Funções nitrogenadas

                                                  
                                              FUNÇÕES NITROGENADAS

Aos compostos químicos que contém nitrogênio ligado a um carbono ou uma cadeia carbônica dá-se o nome de funções nitrogenadas.

AMINA

Aminas são compostos orgânicos derivados da amônia. Existem três tipos de aminas: primárias, secundárias e terciárias. Esses termos referem-se diretamente ao número de átomos de hidrogênio na amônia que forma substituídos por grupos alquila (radical orgânico formado pela remoção de um átomo de hidrogênio de um hidrocarboneto saturado).

Aminas primárias são aquelas nas quais um dos átomos de hidrogênio da amônia (NH3) foi substituído por um grupo alquila.

No sistema IUPAC, o grupo –NH é chamado grupo amino e é indicado numericamente de acordo com sua posição na cadeia mais longa. Se há mais de uma cadeia carbônica ligada ao nitrogênio, então a cadeia mais longa é usada como cadeia principal. Ex.: metilamina

met (1 grupo alquila CH3) + il (infixo) + amina (sufixo para aminas)

Aminas secundárias são aquelas nas quais dois dos átomos de hidrogênio da amônia forma substituídos por grupos alquila. Ex.: dimetilamina

dimetil (2 grupos alquila CH3) + il (infixo) + amina (sufixo)

Aminas terciárias são aquelas nas quais todos os três átomos de hidrogênio da amônia foram substituídos por grupos alquila. Ex.: trimetilamina

trimetil (3 grupos alquila CH3) + il (infixo) + amina (sufixo)

No grupo amina também fazem parte as aminas aromáticas, substâncias que contêm um grupo amino ligado a um anel benzênico. O nome IUPAC é anilina.

As aminas em geral são compostos básicos e reagem com ácidos inorgânicos para formar sais. Além disso, são um dos componentes dos aminoácidos, unidades que formam as proteínas.

AMIDA

A reação entre ácidos orgânicos com amônia ou com aminas forma uma classe de compostos chamados amidas. Amidas apresentam uma ligação entre um grupo carbonila (-C=O )e um nitrogênio. A nomenclatura das amidas é dada pelo prefixo do número de carbonos da cadeia principal com o infixo do tipo de ligação e o sufixo amida. Ex.: metanamida

met (um C na cadeia principal) + an (ligações simples) + amida (sufixo)

No grupo das amidas temos a uréia, uma substância muito importante para o ramo da Química Orgânica pelo fato de ter sido o primeiro composto orgânico sintetizado em laboratório. A uréia é bastante utilizada como hidratante, umectante, fertilizantes agrícolas e na síntese de outros compostos orgânicos. No organismo, ela é produzida através do metabolismo das proteínas e, devido à sua toxidade, eliminada na urina. Fórmula estrutural:

LEHMAN, Dennis D., SACKEIM, George I. Química e Bioquímica para Ciências Biomédicas. Manole: Barueri: 2001.

Hidrocarbonetos

                                                           HIDROCARBONETOS

Hidrocarbonetos são compostos formados exclusivamente de carbono e hidrogênio, que também são chamados hidrocarburetos, carboidretos, carbetos, carburetos ou carbonetos de hidrogênio.

Classificação e ocorrência

Os hidrocarbonetos se classificam de acordo com a proporção dos átomos de carbono e hidrogênio presentes em sua composição química. Assim, denominam-se hidrocarbonetos saturados os compostos ricos em hidrogênio, enquanto os hidrocarbonetos ditos insaturados apresentam uma razão hidrogênio/carbono inferior e são encontrados principalmente no petróleo e em resinas vegetais.

Os grupos de hidrocarbonetos constituem as chamadas séries homólogas, em que cada termo (composto orgânico) difere do anterior em um átomo de carbono e dois de hidrogênio. Os termos superiores da série homóloga saturada, de peso molecular mais alto, encontram-se em alguns tipos de petróleo e como elementos constituintes do pinho, da casca de algumas frutas e dos pigmentos das folhas e hortaliças.

Os hidrocarbonetos etilênicos, primeiro subgrupo dos insaturados, estão presentes em muitas modalidades de petróleo em estado natural, enquanto os acetilênicos, que compõem o segundo subgrupo dos hidrocarbonetos insaturados, obtêm-se artificialmente pelo processo de craqueamento (ruptura) catalítico do petróleo. Os hidrocarbonetos aromáticos foram assim chamados por terem sido obtidos inicialmente a partir de produtos naturais como resinas ou bálsamos, e apresentarem odor característico. Com o tempo, outras fontes desses compostos foram descobertas. Até a segunda guerra mundial, por exemplo, sua fonte mais importante era o carvão. Com o crescimento da demanda, durante e após a guerra, outras fontes foram pesquisadas. Atualmente, grande parte dos compostos aromáticos, base de inúmeros processos industriais, se obtém a partir do petróleo.

Estrutura e nomenclatura

A estrutura das moléculas dos hidrocarbonetos baseia-se na tetravalência do carbono, isto é, em sua capacidade de ligar-se, quimicamente, a quatro outros átomos, inclusive de carbono, simultaneamente. Assim, as sucessões de átomos de carbono podem formar cadeias lineares, ramificadas em ziguezague, que lembram anéis e estruturas de três dimensões.

Hidrocarbonetos saturados

A fórmula empírica molecular dos hidrocarbonetos saturados, também chamados alcanos ou parafinas, é CnH₂n⁺², segundo a qual n átomos de carbono combinam-se com 2n + 2 átomos de hidrogênio para formarem uma molécula. Valores inteiros sucessivos de n dão origem aos termos distintos da série: metano (CH₄), etano (C₂H₆), propano (C₃H₈), butano (C₄H₁₀) etc.

A partir do quarto termo da série, o butano, os quatro carbonos podem formar uma cadeia linear ou uma estrutura ramificada. No primeiro caso, o composto se denomina n-butano. Na estrutura ramificada, um átomo de carbono se liga ao carbono central da cadeia linear formada pelos outros três, formando o iso-butano, ou pode dar origem a uma estrutura cíclica, própria do composto chamado ciclobutano, em que os átomos de carbono das extremidades estão ligados entre si. A existência de compostos com mesma fórmula molecular, mas com estruturas diferentes, é fenômeno comum nos hidrocarbonetos, designado como isomeria estrutural. As substâncias isômeras possuem propriedades físicas e químicas semelhantes, mas não idênticas, e formam, em certos casos, moléculas completamente diferentes.

Os termos da série saturada são nomeados a partir do butano com o prefixo grego correspondente ao número de átomos de carbono constituintes da molécula: penta, hexa, hepta etc., acrescidos da terminação "ano". Nos cicloalcanos, hidrocarbonetos de cadeia saturada com estrutura em anel, a nomenclatura faz-se com a anteposição da palavra "ciclo" ao nome correspondente ao hidrocarboneto análogo na cadeia linear. Finalmente, os possíveis isômeros presentes na série saturada cíclica se distinguem por meio de números, associados à posição da ramificação no ciclo.

Exemlpo:

                    Butano

Hidrocarbonetos insaturados

O primeiro grupo de hidrocarbonetos insaturados, constituído pelos compostos etilênicos, também chamados alcenos, alquenos ou olefinas, tem como característica estrutural a presença de uma dupla ligação entre dois átomos de carbono. Sua fórmula molecular é CnH₂n e os primeiros termos da série homóloga correspondente recebem o nome de etileno ou eteno (C₂H₄), propileno ou propeno (C₃H₆), butileno ou buteno (C₄H₈) etc. Os termos seguintes têm uma nomenclatura análoga à dos hidrocarbonetos saturados, acrescidos da terminação "eno".

A posição da dupla ligação na molécula dos alcenos pode dar origem a diferentes isômeros. Para distingui-los, o número do primeiro carbono a conter essa ligação precede o nome do hidrocarboneto na nomenclatura desses compostos. Existem, ainda, hidrocarbonetos etilênicos com mais de uma dupla ligação -- denominados dienos, quando possuem duas ligações, e polienos, com três ou mais. O grupo mais importante dessa classe de hidrocarbonetos constitui-se de compostos com duplas ligações em posições alternadas, os dienos conjugados. A nomenclatura dos alcenos de estrutura anelar, ditos cicloalquenos, é formalmente análoga à dos cicloalcanos.

Os alcinos ou alquinos (de fórmula molecular CnH₂n^-2), também conhecidos como hidrocarbonetos acetilênicos e componentes do segundo grupo dos compostos insaturados, apresentam ligação tripla em sua estrutura e sua nomenclatura é similar à dos alcenos, com a terminação "ino" que lhes é própria. Os cicloalquinos inferiores (de baixo peso molecular) são instáveis, sendo o ciclo-octino, com oito átomos de carbono, o menor alcino cíclico estável conhecido.

Exemplos:

                 Eteno                                   Buteno

Hidrocarbonetos aromáticos

A estrutura do benzeno, base dos hidrocarbonetos aromáticos, foi descrita pela primeira vez por Friedrich August Kekulé, em 1865. Segundo ele, a molécula do benzeno tem o formato de um hexágono regular com os vértices ocupados por átomos de carbono ligados a um átomo de hidrogênio. Para satisfazer a tetravalência do carbono, o anel benzênico apresenta três duplas ligações alternadas e conjugadas entre si, o que lhe confere sua estabilidade característica.

Os hidrocarbonetos da série homóloga benzênica subdividem-se em três grupos distintos. O primeiro  constitui-se de compostos formados pela substituição de um ou mais átomos de hidrogênio do anel pelos radicais de hidrocarbonetos. Esses compostos têm seus nomes derivados do radical substituinte, terminado em "il", e seguidos da palavra "benzeno". Alguns, no entanto, apresentam denominações alternativas (ou vulgares), mais comumente empregadas. Assim, o metil-benzeno é conhecido como tolueno, o dimetil-benzeno como xileno etc.

No segundo grupo, encontram-se os compostos formados pela união de anéis benzênicos por ligação simples entre os átomos de carbono, como a bifenila, ou com um ou mais átomos de carbono entre os anéis. Por último, o terceiro grupo de hidrocarbonetos aromáticos constitui-se de compostos formados por condensação de anéis benzênicos, de modo que dois ou mais átomos de carbono sejam comuns a mais de um anel, tais como o naftaleno, com dois anéis, e o antraceno, com três.

Exemplos:

Propriedades e aplicações

Os hidrocarbonetos em geral são insolúveis em água, mas se solubilizam prontamente em substâncias orgânicas como o éter e a acetona. Os primeiros termos das séries homólogas são gasosos, enquanto os compostos de maior peso molecular são líquidos ou sólidos. Graças a sua capacidade de decompor-se em dióxido de carbono e vapor d'água, em presença de oxigênio, com desprendimento de grande quantidade de energia, torna-se possível a utilização de vários hidrocarbonetos como combustíveis.

Os hidrocarbonetos saturados, ou parafinas, caracterizam-se sobretudo por ser quimicamente inertes. Industrialmente, são empregados no processo de craqueamento (cracking) ou ruptura, a elevadas temperaturas, e produzem misturas de compostos de estruturas mais simples, saturados ou não. A hidrogenação catalítica dos alcenos é utilizada, em escala industrial, para a produção controlada de moléculas saturadas. Esses compostos são usados ainda como moderadores nucleares e como combustíveis (gás de cozinha, em automóveis etc.).

Os hidrocarbonetos insaturados com duplas ligações têm a capacidade de realizar reações de adição com compostos halogenados e formam importantes derivados orgânicos. Além disso, com a adição de moléculas de alcenos, é possível efetuar a síntese dos polímeros, empregados industrialmente no fabrico de plásticos (polietileno, teflon, poliestireno etc) e de fibras sintéticas para tecidos (orlon, acrilan etc.). Além disso, faz parte da gasolina uma importante mistura de alquenos. Metade da produção de acetileno é utilizada, como oxiacetileno, na soldagem e corte de metais. Os hidrocarbonetos aromáticos, além de bons solventes, são empregados na produção de resinas, corantes, inseticidas, plastificantes e medicamentos.

©Encyclopaedia Britannica do Brasil Publicações Ltda

Autoria: Daniel Salomão Carvalho

Soluções químicas

                                                                 SOLUÇÕES

Solução é toda mistura homogênea de duas ou mais substâncias.

Classificação das Soluções

Quanto ao estado físico:

sólidas

líquidas

gasosas

Quanto à condutividade elétrica:

Eletrolíticas ou iônicas

Não-eletrolíticas ou moleculares

Quanto à proporção soluto/solvente:

Diluída

Concentrada

Não-saturada

Saturada

Supersaturada

Concentração das Soluções

Um sistema homogêneo (solução) em equilíbrio fica bem definido após o conhecimento das nsq substâncias químicas que o constituem (análise química qualitativa), da pressão e temperatura (variáveis físicas quantitativas) e da quantidade de cada um de seus componentes (análise química quantitativa). Estas quantidades em geral são expressas em relação à quantidade de solução; outras vezes utiliza-se como referência a quantidade de um de seus constituintes que poderá então ser chamado solvente e em geral é o disperso predominante. Tais frações quantitativas são chamadas concentração.

Concentração é um termo genérico. Por si só não é uma entidade físico-química bem definida, faltando para tanto caracterizá-la dimensionalmente através da escolha das grandezas representativas das quantidades das substâncias químicas em questão. Por vezes é adimensional, representando, por exemplo, a relação entre a massa de soluto e a massa da solução; outras vezes é expressa em massa por volume; ou através de inúmeras outras maneiras. A escolha dimensional obedece a critérios baseados puramente na conveniência particular ao estudo que se pretenda efetuar. E esta conveniência particular em geral apóia-se no estabelecimento de equações simplificadas para expressar os princípios e leis do estudo em questão; ou então na maleabilidade operacional destas equações. Convém-nos adotar grandezas intimamente relacionadas ao número de moléculas das substâncias em estudo.

Tipos de concentração

% em massa:

massa de soluto _______________  x 100 massa de solução

% em volume:

volume de soluto ______________   x 100 volume de solução

(só é usada quando soluto e solvente são ambos líquidos ou ambos gasosos)

concentração em g/L:

massa de soluto em gramas _______________________ volume de solução em litros

concentração em mol/L:

quantidade de soluto (mol) _______________________ volume de solução em litros

concentração em molalidade:

quantidade de soluto (mol) _______________________ massa do solvente em kg

concentração em fração molar de soluto:

quantidade de soluto (mol) _______________________ quantidade de solução (mol)

Soluções Gasosas

As soluções gasosas são aquelas em que o disperso em maior quantidade é um gás. Estudaremos neste tópico apenas as soluções gasosas em que todos os seus constituintes são gases; e chamaremos estas soluções de misturas de gases visto que quase sempre tais misturas constituem sistemas homogêneos ou unifásicos. Como exceção a esta regra temos misturas de gases situadas num campo de força gravitacional, particularmente quando a altura é grande o bastante para que não se possa desprezar este efeito; assim, a fração molar dos gases da atmosfera é função da altitude e, portanto, a atmosfera não constitui uma solução.

As propriedades de estado mais utilizadas para descrever as misturas de gases são em número de nC + 4 e estão representadas na tabela 3; nC é o número de componentes independentes e neste capítulo será sempre igual ao número de substâncias químicas nSQ.

As equações empíricas que correlacionam as propriedades de estado constituem as expressões matemáticas das leis gerais dos gases ou equações de estado do sistema considerado. Iniciaremos o estudo para situações em que o número de componentes é igual a um, generalizando-o a seguir para as misturas de gases propriamente ditas.

Soluções Liquidas

Soluções líquidas são aquelas em que o disperso presente em maior quantidade é um líquido. Os outros dispersos podem ser sólidos, gases, vapores ou mesmo outros líquidos. As quantidades relativas dos dispersos podem, em teoria, assumir proporções as mais diversas. Na prática isto nem sempre é possível, pois dependendo das substâncias consideradas, a miscibilidade em certas condições não é total. Conseqüentemente, uma ou mais substâncias em maior ou menor grau se separa da solução, constituindo outras fases.

Consideraremos inicialmente apenas soluções binárias, constituídas por duas substâncias totalmente miscíveis (miscíveis em todas as proporções) e das quais uma seja líquida. A partir desse estudo, e sempre que possível, estenderemos as considerações para soluções mais complexas.

Dispersões

Dispersões: é uma mistura onde uma substância se distribui (dispersa) em toda superfície de uma outra substância.

Disperso: (fase dispersa) ou Soluto;

Disperso ou Soluto + Dispersante, dispergente ou Solvente = Dispersão ou Solução.

OBS: toda solução também é dispersão, mas nem toda dispersão é solução

Fonte: www.coladaweb.com

A química dos ácidos

                                                                           ÁCIDOS

Svante Arrehenius foi um químico sueco que, em 1887, realizou inúmeras experiências com substâncias diluídas em água e observou que:

- Quando em solução aquosa, os ácidos se ionizam, isto é, dão origem a íons, produzindo como cátion H+.

- Em solução aquosa, os ácidos conduzem eletricidade. Isso ocorre porque os ácidos se desdobram em íons.

- Os ácidos têm sabor azedo. O limão, o vinagre, o tamarindo contêm ácidos; é por isso que eles são azedos.

- Os ácidos alteram a cor de certas substâncias chamadas indicadores. Os indicadores têm a propriedade de mudar a cor conforme o caráter ácido ou básico das soluções. O tornassol e a fenolftaleína são indicadores de ácidos e bases. A solução de fenolftaleína vermelha fica incolor em presença de um ácido. Já o papel de tornassol azul fica vermelho.

- Os ácidos reagem com as bases, formando sais e água. Essa reação se chama reação de neutralização.

Resumindo, a definição de Arrehenius ficaria assim: ácido é toda substância que se ioniza em presença de água e origina, como um dos íons, o cátion H+.

Veja os exemplos de ácidos orgânicos (que fazem parte de nossa alimentação), e onde podem ser encontrados:

Ácido acético = vinagre.

Ácido tartárico = uva.

Ácido málico = maçã.

Ácido cítrico = laranja, acerola, limão.

Ácido fosfórico = usado na fabricação de refrigerantes à base de cola.

Ácido carbônico = sob a forma de gás carbônico, é um dos constituintes das águas minerais gaseificadas e dos refrigerantes.

Existe uma classe de ácidos muito perigosos, que se forem ingeridos podem levar o indivíduo à morte, são os chamados ácidos inorgânicos. Exemplos:

Ácido Clorídrico (HCl)--> O HCl impuro é comercializado com o nome de ácido muriático e é utilizado principalmente na limpeza de pisos ou de superfícies metálicas antes da soldagem. O HCl é um componente do suco gástrico, conferindo a ele um pH adequado para a ação das enzimas digestivas gástricas.

Ácido Fluorídrico (HF) --> O HF tem a propriedade de corroer o vidro; por isso, é usado para fazer gravações em vidros e cristais.

Ácido Sulfúrico (H₂SO₄) --> É utilizado nas baterias de automóvel, na fabricação de corantes, tintas, explosivos e papel; é também usado na indústria de fertilizantes agrícolas, permitindo a fabricação de produtos como o sulfato de amônio.

Ácido Nítrico (HNO₃) --> É usado na fabricação de explosivos como o trinitrotolueno (TNT) e a nitroglicerina (dinamite); é muito útil para a indústria de fertilizantes agrícolas, permitindo a obtenção do salitre. É usado também na identificação de amostras de ouro.

Ácido Cianídrico (HCN) --> Ácido utilizado em indústrias diversas, como nas de plásticos, acrílicos e corantes, entre outras. Mas ele tem também um destino sinistro: nos Estados Unidos, é usado nas "câmaras de gás" para executar pessoas condenadas à morte, este ácido libera um gás extremamente tóxico.

Por Líria Alves
Graduada em Química