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QUÍMICA ORGÂNICA
QUÍMICA É uma ciência que estuda a composição e propriedades da matéria e as transformações sofridas pela mesma. Conseqüentemente, se relacionando de modo abrangente com outras ciências como a Matemática, Física e a Biologia. 
A ciência QUÍMICA foi tradicionalmente dividida em várias categorias, só que se sabe muito bem que não existem várias químicas, pois a QUÍMICA é uma só. 
O que é então a Química Orgânica? 
Qual é o seu objeto de estudo?
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QUÍMICA ORGÂNICA 
 
É definida como a química do carbono e de seus compostos. 
Estes compostos são chamados de MOLÉCULAS ORGÂNICAS.
QUÍMICA INORGÂNICA 
Ramo da Química que estuda os compostos dos demais elementos da Tabela Periódica, e de alguns que possuem carbono, mas que apresentam características físicas e químicas semelhantes às dos compostos ditos inorgânicos, como por exemplo o CO, CO2, Cgraf., Cdiamante, H2CO3 (e seus sais, os carbonatos), HCN (e seus sais, os cianetos, cianatos, isocianetos e isocianatos)
A Química dos compostos de carbono: a Química da VIDA
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HISTÓRICO: 
Existem várias teorias que descrevem a origem da vida, entretanto o mais importante em todas as teorias é a idéia de que as moléculas orgânicas são o CORAÇÃO DA VIDA – tanto a existência de vida na Terra, como a possibilidade de vida em algum outro lugar. 
De onde veio o nome Química Orgânica, e conseqüentemente moléculas orgânicas? 
Química era dividida em duas classes: Inorgânica e Orgânica
Compostos Inorgânicos- vinham de fontes minerais e, 
Compostos Orgânicos (Berzelius-1807)- eram obtidos de fontes vivas: vegetais e animais, isto é, de fontes orgânicas. 
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 No final do século XVIII, passa-se a reconhecer a Química como Ciência
 Os trabalhos de Lavoisier, Proust (leis ponderais) e Dalton (teoria atômica) que foram desenvolvidos nessa época, podem ser considerados como divisores entre a QUÍMICA e a ALQUIMIA 
No século XIX
 Os compostos orgânicos possuíam uma “Força Vital” 
Nesta época os químicos acreditavam que os compostos que possuíam “a tal força vital”, não podiam ser sintetizados em laboratório a partir de compostos inorgânicos, dando origem a 
Teoria do Vitalismo ou Teoria da Força Vital.
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A T. da Força Vital foi abalada quando Michel Chevreul (1816) descobriu que o sabão, preparado pela reação de álcalis (inorgânico) com gordura animal, poderia ser separado em diversos compostos orgânicos puros, que ele denominou “ácidos graxos”. 
Pela primeira vez, uma substância orgânica (gordura) fora convertida em outras (ácidos graxos e glicerina) sem a intervenção de uma força vital externa.
 Gordura animal + álcalis Sabão + Glicerina
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1828 - F. Wöhler # 
Experiência que é considerada como o começo do fim da Teoria vital. 
# Friedrich Wöhler(1800-1882), Universidade de Gottingen, Alemanha.
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No entanto o conceito do VITALISMO não morreu rapidamente, ele persistiu até que os trabalhos sintéticos de Kolbe (1840) e Bertholot (1850) o derrubaram para sempre. 
Kolbe preparou o ácido acético, um componente do vinagre, a partir de seus elementos constituintes.
EVOLUÇÃO DA HUMANIDADE
Atualmente vivemos na Era dos Compostos Orgânicos.
 Cerca de 90% de todos os Compostos Químicos conhecidos são compostos de carbono 
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CICLO DO CARBONO
Plantas e animais produzem e consomem substâncias de carbono, dando o ciclo do carbono. 
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 Alguns questionamentos:
 O que faz com que o átomo de carbono seja tão especial, a ponto de ter um ramo dentro da Química só para estudar os seus compostos? 
 Por que dentre os cento e doze elementos da Tabela Periódica, só o CARBONO tem a sua ”Química” separada dos demais, que são estudados pela Química Inorgânica?
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A resposta vem a partir de sua ESTRUTURA ATÔMICA.
Carbono - Grupo 14 (antigo grupo 4A) da Tabela Periódica 
 4 elétrons de valência que lhe permite fazer até 4 ligações covalentes simples iguais. 
 Característica mais importante que o distingue de todos os demais elementos e que explica o seu papel fundamental na origem e evolução da vida, é a sua capacidade de partilhar elétrons com outros átomos de carbono para formar ligações, de forma repetida, do tipo carbono-carbono. 
OBS.: O C não é o único em relação à sua capacidade, de formar ligações covalentes consigo mesmo. 
Outros átomos (por ex: N, Si, S e o O) têm a mesma propriedade, entretanto o carbono é o único capaz de formar ligações estáveis e extensas com outros átomos de carbono e, ao mesmo tempo, ser apto a formar ligações fortes com átomos de outros elementos, que resultam na formação de diversos compostos com diferentes tamanhos e arranjos estruturais. 
Ele também forma ligações duplas e triplas, que são raras em outros elementos.
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RESUMINDO:
1- O carbono é tetravalente, isto é, o átomo de carbono pode fazer 4 ligações
2- As suas 4 valências são equivalentes e coplanares. 
Ou seja, as 4 ligações simples do carbono são iguais.
3- Os átomos de carbono ligam-se entre si, sucessivamente, formando cadeias
4- Possui a versatilidade de se unir tanto aos elementos de eletronegatividade alta quanto aos de eletronegatividade baixa 
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ESTRUTURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS
Fórmula Molecular: é a fórmula que indica o número exato de átomos que entram na formação da molécula do composto
A partir das fórmulas moleculares, o próximo passo é chegar-se às estruturas das moléculas. 
A teoria estrutural é a base sob a qual os fatos podem ser entendidos.
“A ESTRUTURA É A ESSÊNCIA DA QUÍMICA”
 Como os átomos se ligam para formar moléculas? 
 Como esses átomos estão arranjados no espaço? 
 Que propriedades químicas e físicas pode-se esperar?
 Por que o álcool etílico e o éter dimetílico têm a mesma fórmula molecular (C2H6O), mas apresentam propriedades tão distintas? 
 Por que um álcool tem um ponto de ebulição maior que um aldeído de mesma massa molar?
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
TEORIA DA LIGAÇÃO QUÍMICA
EXPLICAR
PREVER
ESTRUTURA MOLECULAR
Estruturas de Lewis conectividade atômica
 número e tipos de ligações entre os átomos.
ENTRETANTO NÃO MOSTRAM SUA FORMA ESPACIAL COMO UM TODO
• A forma espacial de uma molécula é determinada por seus ângulos de ligação pelas distâncias entre os núcleos de seus átomos constituintes.
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Existem duas teorias que explicam as ligações dos átomos:
Teoria da ligação de valência (TLV) e da ressonância- é mais fácil, ela deu origem a uma aproximação qualitativa para moléculas e íons, chamada de teoria da ressonância. 
2) Teoria do Orbital Molecular (TOM)
 Ambas as formas são aproximadas para resolver a equação de Schondinger
A teoria da mecânica quântica promoveu a base para o entendimento moderno das estruturas dos átomos e moléculas.
1926 Teoria da Mecânica Quântica
 
 “ A energia de um elétron em um átomo ou em uma molécula é restrita a certos valores fixos, e esta energia é dita quantizada”
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EQUAÇÃO DE ONDA DE SCHODINGER 
Em 1926 Erwin Schodinger desenvolveu as equações de onda (expressões matemáticas para a energia dos elétrons) para tentar mostrar a natureza ondulatória do elétron.
obs 1: As soluções dessas equações são as funções de onda ().
obs 2: A eq. de onda não nos diz onde um elétron está num determinado momento e nem a sua velocidade , ao invés disso, ela nos dá a probabilidade (2) de encontrar um elétron em um determinado lugar.
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Orbitais Atômicos (OA)
	Uma maneira de descrever a distribuição da densidade de probabilidade é construir uma superfície (em 3 dimensões), na qual todo ponto possui o mesmo valor de 2. 
	Essas superfícies são chamadas de superfícies limites e são constituídas de modo a incluir 90% da carga eletrônica. 
 Dão as formas dos orbitais s, p, d, f.
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ORBITAL ATÔMICO DO TIPO S
Apresenta
maior densidade eletrônica junto ao núcleo
obs.: uma diferença importante entre os orbitais s de diferentes períodos (n) é que o tamanho do orbital aumenta com o aumento de n. Então, o orbital 1s é mais compacto que o 2s.
Forma - esférico
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ORBITAL ATÔMICO p 
Existem 3 tipos de orbitais p nos eixos, e eles são ditos degenerados.
Orbitais degenerados  são aqueles que têm a mesma energia.
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 1916 - dois tipos de ligações foram descritos:
 - Ligação iônica atração eletrostática
 Ligação covalente  também é uma atração eletrostática entre cada 
 elétron e ambos os núcleos 
COMO É DADA A FORÇA DA LIGAÇÃO COVALENTE?
Com o aumento da atração eletrostática, pois nos átomos isolados, cada elétron era atraído por um núcleo e na molécula cada elétron é atraído por dois núcleos. 
Equilíbrio entre ATRAÇÃO (núcleo-elétron) x REPULSÃO (e- - e-) (núcleo-núcleo).
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TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)
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2 H H _ H
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LIGAÇÕES  e 
Orbital Molecular  
 Forma-se a partir da aproximação frontal do AO
 São cilindricamente simétricos
 Apresenta rotação livre, menor energia 
 Pode existir somente uma ligação entre dois átomos.
ex: s + s
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s + p
p + p
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Orbital molecular  
 Forma-se a partir da aproximação paralela de OA (p ou p e d)
 Possui densidade de carga máxima no plano de seção transversal dos orbitais
 Não apresenta rotação livre, maior energia
 Podem existir duas ou mais ligações entre os átomos. 
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HIBRIDIZAÇÃO
	
É a combinação de orbitais atômicos puros para gerar novos orbitais atômicos
É um arranjo energético, onde há a absorção de energia do meio e a promoção de um elétron de um nível para o outro.
Se combinássemos o C com o H, só poderíamos formar duas ligações C - H, assim era esperado formar :CH2
 COMO EXPLICAR ENTÃO AS ESTRUTURAS DE ALGUMAS MOLÉCULAS, COMO POR EXEMPLO O CH4 QUE TEM 4 LIGAÇÕES? 
 (sabia-se experimentalmente)
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COMO OS ORBITAIS sp3 SE ARRANJAM NO ESPAÇO?
 SEGUNDO A TEORIA DA REPULSÃO DOS PARES DE ELÉTRONS DE VALÊNCIA
Pares de elétrons ligantes e não ligantes, tendem a se mover, o quanto possível, o mais distante uns dos outros, e modo a minimizar a repulsão entre os pares eletrônicos. 
Este fato é uma consequência natural da repulsão eletrostática.
Esta teoria é a forma mais simples de prever a geometria de uma molécula a partir de sua configuração eletrônica, com base na interação repulsiva entre os pares de elétrons em torno de um átomo central. 
A molécula assume qualquer geometria 3D que minimize essa repulsão
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Definimos o arranjo eletrônico pelas posições no espaço 3D de TODOS os pares de elétrons (ligantes ou não ligantes).
• Os elétrons assumem um arranjo no espaço para minimizar a repulsão e−-e−.
REPULSÃO
par livre-par livre par livre-par em ligação par em ligação-par em ligação
As estruturas de Lewis e o modelo RPENV não explicam porque uma ligação se forma.
• Como devemos considerar a forma em termos da mecânica quântica?
• Quais são os orbitais envolvidos nas ligações?
• Usamos a teoria de ligação de valência
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 A repulsão entre os pares de elétrons faz com que estes orbitais híbridos tenham ângulos de ligação máxima. 
 O arranjo geométrico deve ser feito de forma que a distância entre eles seja igual. 
 Os pares de elétrons do nível de valência tendem a se manter o mais distante possível. 
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 Ao considerarmos a geometria ao redor do átomo central,consideramos todos os elétrons (pares solitários e pares ligantes).
 Quando damos nome à geometria molecular, focalizamos somente na posição dos átomos.
 Formas espaciais moleculares
Para se determinar a forma de uma molécula, fazemos a distinção entre pares de elétrons solitários (ou pares não-ligantes, aqueles fora de uma ligação) e pares ligantes (aqueles encontrados entre dois átomos).
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ORBITAL sp2
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ORBITAL sp
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Existem cinco geometrias fundamentais para a forma molecular