico e que leva à formação do clorofórmio, que é um anestésico, e do inseticida DDT); na redução de sais de prata na fabricação de espelhos (reativo de Tollens) e na obtenção de resinas; * A vanilina (3-metóxi-4-hidroxibenzenocarbaldeído), extraída da orquídea Vanilla planifólia, é o composto ativo da essência de baunilha; * O cinamaldeído confere o sabor e o odor característicos da canela. Esses exemplos mencionados, apesar de possuírem propriedades bem diferentes e serem usados em aplicações distintas, possuem algo em comum: todos eles são do grupo dos aldeídos. Os aldeídos são todos os compostos orgânicos que possuem o grupo carbonila ligado a um hidrogênio, ou seja, esse grupo funcional sempre vem na extremidade da cadeia carbônica: Grupo funcional dos aldeídos “R” representa qualquer radical orgânico. Se na cadeia carbônica há apenas um grupo COH dos aldeídos, o composto é classificado como monoaldeído; mas se há dois ou mais desse grupo, então é um polialdeído. Conforme os exemplos acima mostram, os aldeídos de menores massas molares possuem cheiro forte e irritante, mas à medida que a cadeia carbônica vai crescendo, eles passam a ter aromas agradáveis. O metanal e outros aldeídos menores são solúveis em água porque realizam ligações de hidrogênio. Todavia, as moléculas maiores vão se tornando cada vez mais insolúveis em água, mas são solúveis em solventes orgânicos como o álcool, o éter e o benzeno. Apesar de realizarem ligações de hidrogênio com a água, graças à presença da carbonila, os aldeídos não realizam esse tipo de interação entre suas próprias moléculas. Em vez disso, elas atraem-se pela forças intermoleculares do tipo dipolo permanente. O metanal e o etanal que possuem 1 e 2 carbonos na cadeia, respectivamente, são gases em condições ambientes. Os demais são líquidos em sua maioria, e os que possuem a massa molecular bem elevada apresentam-se no estado sólido. A nomenclatura dos aldeídos segundo as regras oficiais estabelecidas pela IUPAC é a seguinte: Regra de nomenclatura dos aldeídos Exemplos: Nomenclatura de aldeídos não ramificados Observe que, diferentemente das demais funções orgânicas, não é preciso numerar a cadeia para indicar de onde o grupo funcional indicado pelo sufixo “al” está saindo. Isso porque, conforme dito, esse grupo funcional dos aldeídos vem somente no carbono da extremidade. No entanto, os exemplos apresentados acima são aldeídos não ramificados, ou seja, que apresentam somente duas extremidades livres. No caso de aldeídos ramificados ou com insaturações (ligações duplas ou triplas) na cadeia carbônica, é necessário sim escolher a cadeia principal e numerar os carbonos. A cadeia principal será aquela que conter o grupo funcional, as insaturações e a maior quantidade de átomos de carbono. Se houver algum empate, será escolhida a cadeia que tiver mais ramificações. A numeração dos carbonos inicia do carbono do grupo funcional: Veja alguns exemplos: Nomenclatura de aldeídos segundo as regras da IUPAC A nomenclatura usual é feita escrevendo-se a palavra “aldeído” seguida do nome usual do ácido carboxílico correspondente. Mas ela só é utilizada para aldeídos de cadeia normal (não ramificada) e saturada (que possui somente ligações simples entre carbonos. Exemplos: Nomenclatura usual de aldeídos de cadeia normal e saturada Os aldeídos são compostos que apresentam o grupamento carbonila (C=O) na extremidade da cadeia, ou seja, o carbono da carbonila é primário. O odor dos aldeídos que têm baixo peso molecular é irritante, porém, à medida que o número de carbonos aumenta, torna-se mais agradável. Se apresentam sob a forma gasosa, líquida ou sólida e os aldeídos de cadeias pequenas são solúveis em água devido as ligações hidrogênio que fazem, ganhando apolaridade conforme a cadeia de carbonos aumenta. Um fato interessante sobre os aldeídos é que as suas moléculas não realizam ligação hidrogênio entre si, atraindo-se por forças de dipolo permanente. Carbonila, o grupo funcional dos aldeídos. Devido a hibridização do carbono vicinal ser sp2, essa ligação tem caráter polar – o carbono está com caráter positivo: eletrofílico – que é responsável pela grande reatividadedesta classe de compostos. Em geral, devido ao tamanho do grupo hidrogênio frente ao grupo alquila, o maior espaço torna mais fácil atacar carbonila de aldeídos e, em reações de adição nucleofílica, os aldeídos reagem mais rapidamente que as cetonas. O formaldeído por possuir hidrogênio dos dois lados é o aldeído mais reativo de todos. Os aldeídos com pelo menos um hidrogênio α (hidrogênio ligado no carbono vizinho ao grupo carbonila) encontram-se em um equilíbrio dinâmico com um isômero denominado enol. Esse equilíbrio é conhecido como tautomeria aldo-enólica. Nomenclatura dos aldeídos Prefixo + tipo de ligação + AL Como o grupo funcional dos aldeídos sempre está na ponta da cadeia, para nomear basta iniciar a contagem pelo carbono na extremidade do grupo funcional. Butanal 4-etil-hexanal Os quatro aldeídos mais simples apresentam nomes usuais formados pelos prefixos: form, acet, propion, butir, seguidos da palavra aldeído. Metanal (Formaldeído) Etanal (Acetaldeído) Propanal (Propionaldeído) Butanal (Butiraldeído) Se por ventura houverem dois grupos funcionais na cadeia (um em cada extremidade), este aldeído receberá o infixo di, como abaixo: Pentanodial Na nomenclatura usual, podemos usar a palavra ‘aldeído’ seguida do nome usual do ácido carboxílico correspondente. Note que este tipo de nomenclatura só é válida para aldeídos de cadeia normal e saturada, pois não há a possibilidade de indicar ramificações e insaturações nela. Aldeído fórmico Aldeído propiônico Os aldeídos podem ser obtidos através da hidratação de alcinos, pela ozonólise de alcenos ou pela oxidação de álcoois. Alguns aldeídos importantes Metanal: é um gás incolor extremamente irritante para as mucosas que, quando dissolvido em água, forma uma solução que tem a propriedade de desnaturar as proteínas, o que as torna resistentes a ação de bactérias e permite a conservação de tecidos vivos para estudo em medicina e veterinária e também em processos de embalsamamento. Também é usado como desinfetante e na indústria de plásticos e resinas. A solução de formol possui concentração de no máximo 40% em massa. Etanal: é um gás de cheiro forte e solubilidade em água. É usado como matéria-prima na indústria de medicamentos e pesticidas, sendo também utilizado na fabricação de espelhos. O etanal é capaz de reduzir os sais de prata através de reação e os fixa no espelho para reflexão da imagem. Vanilina: é um aldeído fenólico de coloração branca e odor característico de baunilha. É extraída naturalmente da vagem da baunilha, mas sua forma sintética também é industrialmente usada como um agente aromatizante em alimentos, bebidas e produtos farmacêuticos. Os aldeídos são um grupo de compostos orgânicos caracterizados pela presença do grupo carbonila (C = O) em um carbono primário da cadeia, ou seja, esse grupo sempre vem em uma extremidade: A nomenclatura desses compostos segue as regras estabelecidas pela IUPAC para a nomenclatura dos compostos orgânicos com a terminação “al”, que indica o grupo funcional: Nomenclatura oficial dos aldeídos Não é necessário numerar de onde está saindo o grupo funcional, pois conforme já foi explicado, ele vem somente na extremidade da cadeia. Se a carbonila ocorresse em outro carbono, seria uma cetona, e não um aldeído. Exemplos: H2C = O: met + an + al = Metanal H3C — HC = O: et + an + al = etanal H3C — CH — CH2 —HC = O: prop + an + al = propanal O — CH — CH2 — HC = O: propandial (temos aqui dois grupos aldeídos, em que o sufixo que se usa é o “dial”). H3C4 — CH3 = CH2 — HC1 = O: but-2-enal (note que a numeração colocada para indicar a localização da insaturação [dupla ligação] foi a menor possível). ? Os aldeídos mais simples como o metanal e o etanal possuem cheiro bem forte e irritante, enquanto os de massas molares maiores possuem aromas agradáveis, tanto que muitos deles são responsáveis pelo odor e sabor de vários vegetais. Por exemplo, o cheiro e sabor característicos da canela devem-se ao aldeído cinâmico ou cinamaldeído, e a vanilina (4-hidróxi-3-metoxibenzaldeído) extraída da orquídea Vanilla planifólia é o principal compenente da essência ou aroma de baunilha: O aldeído cinâmico da canela e vanilina da baunilha O mais simples dos aldeídos, o metanal, é também o de maior diversidade de uso. Ele é conhecido também como formol e, em condições ambientes, é um gás incolor cujo ponto de ebulição é -21 ºC, de cheiro característico e irritante. Em solução aquosa de 40% em massa, ele é usado para a conservação de cadáveres. Também pode ser usado em alguns cosméticos, como endurecedor de unha, com a porcentagem máxima de 5%, e em cosméticos capilares, com o limite máximo de 2%, como conservante, pois impede a proliferação de micro-organismos. Infelizmente, porém, ele também tem sido muito utilizado em escovas progressivas para alisar os fios de cabelos. Mas esse é um uso proibido por lei, sendo considerado um crime hediondo pelo Código Penal Brasileiro. Isso porque os vapores do formol possuem um odor irritante e penetrante, sendo comprovadamente cancerígeno, além de destruir a estrutura dos fios de cabelo. Os aldeídos são denominados de compostos carbonílicos porque apresentam o grupo carbonila C = O. Esses compostos são incolores, e os de tamanho inferior têm cheiro irritante e os de cadeia carbônica maior têm cheiro agradável, na natureza podem ser encontrados nas fases sólida, líquida ou gasosa. Essa classe de compostos pode ser encontrada em flores e frutos. Veja a estrutura da forma mais simples de aldeído: Principais aldeídos: Etanal: de fórmula C2H4O, esse composto é usado como matéria-prima na indústria de pesticidas e medicamentos. É também conhecido como aldeído acético, e possui uma importante função na fabricação de espelhos: o etanal reduz os sais de prata através de reação e os fixa no espelho para reflexão da imagem. Metanal: quem já visitou um laboratório de anatomia sabe bem do que se trata esta substância, aquele cheiro que irrita as narinas provém de uma solução de metanal (37% de metanal e 63% de água), essa solução é usada para conservar cadáveres humanos e animais para estudos posteriores. Na verdade é mais conhecida como formol e é empregada ainda na fabricação de desinfetantes (anti-sépticos) e na indústria de plásticos e resinas. O formol (ou formaldeído) é um gás incolor em temperatura ambiente que tem a propriedade de desnaturar proteínas, essas ficam mais resistentes não sendo degradadas pela ação de bactérias, daí o porquê do formol ser aplicado como fluido de embalsamamento. Os aldeídos são muito reativos em razão do grupo carbonila que é muito polar, este grupo polar atrai outras substâncias para formar ligações. * Definição: Cetona é todo composto orgânico que possui o grupo carbonila (C = O) em um carbono secundário da cadeia, ou seja, esse grupo sempre vem entre dois carbonos: O || C — C — C Grupo funcional das cetonas * Classificação: As cetonas podem ser classificadas de acordo com a quantidade de carbonilas. Se há apenas um grupo carbonila na cadeia, trata-se de uma monocetona; se há dois grupos, trata-se de uma dicetona; se são três grupos, trata-se de uma tricetona. Se os dois radicais ligados ao carbono da carbonila são iguais, há uma cetona simétrica; mas se são diferentes, há uma cetona assimétrica. Outra classificação das cetonas é em relação aos tipos de radicais ligados ao grupo carbonila. Veja: Classificação das cetonas quanto ao tipo de radical ligado ao grupo carbonila * Fontes e Propriedades: As cetonas de cadeias menores, com até dez átomos de carbono, apresentam-se no estado líquido e menos densas que a água em condições ambientes. As demais são sólidas. As cetonas líquidas são parcialmente solúveis em água, e a propanona é totalmente solúvel. Já as cetonas sólidas são insolúveis. A solubilidade das cetonas em água é maior que a dos aldeídos em razão de sua maior polaridade por causa do grupo carbonila, que estabeleceligações de hidrogênio. O grupo carbonila também torna as cetonas muito reativas. As cetonas menores possuem cheiro agradável e são constituintes de óleos essenciais extraídos de flores e frutos usados na produção de perfumes. Os pontos de fusão e ebulição das cetonas são maiores que os dos aldeídos. * Aplicações: As cetonas são muito usadas como matérias-primas na síntese de diversos produtos. São também usadas como solventes de tintas, vernizes, esmaltes, na preparação de sedas e na preparação de medicamentos. A cetona de maior importância comercial é a propanona, mais conhecida como acetona. Ela é bastante utilizada no dia a dia como solvente de esmaltes de unha. Veja mais sobre ela aqui. A cetona mais usada é a propanona ou acetona As quinonas são dicetonas cíclicas que possuem grande importância industrial. Por exemplo, a quinona comum (p-benzoquinona) é usada em revelação fotográfica, e a antraquinona é usada na fabricação de corantes. Exemplos de quinonas * Formas de obtenção: Dentre as várias formas de obtenção das cetonas em laboratório, podemos destacar: ozonólise de alcenos, hidratação de alcinos, método de Piria e a síntese de Frields-Crafts. Porém, o método mais utilizado é a oxidação de álcoois secundários. Veja a seguir um exemplo de oxidação do propanol com obtenção da propanona: Oxidação do propanol para a obtenção da propanona * Nomenclatura: A nomenclatura desses compostos estabelecida pela IUPAC é feita da seguinte forma: Regras de nomenclatura das cetonas não ramificadas Exemplos: O || H3C — C — CH3: propanona O || H3C — C — CH2 — CH3: butanona Quando há mais de uma possibilidade de localização do grupo carbonila, deve-se colocar a numeração do carbono de onde esse grupo está saindo. A numeração da cadeia começa o mais próximo possível do grupo carbonila. Veja dois exemplos: O || H3C1 — C2 — C3H2 — C4H2 — C5H3: pentan-2-ona O || H3C1 — C2H2 — C3— C4H2 — C5H3: pentan-3-ona Se há ramificações, elas devem ser localizadas e seus nomes são primeiramente escritos em ordem alfabética: CH3 O | || H3C7 — C6H2 — C5H2 —C4 — C3H2 — C2 — C1H3: 4-etil-4-metil-heptan-2-ona | CH2 | CH3 Existe também uma nomenclatura usual das cetonas que considera o grupo carbonila pelo nome de cetona e os grupos ligados a ele como radicais colocados em ordem alfabética. Veja: O || H3C — C — CH3: dimetil-cetona ou cetona dimetílica O || H3C — C — CH2 — CH3: etil-metil-cetona ou cetona etil-metílica O || H3C — C — CH2 — CH2 — CH3: metil-propil-cetona ou cetona metil-propílica O || H3C — CH2 — C — CH2 — CH3:dietil-cetona ou cetona dietílica As cetonas são compostos orgânicos que possuem como grupo funcional característico a carbonila ligada a dois átomos de carbono: O ll C — C — C Isso significa que apenas existem cetonas com três ou mais átomos de carbono e que a carbonila nunca virá em um carbono da extremidade da cadeia, até porque, nesse caso, seria um aldeído, e não uma cetona. A nomenclatura oficial desse grupo funcional é feita a partir da seguinte regra: Regras de nomenclatura das cetonas pela IUPAC Veja alguns exemplos: O || H3C — C — CH3→ propanona O || H3C — C — CH2 — CH3: butanona O || H3C1 — C2 — C3H2 — C4H2 — C5H3: pentan-2-ona O || H3C1 — C2H2 — C3— C4H2 — C5H3: pentan-3-ona CH3 O | || H3C7 — C6H2 — C5H2 — C4H — C3H2 — C2 — C1H3: 6-etil-4-metil-heptan-2-ona | CH2 | CH3 As cetonas são compostos bem reativos em virtude da presença da carbonila, que é extremamente polarizada. As aromáticas são menos reativas que as alifáticas graças à ressonância que o núcleo aromático estabelece com os elétrons da carbonila. Essa polaridade também explica a razão das cetonas serem parcialmente solúveis em água, que também é polar. A propanona é totalmente miscível na água. A propanona, mais conhecida como acetona, é a principal cetona de uso comercial, pois além de ser usada como removedora de esmaltes de unhas, ela também é muito utilizada como solvente de tintas, vernizes, esmaltes, bem como na extração de óleos de sementes vegetais. A propanona é conhecida comercialmente como acetona As cetonas mais simples, como a propanona e a butanona, são líquidas, possuindo um cheiro agradável, enquanto as metil-alquil-cetonas superiores têm cheiro desagradável. As cetonas (função cetona) são compostos que apresentam o grupamento carbonila (C=O) no meio da cadeia, ou seja, em um carbono secundário. São formadas pela oxidação de álcoois secundários, onde um átomo de hidrogênio (ligado ao oxigênio) é retirado e o átomo de oxigênio passa a fazer uma ligação dupla com o carbono da cadeia. As cadeias desta classe de compostos podem ser tanto abertas quanto fechadas (aromáticas ou não). Cadeias pequenas (até dez átomos e carbono) levam a cetonas no estado líquido, menos densas que a água, de cheiro agradável e que, em geral, são parcialmente solúveis – exceção para a propanona que é totalmente solúvel. Cadeias com mais de dez carbonos levam a cetonas sólidas e insolúveis em água. Industrialmente, muitos dos óleos essenciais extraídos de flores e frutos e usados na produção de perfumes são compostos cetônicos. Elas também são usadas na extração de gorduras de sementes como o girassol e o amendoim. Cetonas também podem ser usadas para extrair cocaína das folhas de coca, o que torna seu uso restrito e fiscalizado por órgãos da polícia federal. As cetonas com pelo menos um hidrogênio α (hidrogênio ligado no carbono vizinho ao grupo carbonila) encontram-se em um equilíbrio dinâmico com um isômero denominado enol. Esse equilíbrio é conhecido como tautomeria ceto-enólica. Grupo Funcional Nomenclatura das cetonas Prefixo + tipo de ligação + ONA Propanona ou acetona 3-metil-pentan-2-ona Quando há a presença de mais de um grupo carbonila na estrutura, pode-se utilizar os prefixos di, tri, tetra na nomenclatura: Hexan-2,4-diona Existe uma nomenclatura usual em que o grupo carbonila é denominado cetona, e seus ligantes são considerados radicais. Dietil-cetona Etil-propil-cetona As cetonas podem ser obtidas em laboratório através de ozonólise de alcenos, hidratação de alcinos, método de Piria, síntese de Friedel-Crafts e mais comumente, pela oxidação de álcoois secundários. Em geral, as cetonas são mais estáveis que seus enóis precursores e é possível obter 100% do produto cetônico quando os alcinos sofrem hidratação catalisada por ácido. O método-padrão de hidratação de alcinos utiliza o ácido sulfúrico aquoso como o meio reacional e usa o sulfato de mercúrio (II) ou o óxido de mercúrio (II) como um catalisador. Algumas cetonas importantes Acetona (propanona): é um líquido inflamável, incolor, com cheiro agradável e solúvel em água. A cetona mais simples é usada como solvente (de lacas, resinas, acetileno), na extração de óleos vegetais e na fabricação de medicamentos hipnóticos como o sulfonal (um sonífero). Acetofenona: é a cetona aromática mais simples sendo incolor e de alta viscosidade. É utilizada como precursor na preparação de diversas resinas e fragrâncias (principalmente como aroma artificial de amêndoa, cereja, jasmim e morango), sendo tambémo precursor acadêmico clássico para o estireno. Os aldeídos e as cetonas são funções orgânicas muito parecidas. Ambos possuem em sua estrutura o grupo funcional carbonila (C = O), com a única diferença de que, no caso dos aldeídos, ela sempre aparece na extremidade da cadeia carbônica, ou seja, um dos ligantes do carbono da carbonila é o hidrogênio; já as cetonas possuem a carbonila entre dois outros átomos de carbono. Grupo funcional dos aldeídos: Grupo funcional das cetonas: O O ║ ║ C ─ C ─ H C ─ C ─ C Por essa razão, ocorrem casos de isomeria de função entre aldeídos e cetonas. Por exemplo, a seguir apresentamos dois isômeros funcionais que possuem a mesma fórmula molecular (C3H6O), mas um é um aldeído (propanal) e o outro é uma cetona (propanona). Veja como isso muda totalmente as propriedades e aplicações deles: Exemplo de isomeria de função entre aldeído e cetona Imagine que você esteja em um laboratório e encontre um frasco com um líquido incolor e que possui somente a fórmula molecular C3H6O. O que você faria para descobrir se é uma cetona ou um aldeído? Para resolver problemas como esse, existem métodos de diferenciação de aldeídos e cetonas que se baseiam na reação desses compostos diante de agentes oxidantes fracos. Conforme mostrado a seguir, diante de oxidantes fracos, os aldeídos reagem sendo oxidados, enquanto as cetonas não reagem. Dizemos assim que os aldeídos atuam como agentes redutores, mas as cetonas não, elas apenas reagem como redutoras em contato com oxidantes energéticos. Aldeídos + Oxidantes fracos → ácido carboxílico O O ║ ║ C ─ C ─ H + [O] → C ─ C ─ OH Cetonas + Oxidantes fracos → Não reagem O ║ C ─ C ─ C + [O] → Não ocorre reação Baseado nisso, basta então realizar essa reação e ver se o composto reage ou não. Se reagir, sabemos que é um aldeído; se não reagir, é uma cetona. Além disso, os produtos formados nessas reações de oxidação dos aldeídos são bastante visíveis, ocorrendo mudanças de cores, conforme será mostrado mais adiante. Existem três métodos principais de diferenciação de aldeídos e cetonas, que são: 1- Reativo de Tollens: Esse reativo é uma solução amoniacal de nitrato de prata, ou seja, contém nitrato de prata (AgNO3) e excesso de hidróxido de amônio (NH4OH): AgNO3 + 3 NH4OH → Ag(NH3)OH + NH4NO3 + 2 H2O Reativo de Tollens (em homenagem ao químico alemão Bernhard Tollens (1841-1918)) Conforme explicado no texto Fazendo um Espelho de Prata, quando um aldeído é colocado em contato com o reativo de Tollens, ele é oxidado ao ácido carboxílico correspondente, enquanto os íons prata são reduzidos a Ag0 (prata metálica). Se essa reação for realizada, por exemplo, em um tubo de ensaio, essa prata metálica depositar-se-á nas paredes do tubo, resultando na formação de uma película chamada de espelho de prata. Esse resultado observado é muito bonito e é usado no processo de fabricação industrial de espelhos. A reação que ocorre pode ser representada da seguinte maneira: O O ║ ║ R ─ C ─ H + H2O → R ─ C ─ OH + 2e- + 2 H+ 2 Ag+ + 2e- → 2 Ag0 2 NH3 + 2 H+ → 2 NH4+ O O ║ ║ R ─ C ─ H + 2 Ag+ + 2 NH3 +H2O → R ─ C ─ OH + 2 Ag0 + 2 NH4+ aldeído reativo de Tollens ácido carboxílico prata metálica (espelho de prata) Por outro lado, se colocarmos a cetona para reagir com o reativo de Tollens, não ocorrerá a formação da prata metálica, porque as cetonas não conseguem reduzir os íons Ag+. 2- Reativo de Fehling: Esse reativo é uma solução -azul de sulfato de cobre II (CuSO4) em meio básico, pois está misturado com outra solução formada por hidróxido de sódio (NaOH) e tartarato de sódio e potássio (NaOOC-CHOH-CHOH-COOK). O tartarato é adicionado à solução de sulfato de cobre II para estabilizá-lo e evitar sua precipitação. CuSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2 Reativo de Fehling (em homenagem ao químico alemão Hermann von Fehling (1812-1885)) Em contato com o reativo de Fehling, um aldeído forma o ácido carboxílico pela sua oxidação, enquanto os íons cobre (Cu2+) presentes no meio são reduzidos, formando um precipitado castanho-avermelhado (mais parecido com a cor de tijolo), que é o óxido cuproso. Já as cetonas não reagem -porque não conseguem reduzir os íons Cu2+. O O ║ ║ R ─ C ─ H + 2 Cu(OH)2 → R ─ C ─ OH + Cu2O + 2 H2O aldeído precipitado castanho-avermelhado 3- Reativo de Benedict: Esse reativo também é formado por uma solução de sulfato de cobre II (Cu(OH)2) em meio básico, mas é misturada com citrato de sódio. Assim como ocorre com o reagente de Fehling, no caso da reação entre o aldeído e o reagente de Benedict, também existem íons cobre (Cu2+) presentes no meio que são reduzidos e formam o óxido cuproso vermelho. Esse reativo é muito utilizado em exames para detectar a presença e o teor de glicose na urina. A glicose possui um grupo aldeído em sua estrutura, por isso ela reage com o reativo de Benedict presente em fitas para esses testes. A partir daí, basta comparar a cor da fita com a cor da escala na embalagem do produto. O reativo de Benedict é usado para determinar o teor de glicose na urina O que são Glicídios Os glicídios são biomoléculas orgânicas formadas hidrogênio, oxigênio e carbono. Nos seres vivos, possuem duas importantes funções: gerar energia e atuar na formação de partes dos corpos dos seres vivos. Os principais glicídios: - Glicose: é um glicídio energético, também conhecido como dextrose, encontrado no açúcar do mel, na uva e outros frutos. - Sacarose: também energético, é encontrado principalmente na cana-de-açúcar e na beterraba. É o açúcar comum muito utilizado no mundo todo. - Amido: glicídio que serve, nas plantas, como reserva de energia. - Celulose: tem a função de formar as paredes das células dos vegetais. Os glicídios (do grego glicos, "doce") são moléculas orgânicas constituídas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, também conhecidos como açúcares, samarídeos, carboidratos ou hidratos de carbono. Essa classe de compostos é muito ampla e abrange desde o açúcar comum até compostos muito complexos, como a celulose e o amido, que são produzidos nos vegetais pelo processo de fotossíntese. Os principais tipos de glicídios são: sacarose, amido, glicose, frutose e celulose. 1. Sacarose: é um dissacarídeo cuja molécula se forma pela condensação de uma molécula de glicose com uma molécula de frutose. Possui fórmula C12H22O11, está presente em inúmeras plantas como a cana-de-açúcar e a beterraba, constitui o chamado açúcar comum. 2. Glicose: apresenta fórmula molecular C6H12O6, é um sólido composto por cristais incolores solúveis em água e de sabor adocicado. É encontrado no mel de abelhas, em frutas como o figo e uva, e está presente em nosso sangue (porcentagem de 0,1 %). 3. Frutose: esse composto possui fórmula molecular C6H12O6, se cristaliza com dificuldades no formato de agulhas solúveis em água e de sabor doce, pode ser encontrado de forma livre em frutos doces, mel de abelha e na forma condensada em oligossacarídeos e polissacarídeos. 4. Amido: polissacarídeo de fórmula (C6H10O5)n, presente em forma de grãos nas sementes, caules e raízes de vários vegetais como o feijão, arroz, trigo,milho, etc. É usado em grande quantidade na alimentação, para fabricar glicose e álcool etílico, e ainda no preparo de cola, goma e pó compacto (cosmético). 5. Celulose: possui fórmula molecular C6H10O5, é o polissacarídeo mais conhecido no reino vegetal e ocorre de duas maneiras: inulina (celulose de reserva) e celulose comum (sustentação do vegetal), esta contribui para a formação da madeira. A celulose comum se hidrolisa em meio ácido e origina glicoses, já a inulina dá origem à frutose. Os diferentes tipos de alimentos que comemos em nosso cotidiano contêm moléculas químicas que são responsáveis pela nossa nutrição e, consequentemente, pela manutenção da vida. Entre as principais moléculas que nos alimentam estão: carboidratos, vitaminas, lipídios (gorduras), proteínas, sais minerais e água. Nesse texto, consideraremos como os carboidratos possuem funções importantes em nosso organismo e, consequentemente, a importância em tê-los de forma equilibrada em nossa dieta alimentar. Mas, antes, vejamos qual é a sua constituição química: Constituição química: Os carboidratos ou hidratos de carbono, como o próprio nome indica, são constituídos de carbono, hidrogênio e oxigênio. São compostos que possuem vários grupos hidroxila (─ OH) e grupos aldeído ou cetona, ou seja, contêm a função mista poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona, ou podem ser compostos que sofrem hidrólise e se transformam em compostos desse tipo. Os carboidratos são também conhecidos como açúcares, pois o açúcar comum (sacarose) pertence a essa classe. No entanto, não é correto denominar todo carboidrato assim, pois existem outros compostos desse grupo que não são doces, como o amido. Outra nomenclatura correta de todos os carboidratos é glicídios. Outros compostos que são carboidratos são a frutose, a lactose, a celulose e o glicogênio. O amido, o glicogênio e a celulose são polissacarídeos, ou seja, são a união de vários monossacarídeos, moléculas de carboidrato. A seguir, temos as estruturas de algumas dessas substâncias: A classificação dos carboidratos pode ser vista no texto Classificação dos Glicídios. Função em nosso organismo: Sua principal função é fornecer energia que pode ser aproveitada mais facilmente pelo organismo, sendo que cada grama fornece cerca de 4,02 kcal. A ausência de carboidratos em nosso corpo pode levar a doenças sérias, pois causa alterações em nosso metabolismo. Por exemplo, se não houver carboidrato suficiente para produzir energia para o organismo, serão usadas as gorduras para tal finalidade, o que pode resultar numa queima incompleta da gordura, produzindo toxinas que diminuem o pH do sangue (acidose), levando ao desequilíbrio do sódio e à desidratação. Os sintomas que uma pessoa que ingere pouco carboidrato pode sentir são fraqueza, raciocínio lento, tonturas, desmaios, entre outros. O excesso também é ruim, pois pode levar à obesidade e, como será mostrado mais a diante, a pessoa também pode desenvolver algumas doenças, como o diabetes. A glicose é um carboidrato indispensável para o nosso organismo, pois mantém a integridade funcional do tecido nervoso e é geralmente a única fonte de energia do cérebro. Se sua concentração no sangue estiver muito baixa, isso pode levar a um estado de hipoglicemia em que a pessoa precisa receber soro glicosado. Já se a concentração da glicose no sangue estiver muito alta, será um caso de hiperglicemia e a pessoa pode desenvolver o diabetes, precisando receber insulina. A celulose ajuda na produção de saliva e de suco gástrico, resultando em um funcionamento adequado do sistema digestivo. Além disso, a celulose serve de meio para o desenvolvimento de bactérias benéficas ao nosso organismo e ajuda na eliminação das fezes. Como a celulose melhora o funcionamento do intestino, ela ajuda a prevenir certos tipos de câncer, como os de intestino e de estômago. É recomendada a sua ingestão diária de 15 gramas por dia. Já o amido é decomposto pelo organismo em glicogênio e em glicose, possibilitando o armazenamento de energia. Para quem pratica exercícios, o glicogênio armazenado nos músculos é a principal fonte de energia. Já o glicogênio armazenado no fígado pode ser rapidamente convertido em glicose e transportado pelo sangue para suprir necessidades energéticas que o organismo apresentar. Fontes de carboidratos na alimentação: Celulose: cascas de vegetais e frutas. Amido: cereais, como trigo, aveia, farelos, arroz e milho; em biscoitos, pães e massas; em raízes tuberosas e caules, tais como mandioca, batata, batata-doce e cará; em legumes, verduras, frutos e sementes, como alface, rúcula, cebola, tomate, entre outros. Sacarose, frutose e glicose: alimentos ricos em açúcares (frutos, mel e doces). Lactose: Sua principal fonte de obtenção é o leite. Seus derivados, como o iogurte e o queijo, possuem pouquíssima lactose. Glicídios, ou carboidratos, são moléculas orgânicas com estrutura formada por átomos de hidrogênio e oxigênio e, eventualmente, de outros elementos, como nitrogênio. De origem predominantemente vegetal, além de exercerem função energética, podem desempenhar papel estrutural. Essas moléculas podem ser classificadas como monossacarídeos, dissacarídeos ou polissacarídeos, de acordo com sua complexidade estrutural. As primeiras, de fórmula geral (CH2O)n, são as mais simples, e denominadas de acordo com o número de carbonos que possuem. Triose, tetrose, pentose, hexose e heptose são os nomes dados a monossacarídeos de três, quatro, cinco, seis e sete carbonos, respectivamente. A glicose, principal glicídio utilizado como fonte de energia, é uma hexose, fabricada por meio da fotossíntese por organismos autotróficos. Já a ribose e desoxirribose e ribose são pentoses que participam da constituição de ácidos nucleicos. Os dissacarídeos são o resultado da união entre dois monossacarídeos por meio de uma ligação denominada glicosídica, com liberação de uma molécula de água - processo este conhecido como “síntese por desidratação”. A sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose), e maltose (glicose + glicose) são as mais conhecidas. A sacarose, um açúcar extremamente doce, é encontrada em vegetais como a beterraba e cana-de-açúcar. Presente de forma significante em nosso dia a dia, é ela que adoça nossos cafés, bolos e doces em geral. Já os polissacarídeos, moléculas formadas por um grande número de monossacarídeos, formam grandes cadeias orgânicas, podendo apresentar outros elementos, além dos três principais já citados, em sua estrutura. São insolúveis em água, permitindo que alguns destes, como o amido e glicogênio, executem importante papel relativo ao armazenamento de energia de vegetais e animais, respectivamente; sem que seja requerido um espaço considerável para tal. Nestas situações, disponibilizam moléculas de glicose por uma reação denominada hidrólise. Outros podem, por exemplo, participar da constituição da parede celular de vegetais (celulose); da de fungos, ou mesmo do exoesqueleto de artrópodes (quitina), conferindo resistência e rigidez. Os glicídios também conhecidos como açúcares, carboidratos ou hidratos de carbono, são substâncias orgânicas constituídas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Quando se fala em açúcar lembramos imediatamente do sabor doce, mas nem todos os glicídios são adocicados. Por isso, os cientistas preferem usar o termo glicídio em lugar de açúcar, para evitarem mal entendidos. Os glicídios constituem a principal fonte de energia para os seres vivos, estando presentes em diversos tipos de alimentos. O mel, por exemplo, contém o glicídio glicose; da cana é extraída a sacarose, muito utilizada em nosso dia-a-dia; o leite contém o açúcar lactose; e frutos adocicados contêm frutose e glicose, entre outros tipos de glicídios. Tipos de glicídios e suas funções: Monossacarídeos – Os glicídios mais simples são os monossacarídeos que apresentam entre 3 e 7 carbonos na molécula e cuja fórmula geral é Cn(H2O)n . Nessa fórmula, n representaum número entre 3 e 7. Os nomes dos monossacarídeos são dados de acordo com o número de átomos de carbono na molécula: Trioses – 3 carbonos Tetroses – 4 carbonos Pentose - 5 carbonos Ex. ribose, desoxirribose Hexoses – 6 carbonos Ex. frutose, galactose e frutose Heptoses – 7 carbonos Dissacarídeos – são moléculas formadas pela união de dois monossacarídeos. A sacarose (C12H22O11), o principal açúcar presente na cana-de-açúcar, é um dissacarídeo formado pela união de uma molécula de glicose e uma de frutose. Outro exemplo, é a lactose, o açúcar do leite, constituído pela união de glicose e galactose; maltose, glicose + glicose. Polissacarídeos – são formados pela ligação entre centenas ou mesmo milhares de monossacarídeos. Amido – é uma substância característica das plantas e das algas. Suas moléculas são formadas pela reunião de milhares de moléculas de glicose. Em momento de abundância de moléculas de glicose as plantas fabricam amido.. Em momentos de necessidade, o amido é quebrado, transformando-o em glicose usado como fonte de energia e de matéria – prima para as células. Os animais fabricam o polissacarídeo glicogênio, cuja função é semelhante à do amido para as plantas. Depois de uma refeição rica em glicídios, as células de nosso fígado absorvem moléculas de glicose do sangue, unindo-as para formar moléculas de glicogênio, bastante semelhantes às moléculas de amido. Quando a taxa de glicose no sangue reduz, nos períodos entre as refeições, as células do fígado quebram o glicogênio, convertendo-o em moléculas de glicose. Estas são lançadas no sangue e chegam a todas as células do corpo. O glicogênio armazenado no fígado, portanto, representa uma forma de guardar energia para os momentos de necessidade. Celulose-Encontrada principalmente nas plantas, onde participa da constituição da parede celular. Quitina – Suas cadeia são formadas por vários açúcares com grupos amina (NH2 ). Ocorre na parede celular dos fungos e no exoesqueleto de artrópodes, como insetos, aranhas e crustáceos. Ã quitina e a celulose são polissacarídeos estruturais de difícil digestão. Os lipídios são moléculas orgânicas formadas a partir da associação entre ácidos graxos e álcool, tais como óleos e gorduras. Eles não são solúveis em água, mas se dissolvem em solventes orgânicos, como a benzina e o éter. Apresentam coloração esbranquiçada ou levemente amarelada. De acordo com a natureza do ácido graxo e do álcool que formam os lipídios, eles podem ser classificados em quatro grandes grupos: simples, complexos, derivados e precursores. Os lipídios simples ou ternários são compostos apenas por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Já os lipídios complexos ou compostos, além de possuírem os átomos presentes nos lipídios simples, apresentam átomos de outros elementos, como o fósforo. Os lipídios precursores são formados a partir da hidrólise de lipídios simples e complexos. Os derivados, por sua vez, são formados após transformações metabólicas sofridas pelos ácidos graxos. Utilizando como critério o ponto de fusão, podemos classificar os lipídios em dois grandes grupos: as gorduras e os óleos. As gorduras são sólidas em temperatura ambiente, são produzidas por animais e seus ácidos graxos são de cadeia saturada, ou seja, unidos por ligações simples. Os óleos, por sua vez, são líquidos em temperatura ambiente, fabricados por vegetais e seus ácidos graxos possuem cadeia insaturada, ou seja, apresentam dupla ligação. Os lipídios apresentam várias funções, destacando-se: → Composição das membranas biológicas: Todos os tecidos apresentam lipídios em sua composição, uma vez que a membrana das células é formada por fosfolipídios. → Fornecimento de energia: Quando comparado com os carboidratos, os lipídios liberam, em média, 2,23 vezes mais energia quando oxidados. Estima-se que cada grama de gordura seja responsável por liberar cerca de 9Kcal. Já uma grama de carboidrato produz apenas 4 Kcal. Vale destacar, no entanto, que o metabolismo energético dos lipídios ocorre de maneira secundária ao dos carboidratos. → Precursores de hormônios e de sais biliares: Os lipídios estão relacionados com a produção de hormônios esteroides, tais como a testosterona, progesterona e estradiol. Também se relacionam com a produção de sais biliares, compostos que agem como detergente, ajudando no processo de absorção de lipídios. → Transporte de vitaminas lipossolúveis: Os lipídios transportam vitaminas que são solúveis em gordura, tais como a A, D, E e K. → Isolante térmico e físico: Os lipídios garantem proteção contra as baixas temperaturas e contra choques mecânicos. → Impermeabilização de superfícies: Os lipídios impermeabilizam evitando a desidratação. Um bom exemplo são as ceras encontradas nas superfícies dos frutos. Percebe-se, portanto, que os lipídios são moléculas importantes para os organismos vivos, incluindo-se o homem. Sendo assim, não é recomendada a realização de dietas que restrinjam esse nutriente da alimentação. Vale destacar, no entanto, que o consumo exagerado pode trazer riscos à saúde, como o aumento das chances de infarto em decorrência da aterosclerose. Os lipídios são compostos com estrutura molecular variada, apresentando diversas funções orgânicas: reserva energética (fonte de energia para os animais hibernantes), isolante térmico (mamíferos), além de colaborar na composição da membrana plasmática das células (os fosfolipídios). → Características gerais dos lipídios São substâncias cuja característica principal é a insolubilidade em solventes polares e a solubilidade em solventes orgânicos (apolares), apresentando natureza hidrofóbica, ou seja, aversão à molécula de água. Essa característica é de fundamental importância mesmo que organismo possua considerável concentração hídrica. Isso porque a insolubilidade permite uma interface mantida entre o meio intra e extracelular. Os lipídios podem ser classificados em óleos (substâncias insaturadas) e gorduras (substâncias saturadas), que são encontrados nos alimentos tanto de origem vegetal quanto animal, como nas frutas (abacate e coco), na soja, na carne, no leite e seus derivados e também na gema de ovo. Em geral, todos os seres vivos são capazes de sintetizar lipídios, no entanto, algumas classes só podem ser sintetizadas por vegetais, como é o caso das vitaminas lipossolúveis e dos ácidos graxos essenciais. A formação molecular mais comum dos lipídios que constituem alimentos é estabelecida pela união de um glicerol (álcool) e três cadeias carbônicas longas de ácido graxo. → Principais tipos de lipídios Entre os lipídios, recebem destaque os fosfolipídios, os glicerídeos, os esteroides e os cerídeos. Cerídeos → classificados como lipídios simples, são encontrados na cera produzida pelas abelhas (construção da colmeia) e na superfície das folhas (cera de carnaúba) e dos frutos (a manga). Exercem função de impermeabilização e proteção; Fosfolipídios → moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma região polar (cabeça hidrofílica), tendo afinidade por água, e outra região apolar (calda hidrofóbica), que repele a água; Glicerídeos → podem ser sólidos (gorduras) ou líquidos (óleos) em temperatura ambiente; Esteroides → formados por longas cadeias carbônicas dispostas em quatro anéis ligados entre si. São amplamente distribuídos nos organismos vivos, constituindo os hormônios sexuais, a vitamina D e os esteróis (colesterol). O que são lipídios Os lipídios, também chamados de gorduras, são biomoléculas orgânicas compostas, principalmente, por moléculas de hidrogênio, oxigênio, carbono. Fazem parte ainda da composição dos lipídios outros elementos como, por exemplo, o fósforo. Os lipídios possuem a característica de serem insolúveis na água. Porém, são solúveis nos solventes orgânicos (álcool, éter, benzina, etc). Funções dos lipídios Os lipídios possuem quatro funções básicas nos organismos: - Fornecimento de energia para as células. Porém, estas preferem utilizar primeiramente a energia fornecida pelosglicídios. - Alguns tipos de lipídios participam da composição das membranas celulares. - Nos animais endodérmicos, atuam como isolantes térmicos. - Facilitação de determinadas reações químicas que ocorrem no organismo dos seres vivos. Possuem esta função os seguintes lipídios: hormônios sexuais, vitaminas lipossolúveis (vitaminas A, K, D e E) e as prostaglandinas. Principais fontes de lipídios (alimentos): - Margarinas - Milho - Aveia - Soja - Gergilim - Cevada - Trigo integral - Centeio - Óleo de canola - Óleo de soja - Óleo de peixes Lipídios Os lipídios (do grego lipos = gordura) são formados pela associação de um ácido graxo mais um álcool, geralmente o glicerol. O ácido graxo é um ácido orgânico que apresenta, pelo menos, 10 átomos de carbono em sua molécula. Características Os lipídios são substâncias químicas de baixa polaridade, por isso, insolúveis em água à temperatura ambiente, porém, solúveis em compostos ou solventes orgânicos, como o álcool, o éter, o clorofórmio, a acetona. Quando metabolizados no interior das células, os lipídios, as proteínas e os carboidratos fornecem energia para as atividades do nosso corpo. No entanto, os lipídios fornecem mais calorias que os outros dois nutrientes. Quando ocorre a “queima” de um grama de carboidrato ou de proteínas, é produzido 4 kcal de energia. Já um grama de lipídio libera 9 kcal. Por isso, os óleos e as gorduras são restritos nas dietas para emagrecimento. Funções dos lipídios Reserva energética Fornecem mais energia que os glicídios, porém, não são preferencialmente utilizáveis pela célula. Toda vez que a célula necessita de uma substância energética, ela vai optar pelo uso imediato de um glicídio, para depois consumir os lipídios. Estrutural Certos lipídios fazem parte da composição das membranas celulares, que são formadas pela associação de lipídios e proteínas (lipoprotéicas). Os mais importantes são: os fosfolipídios e o colesterol. Isolante térmico Auxiliam na manutenção da temperatura dos animais endotérmicos (aves e mamíferos) por meio da formação de uma camada de tecido denominado hipoderme, a qual protege o indivíduo contra as variações de temperatura. Classificação dos lipídios São classificados em três grupos: simples, compostos e derivados. Lipídios simples Glicerídeos: São os óleos e as gorduras, formados pela união do álcool glicerol com ácidos graxos. As gorduras neutras (triglicerídeos) são encontradas como substâncias de reserva em quase todos os tipos de células animais, em especial nas adiposas, acumuladas no tecido sob a pele (hipoderme), principalmente nas aves e mamíferos, onde agem também como isolante térmico. Os óleos são encontrados com mais frequência em plantas, especialmente nas sementes de soja, milho, amendoim e algodão. A diferença fundamental entre óleos e gorduras é que os óleos são líquidos à temperatura ambiente (20°C), enquanto que as gorduras são sólidas. Cerídeos: São mais comuns entre os vegetais, embora sejam produzidos também pelos animais, como é o caso das abelhas. São encontrados na superfície de pétalas de flores, casca de frutos e folhas, onde atuam como impermeabilizantes, impedindo a perda de água por evaporação. Lipídios compostos São formados pela união entre ácido graxo, glicerol e outra substância. Os mais importantes são os fosfoglicerídeos (fosfolipídios), componentes das membranas celulares, que além do álcool e do ácido graxo, apresentam o radical fostato na sua estrutura. Lipídios derivados Destacamos os esteroides, dos quais o mais importante é o colesterol, que é componente da membrana plasmática das células animais e precursor dos hormônios corticoides das glândulas suprarrenais e sexuais, como a testosterona e a progesterona. A proteína é a mais importante das macromoléculas biológicas, compondo mais da metade do peso seco de uma célula. Está presente em todo ser vivo e tem as mais variadas funções. Ela é um polímero de aminoácidos que pode atuar como enzimas, catalisando reações químicas, podem transportar pequenas moléculas ou íons; podem ser motoras para auxiliar no movimento em células e tecidos; participam na regulação gênica, ativando ou inibindo; estão no sistema imunológico, entre outras centenas de funções. Praticamente todas as funções celulares necessitam de proteínas para intermediá-las. Ao longo de bilhões de anos cada uma delas foi se especializando em uma função distinta, o que depende da sua estrutura e forma. Uma proteína é um grande polipeptídeo, ou seja, resíduos de aminoácidos estão ligados entre si covalentemente, chamamos de ligação peptídica. É a união entre o grupo carboxila de um aminoácido com o grupo amina de outro aminoácido, liberando água. Esta sequência de aminoácidos é única para cada proteína específica e é determinada pelo gene. Síntese proteica A síntese proteica é um processo que se inicia no núcleo da célula, a partir de uma sequência específica do DNA, que é o gene e esta etapa chamamos de transcrição. A segunda etapa é a tradução, realizada no citoplasma da célula em organelas chamadas ribossomos. Após a última etapa pode haver mudanças nas propriedades dela, através de modificações em seus resíduos de aminoácidos. Existem vinte tipos de aminoácidos comuns que se rearranjam para formá-las. Isso nos dá um número enorme de tipos de proteínas, se pensarmos em um polipeptídeo com mais de cem resíduos, aumenta ainda mais a diversidade. Dependendo da natureza dos aminoácidos que compõem o polipeptídeo, ela pode ter estruturas diferentes: Primária: Ao longo da cadeia polipeptídica os aminoácidos se apresentam de forma linear. Esta é a estrutura mais simples de uma proteína e é aquela determinada pelo gene. Secundária: Os aminoácidos estão ligados entre si covalentemente na estrutura primária, mas as moléculas podem sofrer rotações a partir do carbono alfa e a cadeia pode interagir com ela mesma de três formas: alfa-hélice (formam-se ligações de hidrogênio entre os aminoácidos); folhas-beta (as ligações de hidrogênio entre um aminoácido e outro gera uma estrutura folhear e rígida) e laços (formam-se fora do dobramento da proteína, não é uma estrutura regular no núcleo). Terciária: É a forma como o dobramento da estrutura secundária se organiza no espaço de forma tridimensional. Também é estabilizada por ligações de hidrogênio e dissulfeto, o que garante maior estabilidade à proteína. Quaternária: Esta é uma interação entre moléculas de proteínas, formando um complexo multi-proteico. Alimentos ricos em proteínas. Foto: © iStock.com / ValentynVolkov Se uma proteína perde sua estrutura, ela perde também sua função, porque estão relacionadas. Esse processo chamamos de desnaturação e ocorre em altas temperaturas, em grandes variações de PH, com alguns solventes orgânicos, etc. A quebra de uma molécula de proteína ocorre a partir da hidrólise das ligações peptídicas. É o que acontece na nossa digestão, na qual parte ocorre no estômago, com PH 2 (altamente ácido), através da atividade da enzima pepsina, disponibilizando aminoácidos no final do processo. Fontes de proteínas Como vimos, a proteína é essencial para o funcionamento de um organismo. Alimentos de origem animal possuem proteínas mais completas de aminoácidos essenciais. Elas também estão presentes nos vegetais, mas não encontramos a quantidade diária necessária de aminoácidos essenciais em um único vegetal. As proteínas, compostos orgânicos bastante abundantes, são constituídas por aminoácidos que formam cadeias entre si por intermédio de ligações peptídicas. Esses aminoácidos são formados por um carbono, um ácido carboxílico, uma amina e um radical, o qual varia de aminoácido para aminoácido. Geralmente, para ser considerada uma proteína, a cadeia deve apresentar mais de setenta aminoácidos. Quando a cadeia é menor, o termo adequado é peptídeo. Existe uma infinidade de proteínas nos seres vivos, e elas variam de espécie para espécie. Organismos de um mesmo táxon apresentam mais proteínas semelhantes, o que não acontececom seres muito distintos. As proteínas diferenciam-se principalmente pelo número de aminoácidos e pela sequência em que eles se dispõem nas cadeias polipeptídicas. As proteínas apresentam uma extensa lista de funções no organismo e são encontradas em todas as estruturas da célula, substâncias intersticiais, anticorpos, entre outros. Entre as funções que podem ser atribuídas às proteínas, destacam-se seu papel no transporte de oxigênio (hemoglobina), na proteção do corpo contra organismos patogênicos (anticorpos), como catalizadora de reações químicas (enzimas), receptora de membrana, atuação na contração muscular (actina e miosina), além de serem fundamentais para o crescimento e formação dos hormônios. Diante de tamanha importância, é fundamental que as proteínas sejam obtidas por meio de uma boa alimentação. Entre os alimentos que se destacam pela grande quantidade desse nutriente, podemos citar as carnes, leite, ovos, cereais integrais, feijão, legumes e vegetais folhosos. As proteínas podem ser classificadas em dois grandes grupos: as globulares e as fibrosas. As proteínas globulares formam estruturas com formato esferoide. Nesse grupo, são encontradas importantes proteínas, tais como as enzimas e anticorpos. Já as proteínas fibrosas organizam-se em forma de fibras ou lâminas, e as cadeias de aminoácidos ficam dispostas paralelamente. Diferentemente das globulares, estas são pouco solúveis em água. Além dessa classificação, podemos considerar as proteínas como simples, conjugadas e derivadas. As proteínas simples apresentam apenas aminoácidos. Nas proteínas conjugadas, além de aminácidos, existe um radical de origem não peptídica, que é denominado de grupo prostético. As proteínas derivadas, por sua vez, não são encontradas na natureza e são conseguidas graças a processos de degradação de proteínas simples ou conjugadas. A hemoglobina é uma proteína em estrutura quartenária Utilizando-se como base seus níveis de organização, as proteínas também podem ser classificadas em primárias, secundárias, terciárias e quartenárias. Na estrutura primária, observa-se que a cadeia polipeptídica é linear e não apresenta, portanto, ramificações. Na estrutura secundária, por sua vez, observa-se que a proteína não está esticada, e sim torcida e dobrada, o que muitas vezes lembra a estrutura do DNA. Já na estrutura terciária, observa-se uma organização tridimensional globosa exclusiva das proteínas globulares. Por fim, temos as proteínas quartenárias, que formam grandes enovelados. Uma proteína só pode ser classificada como quartenária se apresentar duas ou mais cadeias polipeptídicas. Uma característica importante das proteínas é sua capacidade de desnaturação. Ao serem submetidas, por exemplo, ao calor excessivo, agitação, radiação e pH extremo, observarmos que as estruturas secundárias e terciárias desses compostos orgânicos alteram-se de maneira irreversível, o que causa a perda de suas propriedades. É por isso que, ao cozinhar alguns alimentos, perdemos muito do seu poder nutricional. O que é (definição) A proteína é uma macromolécula composta basicamente por cadeias lineares de aminoácidos. Existem as proteínas simples, compostas apenas por aminoácidos e seus derivados. E também as proteínas conjugadas (heteroproteínas), que são formadas por cadeias polipeptídicas e grupo prostético (componentes de natureza não-proteica). Funções das proteínas Elas desempenham um papel muito importante em nosso organismo, pois fornecem material tanto para a construção como para a manutenção de todos os nossos órgãos e tecidos. As proteínas podem ser de origem vegetal ou animal. No caso das primeiras, elas são consideradas incompletas por serem pobres em variedade de aminoácidos essenciais (aqueles que o corpo não é capaz de produzir). Já a proteína de origem animal, é considerada completa por conter todos os aminoácidos essenciais. Importância Como já foi citado anteriormente, as proteínas são de extrema importância para o nosso organismo por sua função construtora e reparadora. Elas também participam da formação de hormônios, enzimas e anticorpos. Com estes poucos exemplos, já se pode ter uma idéia do quanto elas são indispensáveis ao nosso organismo. Quando ingerimos proteínas, elas são quebradas durante o processo de digestão, e posteriormente, absorvidas pelas nossas células, que novamente as quebram, transformando-as em aminoácidos. Estes aminoácidos serão utilizados pelo nosso corpo onde eles forem mais necessários. Por exemplo, se a pele de uma pessoa estiver em desequilíbrio pela falta de aminoácidos, os alimentos ricos em proteínas e a ingestão devida de água serão benéficos para a sua recuperação. Isso vale não somente para a pele, mas para todo o corpo, pois, como vimos, os aminoácidos são construtores e reparadores. As proteínas compreendem um grupo de substâncias de fundamental importância, pois se encontram, sem exceção, em todos os organismos. Contém sempre carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Às vezes contém enxofre e, mais raramente, iodo, ferro e fósforo. Tratam-se de macromoléculas originadas pela reação química entre aminoácidos, compostos tamponantes que apresentam um grupamento carboxílico e um grupamento amínico. Por hidrólises, produzem os aminoácidos que lhe deu origem, os quais são compostos básicos das mesmas. Estes aminoácidos formam peptídeos, que formam as proteínas. CONCEITO: São substâncias moleculares complexas, de altos pesos moleculares, formados principalmente por aminoácidos ligados por ligações peptídicas. Os “aa” apresentam a seguinte fórmula estrutural. As proteínas podem reagir quimicamente pelo grupo amínico, pelo grupo ácido ou pelo radical R. As reações pelo grupo amínico ou pelo grupo ácido são reações gerais dos aminoácidos, e formadora das proteínas. Um exemplo de uma reação peptídica pode ser o da interação entre a glicina e a alanina (aminoácidos originais), a qual origina um dipeptídeo, conforme mostra figura abaixo. De acordo com algumas fontes bibliográficas, dentre elas as referenciadas neste texto, a partir de 100 aminoácidos teremos uma proteína. Exemplo de reação peptídica ¹ Na reação estabelecida acima, pode-se observar que a glicina reage quimicamente com a alanina, por meio da interação entre o grupamento carboxílico da primeira e o grupamento amínico da segunda, resultando na liberação de uma molécula de água, que aparecerá como produto da reação. A nova ligação química estabelecida dá origem à função amida, e é a base para o peptídeo formado, podendo ser observado, juntamente com a molécula de água, nos produtos da reação. Dessa forma, para cada reação peptídica formada haverá a liberação de uma molécula de água, resultando que o número de moléculas de água final, acrescido de 1, representará o número individual de aminoácidos contidos na estrutura protéica. Além de estruturais, diversas são as funções das proteínas no organismo, "são muito importantes como agentes estruturais das células, catalisadoras de funções biológicas, proteínas de armazenamento, motilidade, proteínas reguladoras e proteínas de defesa do organismo, como os anticorpos, o fibrinogênio e a trombina". A respiração celular, o código genético e o processo metabólico são algumas dentre as funções vitais que ocorrem em nosso organismo. A respiração só é possível pela presença da Hemoglobina, que é responsável pelo transporte de oxigênio para as células do corpo humano. Adicionalmente, as enzimas controlam processos como a replicação do DNA e outras transformações do metabolismo. As proteínas são moléculas constituídas por aminoácidos, de centenas a milhares destes, que se ligam um a um para formar a estrutura de macromolécula da proteína. Para entender melhor, imagine um certo número de indivíduos, que se ligam pelas mãos, para formar uma imensa cadeia de pessoas. Nesta analogia, cada pessoa seria um aminoácido (diferente um do outro), e a cadeia como um todo seria a molécula da proteína. Aminoácidos e Proteínas Aminoácidospodem ser entendidos separadamente, ou ligados a proteínas. Após ligação à proteína, ocorre uma pequena modificação em sua composição, a perda de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (perda de água após realização da ligação peptídica), e a mudança de função química, que passa a ser amida. Entendamos a estrutura de um aminoácido fora do contexto de uma proteína. Todo aminoácido pode contar com mais de dois grupos funcionais, porém dois sempre existirão em sua estrutura. O grupo amino (-NH2), e o grupo carboxila (-COOH), que caracterizam, respectivamente, as funções amina e ácido carboxílico. A presença dessas duas funções na mesma molécula esclarece a nomenclatura utilizada, “aminoácido”. Molécula de aminoácido (Foto: Colégio Qi) Observe na figura a presença de diversos grupos na composição dos aminoácidos. Cada molécula de aminoácido é composta de um átomo de C, que se ligará a um hidrogênio, a um grupo amino, a uma carboxila e a um grupo orgânico que chamaremos de resíduo. Este grupo residual difere de aminoácido para aminoácido e determina sua propriedade. Existem 20 aminoácidos no total, sendo doze são naturais e oito, essenciais. Observe: 20 tipos de aminoácidos formadores de proteínas - parte I (Foto: Colégio Qi) 20 tipos de aminoácidos formadores de proteínas - parte II (Foto: Colégio Qi) Aminoácidos naturais são aminoácidos já produzidos por nosso corpo, de forma natural. Aminoácidos essenciais são aminoácidos que não são produzidos por nosso corpo, e que devemos ingerir na alimentação para obtê-los. Ligações peptídicas A ligação peptídica ocorre com a liberação de um hidrogênio do grupo amino de um aminoácido, e da hidroxila do grupo carboxila do outro, liberando água (H2O), e formando uma nova ligação, entre o N de um aminoácido e o carbono da carbonila do outro envolvido na reação. Note a figura abaixo, com o antes e o depois da formação da ligação. Esta ligação faz surgir um novo grupo funcional, que caracteriza a função amida na proteína. Processo de formação da ligação peptídica (Foto: Colégio Qi) Estrutura Quatro são os níveis para a estrutura de uma proteína. Estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. A sequência linear de uma proteína caracteriza sua estrutura primária. Por exemplo, ...Val-Ser-Thr... Obs.: Se a ordem dos aminoácidos mudar na ordem linear, a proteína será diferente. Uma proteína que contenha a sequência “Val-Hys-Val” no lugar de “Hys-Val-Val”, será diferente, com outras propriedades. A forma como os aminoácidos interagem, com pontes de hidrogênio (interação física), ponte dissulfeto (ligação química) ou outros tipos, dependendo das propriedades dos resíduos de aminoácidos, irá determinar a forma segundo a qual cada “pedaço” da proteína irá se arranjar espacialmente (estrutura secundária). Duas são as formas possíveis, α-hélice ou β-pregueada. O enrolamento destas formas irá determinar a estrutura terciária da proteína. Realizando-se uma analogia, este “enrolamento” é similar ao “emaranhado” dos fios antigos de telefone. A estrutura quaternária acontece quando duas ou mais proteínas se unem para desempenhar alguma função, como é o caso da hemoglobina. A figura formada pela interação das proteínas será a estrutura quaternária da proteína. Níveis de estruturas proteicas (Foto: Wikipedia) Enzimas São proteínas que se ligam a substratos específicos e permitem a ocorrência de reações metabólicas por aceleração de suas velocidades. Essa especificidade entre substrato-enzima é usualmente associada ao modelo chave-fechadura, onde para cada “fechadura” (enzima), uma única “chave” (substrato) seria capaz de se ligar. Fatores que afetam a atividade enzimática Primeiro fator - temperatura: cada enzima tem uma temperatura ótima para sua atividade. Além disso, existem de temperatura, que, caso alcançado, provocam a desnaturação da proteína, uma alteração em sua forma que redunda em sua desativação. É válido lembrar que a forma da proteína é fundamental para o “encaixe” com o substrato. Segundo fator - pH: cada enzima tem um pH ideal para atividade. Extremos de pH provocam a desnaturação da enzima, promovendo alterações em sua forma. O pH do estômago, por exemplo, apresenta o pH ideal para a atividade das enzimas digestivas ali presentes. Terceiro fator - concentração de substratos: a atividade enzimática varia de acordo com a concentração de substrato disponível no meio. Considere duas situações: o substrato está em baixas concentrações. O substrato está em concentrações mais elevadas. O segundo caso será aquele que tenderá a apresentar a maior atividade enzimática, uma vez que é maior a concentração dos reagentes, com maior probabilidade de ocorrência para reação Obs.: Existe uma concentração onde a atividade da enzima chega ao seu máximo. Isso significa que o aumento posterior da concentração de substrato não elevará a velocidade, uma vez que esta atingiu seu máximo. Exercícios (Unifor-CE) Considere as afirmações abaixo relativas a enzimas: I. São proteínas com função catalisadora; II. Cada enzima pode atuar quimicamente em diferentes substratos; III. Continuam quimicamente intactas após a reação; IV. Não se alteram com as modificações da temperatura e do pH do meio. São verdadeiras: a) I e III apenas; b) II e IV apenas; c) I, III e IV apenas; d) II, III e IV apenas; e) I, II, III e IV. Gabarito Letra A - Enzimas, que são proteínas com função catalisadora (aceleração de transformações bioquímicas), não modificam sua estrutura química após a ocorrência da reação. (UFMA) As enzimas, biocatalizadoras de indução de reações químicas, reconhecem seus substratos através da: a) Temperatura do meio. b) Forma tridimensional das moléculas. c) Energia de ativação. d) Concentração de minerais. e) Reversibilidade da reação. Gabarito Letra B - A conformação da enzima é fundamental para um “encaixe” perfeito entre o substrato e a proteína (modelo chave-fechadura). Lembre-se que, ao desnaturar, as enzimas perdem sua forma e deixam de se ligar ao substrato, perdendo, assim, sua atividade. A ligação peptídica resulta da interação de dois grupos funcionais, originando um novo grupo funcional como produto de reação. Indique as funções envolvidas na reação, e a função originada. Gabarito O grupo amino de um aminoácido interage, reagindo, com o grupo carboxílico de outro aminoácido. A função originada na proteína é a função amida. A nossa saúde e boa disposição dependem em grande parte da nossa alimentação. Cada tipo de alimento é constituído por um ou mais nutrientes, que são substâncias químicas que permitem o bom funcionamento de nosso organismo. Entre os principais nutrientes que nosso corpo necessita estão as proteínas, cujo nome vem do grego proteíos, que significa “primeiro”, o que mostra a importância primária que esse composto tem para a vida. As proteínas estão presentes em todas as células vivas e são polímeros naturais formados pela reação de polimerização por condensação entre α-aminoácidos (α-aa - em que o grupo amina está no segundo carbono contando a partir do grupo carboxila) unidos por ligações peptídicas. Isso significa que ocorre a ligação entre um grupo amino (RNH2) de uma molécula do grupo amina com o grupo carboxila (R1CO2H) de outra molécula do grupo dos ácidos carboxílicos. O resultado é a formação de um grupo amida (RNHCOR1) e a liberação de uma molécula de água (H2O): Esses α-aa se unem formando as proteínas com mais de 100 ligações peptídicas. Abaixo temos um exemplo de dois α-aa genéricos: Existem 20 aminoácidos que são encontrados nas proteínas, abaixo temos alguns deles: Entretanto, apenas nove aminoácidos presentes nas proteínas são considerados essenciais para nós, porque o nosso organismo não os sintetiza e é preciso então adquiri-los por meio da alimentação. Toda proteína apresenta uma estrutura primária que é a sequência de aminoácidos que estão unidos na cadeia principal. Mas existem também estruturas secundárias, terciárias e quaternárias das proteínas, que sãoas interações que ocorrem em porções ou partes de uma mesma proteína ou também entre várias cadeias de proteínas. Algumas dessas interações são ligações de hidrogênio e de dissulfeto. Para saber quais são os alimentos que são fontes de proteínas e por que essas substâncias são tão importantes para a manutenção da vida, leia o texto Função das proteínas e suas fontes na alimentação. Os polímeros são utilizados pela humanidade desde a antiguidade. Em torno de 1000 a.C., os chineses obtém um verniz extraído de uma árvore chamada Rhus vernicflua. Este verniz foi amplamente utilizado em móveis na forma de revestimento impermeabilizante aumentando a durabilidade dos mesmo até a década de 50. Os processos para obtenção sintética de materiais poliméricos foram viabilizados somente no início do século XX. A década de 1920 marcou oficialmente o início de uma nova era nas descobertas relacionadas aos materiais poliméricos, com pesquisas relacionadas aos mecanismos de polimerização de moléculas orgânicas na Alemanha. De 1920 até os dias atuais, a grande diversidade de técnicas de polimerização, síntese de novos materiais poliméricos, polímeros biodegradáveis e nanocompósito vem aumentando gradativamente, contudo, atualmente a ênfase está em desenvolver e aprimorar formulações de polímeros já existentes utilizando novas tecnologias e processos para a obtenção de materiais com propriedades otimizadas. Os polímeros apresentam um comportamento reológico complexo, são compostos formados por macromoléculas, formadas por pequenas partes que são chamadas de monômeros. Os monômeros são as unidades que se repetem dentro da estrutura do polímero e podem ou não ser unidades iguais, formando longas cadeias. Podem ser naturais ou sintéticos, termoplásticos ou termofixos e com propriedades específicas de acordo com os monômeros que formam a macromolécula dos diversos polímeros existentes. Macromoléculas: São moléculas de elevada massa molar, que não possuem necessariamente em sua estrutura uma unidade de repetição, e não são necessariamente somente os polímeros que são macromoléculas, os oligômeros por exemplo, são macromoléculas. Oligômeros: Polímeros de baixa massa molar, geralmente inferior a 10.000 g/mol. Monômeros: Basicamente os monômeros são as matérias primas dos polímeros, são moléculas simples, normalmente orgânicas, que quando agrupadas repetidas vezes, podendo ser as mesmas moléculas ou dispostas com moléculas de outros compostos, formam cadeias longas chamados de polímeros. Meros: São as unidades de repetição da cadeia polimérica. Grau de Polimerização: O grau de polimerização consiste no número de meros que compõem uma macromolécula polimérica, representado pela leta n na representação química de um polímero. Os polímeros comerciais possuem valores entre 700 e 800 de grau de polimerização. Polímeros: A palavra Polímero significa: Poli – várias e Mero – partes. São compostos naturais ou sintéticos, com moléculas grandes formadas pela repetição de unidades chamadas monômeros. São compostos orgânicos ou inorgânicos de alta massa molecular (acima de 10.000 g/mol, podendo chegar a 10.000.000 g/mol). Os polímeros podem ser classificados em: Polímeros Naturais São os materiais poliméricos encontrados na natureza, que não são sintetizados em indústrias. O corpo humano é composto de diversos polímeros naturais, como por exemplo, as proteínas e polissacarídeos. A borracha natural é proveniente do látex, obtido da seiva da árvore Seringueira. Exemplos: Celulose: Acetato de celulose e nitrato de celulose, Caseína: galactite e Amônia: ureia. Polímeros Sintéticos São os materiais poliméricos obtidos por reações de sintetização, em indústrias de polimerização, através de matérias primas diversas, provenientes de fontes renováveis ou não renováveis. O tamanho das macromoléculas e sua composição podem ser controlados para obter uma infinidade de compostos poliméricos e atender às propriedades desejadas. Os polímeros de interesse comercial apresentam normalmente massa molecular acima de 10.000 g/mol. Exemplos: Etileno: Polietileno (PE), Cloreto de Vinila: Policloreto de Vinila (PVC) e Propeno: Polipropileno (PP). Fontes de matéria-prima: As matérias primas utilizadas na produção de polímeros sintéticos podem ser de origem fóssil, ou seja, fontes não renováveis, como petróleo, carvão mineral e gás natural, ou podem ser obtidos de fontes renováveis, como vegetais, por exemplo, cana-de-açúcar e amido, que são matérias primas para biopolímeros. Representação das macromoléculas poliméricas: As estruturas químicas das moléculas dos polímeros são representadas entre chaves, iniciadas e terminas por um travessão que representa que a estrutura se repete, com a representação química de um mero de cada tipo que compõem a molécula, e possuem a letra n após a chave que finaliza, representando o grau de polimerização. Vejamos alguns exemplos para facilitar o entendimento: Polietileno Poliamida 6.6 Homopolímeros: São polímeros onde a unidade de repetição é sempre a mesma, ou seja, formados por apenas um monômero. Geralmente são os polímeros formados por reação de poliadição. Copolímeros: São polímeros onde as unidades de repetição são diferentes, ou seja, formados por mais de um monômero. Geralmente são os polímeros formados por reação de policondensação. Os polímeros sintéticos são produzidos a partir de reações de polimerização, e estas reações podem ser de Poliadição ou Policondensação. Na poliadição, os monômeros são adicionados em um reator, juntamente com um catalisador chamado iniciador que realiza a quebra das duplas ligações dos monômeros iniciando uma reação em cadeia, até o momento em que se adiciona um produto específico que realiza a terminação da reação em cadeia. É uma reação extremamente violenta, rápida e exotérmica, feita em pequenos reatores e que produz polímeros com altas massas moleculares, na faixa de 20.000 g/mol. Na policondensação, os monômeros (normalmente mais de um tipo) são adicionados ao reator, onde ocorre a reação química de eliminação de moléculas de baixo peso molecular, possibilitando que os monômeros se unam e formem o polímero de interesse, não há quebra de duplas ligações. É uma reação lenta, que forma polímeros com peso molecular na faixa de 10.000 g/mol. As cadeias poliméricas podem ser lineares ou ramificadas, podendo no caso dos polímeros termofixos serem reticuladas. Os polímeros podem ainda ser classificados em termoplásticos e termofixos. Termoplásticos: São polímeros que podem ser reprocessados quando aquecidos novamente, podendo ser remoldados. Este processo pode ser repetido inúmeras vezes, contudo, a cada reprocessamento, há perda de algumas propriedades, que podem ser compensadas se realizarmos a mistura com material virgem. Exemplo: Polietileno, Poliamidas, Policarbonato e Poliestireno. Termofixos: São polímeros que não podem ser reprocessados pois possuem reticulações em sua estrutura, e quando são reaquecidos, há o rompimento das ligações cruzadas (reticulações), degradando o material. Isso não significa que não seja possível reutilizar os termofixos. Eles podem ser adicionados em pequenas quantidades como cargas e reforços, inclusive em materiais termoplásticos. São obtidos sob efeito de temperatura e pressão, moldados e quando resfriam endurecem. Exemplos: Baquelite, Resina epóxi e Poliuretano. A palavra polímeros vem do grego poli, que significa “muitas”, e meros, que é “partes”, isso porque as macromoléculas desses compostos originam-se através da ligação de várias unidades de moléculas pequenas, denominadas de monômeros. Por exemplo, o polímero sintético polietileno vem da ligação de várias moléculas de etileno (monômero), como mostrado abaixo: Sendo que “n” varia de 2000 a 50 000. Esse é um polímero sintético, ou seja, é produzido em laboratório. Porém, os polímeros não foram inventados pelo ser humano, eles já existiam na natureza. Alguns exemplos de macromoléculas que são usadas pelo homem há milênios estão presentes no algodão, na lã, na seda,nos cascos e chifres de animais e no marfim das presas dos elefantes. Assim, os polímeros podem ser divididos em dois grupos principais: os polímeros naturais e os polímeros sintéticos: Polímeros naturais: esses são a borracha (látex – poli-isopreno formado por monômeros do isopreno, retirado da seringueira), os polissacarídeos (tais como a celulose (encontrada no algodão), o amido (encontrado em vegetais e na forma de grãos das sementes e de raízes de várias plantas, como: batata, trigo, arroz, milho e mandioca) e o glicogênio (encontrado em praticamente todas as células dos mamíferos, principalmente no fígado e nos músculos)) e as proteínas, como a queratina presente nos cabelos, a caseína do leite e a fibroína presente no fio de seda da teia das aranhas. Exemplos de polímeros naturais Polímeros artificiais ou sintéticos: O primeiro polímero sintético de interesse comercial foi o nitrato de celulose, conhecido como celuloide. Quando o valor do marfim das presas dos elefantes que era usado para produzir bolas de bilhar ficou muito elevado, uma fábrica norte-americana prometeu um bom prêmio para quem descobrisse um substituto para o marfim. Assim, em 1870, John Wesley Hyatt descobriu o celuloide que passou a ser usado não só para se produzir bolas de bilhar, mas também dentaduras, filmes fotográficos e colarinhos de camisas. Daí em diante descobriu-se uma grande variedade de polímeros sintéticos, que podem ser divididos em três grupos: - Polímeros de adição: Formados pela reação de adição de um número muito grande de monômeros iguais, originando uma única molécula. Exemplos: polietileno, PVC (policloreto de vinila), PTFE (politetrafluoretileno - teflon), PS (poliestireno), PP (polipropileno), PAN (poliacrilonitrila ou orlon), PVA (poliacetato de vinila), PMMA (polimetilmetacrilato ou plexiglass) e as borrachas sintéticas. Exemplos de polímeros de adição - Polímeros de condensação ou de eliminação: Formados pela reação de condensação entre moléculas de substâncias iguais ou diferentes com a saída simultânea de uma molécula pequena, como uma molécula de água. Exemplos: baquelite, náilon ou poliamida, kevlar, poliéster (PET, dácron ou terilene), silicones e policarbonato. Exemplos de polímeros de condensação - Polímeros de rearranjo: Nesse caso, um ou mais monômeros sofrem rearranjo em suas estruturas à medida que ocorre a reação de polimerização. Um exemplo é o poliuretano. O poliuretano é um polímero de rearranjo usado na produção de esponjas Os polímeros sintéticos ou artificiais são chamados de plásticos e em sua fabricação usam-se calor e pressão para que adquiram forma. Além disso, tanto os polímeros naturais como os artificiais podem ser classificados em termoplásticos (seu formato pode ser modificado) e termorrígidos ou termofixos (sua estrutura tridimensional é rígida com ligações cruzadas, logo seu formato não pode ser modificado). Tipos de polímeros termoplásticos e termorrígidos Os polímeros correspondem ao agrupamento de pequenas moléculas denominadas monômeros que ao se ligarem formam macromoléculas. Recebem esse nome do grego: poli = muitos + meros = partes. A reação que forma os polímeros é chamada de polimerização. Na verdade, os materiais poliméricos não são novos - eles têm sido usados desde a Antigüidade. Contudo, nessa época, somente eram usados materiais poliméricos naturais. A síntese artificial de materiais poliméricos é um processo que requer tecnologia sofisticada, pois envolve reações de química orgânica, ciência que só começou a ser dominada a partir da segunda metade do século XIX. Esses compostos surgiram para imitar os polímeros naturais e deram origem aos chamados polímeros sintéticos. Com o polímero sintético é possível fabricar vários objetos, dentre eles: sacolas plásticas, pára-choques de automóveis, canos para água, panelas antiaderentes, mantas, colas, tintas e chicletes. Já os polímeros naturais são: a borracha, os polissacarídeos, as proteínas. Os polímeros estão divididos em dois grupos diferentes, denominados polímeros de adição e condensação. Os polissacarídeos e as proteínas são polímeros de condensação obtidos a partir de monossacarídeos e aminoácidos, respectivamente. A borracha natural é obtida através de um polímero de adição. A celulose, o amido e o glicogênio são exemplos de polissacarídeos. A borracha natural é encontrada na árvore Seringueira: é feita uma incisão (corte) no caule e em seguida se obtém um líquido branco denominado Látex, que se transforma em borracha. Polímeros são macromoléculas em que existe uma unidade que se repete, chamada monômero. O nome vem do grego: poli = muitos + meros = partes, ou seja, muitas partes. A reação que forma os polímeros é chamada de polimerização. Para demonstrar a importância do estudo dos polímeros, basta mencionarmos que a variedade de objetos a que temos acesso hoje se deve à existência de polímeros sintéticos, como por exemplo: sacolas plásticas, para-choques de automóveis, canos para água, panelas antiaderentes, mantas, colas, tintas, chicletes, etc. Nesta seção você vai saber como a polimerização acontece e como os químicos produzem polímeros. Vai conhecer também a diversidade de polímeros existentes atualmente e como os mesmos foram obtidos. E ainda: a conscientização ambiental para o controle do descarte destes materiais no meio ambiente. Não perca a oportunidade de navegar sobre o universo dos polímeros! Os polímeros de condensação são aqueles obtidos por meio de reações entre monômeros (iguais ou diferentes), onde há a saída de uma molécula de uma substância, que é geralmente a água. A seguir, temos uma reação genérica de polimerização por condensação: Entre os principais polímeros de condensação, temos: Baquelite: Sua reação de polimerização por condensação ocorre entre o fenol e o formaldeído, sendo um polifenol: O baquelite é usado para se fabricar cabos de panela, tomadas, interruptores, telefones, máquinas fotográficas e bolas de bilhar. Kevlar: É uma poliamida, sendo que sua reação de polimerização por condensação ocorre entre o ácido tereftálico (ácido p-benzenodioico) e a diamida p-benzenodiamida: O kevlar é um polímero muito resistente, que é usado em coletes à prova de balas, chassis de carros de corrida, bicicletas e aviões. Policarbonato: Ele é formado pelo fosgênio (COCl2) e pelo p-isopropilenodifenol (bisfenol A), e a molécula que é liberada é a do gás cloreto (HCl): O policarbonato é um plástico transparente, com alta resistência mecânica, usado em janelas de aviões, visores de capacetes, coberturas transparentes e em capas de CDs. Náilon: É uma poliamida e no caso específico do náilon 66, a reação de polimerização é entre o ácido adípico ou ácido hexanodioico e a diamina hexametilenodiamina ou 1,6 – hexanodiamina: O náilon é um tecido sintético usado principalmente na confecção de meias finas para mulheres, conhecidas como “meias-calças”. PET (polietilenotereflato ou politereftalato de etileno): O PET também é conhecido por outros nomes, como dracon, terilene ou tergal. Esse polímero de condensação é um poliéster, sendo que sua reação de formação ocorre entre o álcool etilenodiol (etileno-glicol) e o ácido tereftálico (ácido p-benzenodioico): O principal uso desse polímero é em garrafas plásticas, mas ele também é usado na fabricação de tecidos, cordas, filmes fotográficos, fitas de áudio e vídeo, guarda-chuvas, gabinetes de fornos e em embalagens. Os polímeros correspondem ao agrupamento de monômeros que ao se ligarem formam macromoléculas. A reação que forma os polímeros é chamada de polimerização. Os polímeros estão divididos em dois grupos diferentes, denominados polímeros de adição e condensação. Polímeros de adição: formados a partir de um único monômero, através de uma reação de adição. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam de forma obrigatória uma ligação dupla entre os carbonos. Ao momento que ocorre a polimerização, acontece a quebra da ligação π e também ageração de duas novas ligações simples. Polímeros de condensação: são gerados pela reação entre dois monômeros diferentes através de uma reação de condensação. Nessa reação ocorre a eliminação de outra molécula, geralmente a água. Nessa modalidade de polimerização, os monômeros não necessitam demonstrar ligações duplas por meio dos carbonos, no entanto, é extremamente necessária a presença de dois tipos de grupos funcionais distintos. Polímeros (do grego, “muitas partes”) são macromoléculas constituídas pela repetição de uma pequena unidade molecular de um determinado composto químico, unidade esta que recebe o nome de monômero. A reação que dá origem a um polímero é denominada reação de polimerização, em que a molécula inicial (monômero) se agrupa sucessivamente com outras, produzindo o dímero, trímero, tetrâmero e, por fim, o polímero. A reação de polimerização é um dos tipos mais importantes de composição de macromoléculas e, em geral, ocorre entre compostos de dupla ligação que se combinam quimicamente. Esse tipo de reação pode ser dividido basicamente em dois grupos: polimerização por adição e a polimerização por condensação. Na polimerização por adição, a macromolécula final é formada pela junção de monômeros todos idênticos entre si. Nesse grupo, o monômero apresenta obrigatoriamente uma ligação dupla entre carbonos, no mínimo. No decorrer do processo de polimerização, ocorre o rompimento da ligação π*, dando origem a duas novas ligações simples. A maior parte dos polímeros produzidos pela indústria mundial se dá pelo processo de adição, como exemplo disso, podemos citar: Polietileno – formado pela união de várias moléculas de etileno. Essa substância é muito utilizada na fabricação de recipientes para líquidos, objetos domésticos, sacolas plásticas, brinquedos e capas para fios elétricos. PVC (policloreto de vinila) – produto da junção moléculas de cloreto de vinila, muito empregado na produção de tubos para encanamentos, discos, sapatos plásticos, filmes para embalagens, entre outros. Já na polimerização por condensação, o polímero é composto pela combinação de dois ou mais monômeros distintos entre si, ocorrendo a eliminação de moléculas mais simples, como, por exemplo, a água, nitrito (NH3), ou ácido clorídrico (HCl). Nesse tipo de polimerização, os monômeros não apresentam necessariamente duplas ligações entre os carbonos, no entanto, é preciso apresentar dois tipos diferentes de grupos funcionais. Na natureza, podem ser encontrados importantes polímeros de condensação, tais como: Amido – composto pela condensação de milhares moléculas de glicose (C6H12O2), com a perda de uma molécula de água. Trata-se da principal fonte de energia das plantas e das algas. Proteínas – macromolécula formada pela junção de várias moléculas de aminoácidos, também eliminando uma molécula de água. Por meio da reação de polimerização, podem ser formados, ainda, os copolímeros. Esse grupo é composto pela união de dois ou mais monômeros diferentes, e essa reação pode ser tanto de adição quanto de condensação. Os principais exemplos da ocorrência desse processo são a buna-N e a buna-S, borrachas sintéticas especiais usadas na fabricação de pneus e mangueiras para líquidos corrosivos. Polímeros de Adição: Esse tipo de polímero é formado pela adição de moléculas de um só monômero. a) Polímeros vinílicos - Quando o monômero inicial tem o esqueleto C=C, que lembra o radical vinila. Polietileno: É obtido a partir do etileno (eteno). Possui alta resistência à umidade e ao ataque químico, mas tem baixa resistência mecânica. O polietileno é um dos polímeros mais usados pela indústria, sendo muito empregado na fabricação de folhas (toalhas, cortinas, envólucros, embalagens etc), recipientes (sacos, garrafas, baldes etc), canos plásticos, brinquedos infantis, no isolamento de fios elétricos etc. Polipropileno: É obtido a partir do propileno (propeno), sendo mais duro e resistente ao calor, quando comparado com o polietileno. É muito usado na fabricação de artigos moldados e fibras. Poliisobuteno: É obtido a partir do isobuteno (isobutileno). Constitui um tipo de borracha sintética denominada borracha butílica, muito usada na fabricação de "câmaras de ar" para pneus. Poliestireno: É obtido a partir do estireno (vinil-benzeno). Esse polímero também se presta muito bem à fabricação de artigos moldados como pratos, copos, xícaras etc. É bastante transparente, bom isolante elétrico e resistente a ataques químicos, embora amoleça pela ação de hidrocarbonetos. Com a injeção de gases no sistema, a quente, durante a produção do polímero, ele se expande e dá origem ao isopor. Cloreto de Polivinila (PVC): É obtido a partir do cloreto de vinila. O PVC é duro e tem boa resistência térmica e elétrica. Com ele são fabricadas caixas, telhas etc. Com plastificantes, o PVC torna-se mais mole, prestando-se então para a fabricação de tubos flexíveis, luvas, sapatos, "couro-plástico" (usado no revestimento de estofados, automóveis etc), fitas de vedação etc. Acetato de Polivinila (PVA): É obtido a partir do acetato de vinila. É muito usado na produção de tintas à base de água (tintas vinílicas), de adesivos e de gomas de mascar. Politetrafluoretileno ou Teflon: É obtido a partir do tetrafluoretileno. É o plástico que melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes químicos; por isso, apesar de ser caro, ele é muito utilizado em encanamentos, válvulas, registros, panelas domésticas, próteses, isolamentos elétricos, antenas parabólicas, revestimentos para equipamentos químicos etc. A pressão necessária para produzir o teflon é de cerca de 50 000 atmosferas. b) Polímeros acrílicos - Quando o monômero inicial tem o esqueleto do ácido acrílico: H2C=C(CH3)-COOCH3. Polimetacrilato: É obtido a partir do metacrilato de metila (metil-acrilato de metila). Este plástico é muito resistente e possui ótimas qualidades óticas, e por isso é muito usado como "vidro plástico", conhecido como plexiglas ou lucite. É muito empregado na fabricação de lentes para óculos infantis, frente às telas dos televisores, em parabrisas de aviões, nos "vidros-bolhas" de automóveis etc. Normalmente o plexiglas é transparente, mas pode ser colorido pela adição de outras substâncias. Poliacrilonitrila: É obtido a partir da nitrila do ácido acrílico (acrilonitrila). É usado essencialmente como fibra têxtil - sua fiação com algodão, lã ou seda produz vários tecidos conhecidos comercialmente como orlon, acrilan e dralon, respectivamente, muito empregados especialmente para roupas de inverno. c) Polímeros diênicos - Quando o monômero inicial tem o esqueleto de um dieno conjugado, C=C-C=C. Esses polímeros constituem as borrachas sintéticas. Polibutadieno ou Buna: É obtido a partir do 1,3-butadieno (eritreno), por adições 1,4. Este polímero constitui uma borracha sintética não totalmente satisfatória, e por esse motivo o 1,3-butadieno costuma ser copolimerizado com outras substâncias, como veremos mais adiante. Poliisopreno: É obtido a partir do metil-butadieno-1,3 (isopreno). Este polímero possui a mesma fórmula da borracha natural (látex) e é muito empregado na fabricação de carcaças de pneus. Policloropreno ou Neopreno: É obtido a partir do 2-cloro-butadieno-1,3 (cloropreno). O neopreno é uma borracha sintética de ótima qualidade: resiste muito bem a tensões mecânicas, aos agentes atmosféricos e aos solventes orgânicos. É também empregado na fabricação de juntas, tubos flexíveis e no revestimento de materiais elétricos.