Química orgânica: principais tópicos e como estudar

A química orgânica é o ramo da Química que estuda os compostos do carbono — e ela está muito mais presente no seu dia a dia do que você imagina. De perfumes a plásticos, de medicamentos a combustíveis, essa área revela como estruturas aparentemente invisíveis moldam o mundo ao nosso redor.

Se você está se preparando para o Enem ou os vestibulares, dominar os fundamentos da química orgânica é essencial. Essa matéria aparece com frequência nas provas e costuma cobrar tanto conceitos teóricos quanto aplicações práticas.

Neste post, vamos desvendar os principais temas da química orgânica, explicar suas classificações, reações e propriedades, e mostrar como ela pode cair nas provas — com exemplos fáceis de entender e que fazem total sentido na sua rotina de estudos.

Química orgânica x Química inorgânica

A química orgânica é o ramo da química que se dedica ao estudo dos compostos que contêm carbono, especialmente aqueles que formam cadeias carbônicas, como os encontrados nos seres vivos, combustíveis, medicamentos e plásticos.

No entanto, é importante lembrar que nem todo composto de carbono é considerado orgânico. Compostos como dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO) e carbonatos, por exemplo, são classificados como inorgânicos, pois não apresentam as estruturas típicas da química orgânica.

Essa distinção leva à química inorgânica, que estuda a maioria dos demais compostos do universo — aqueles que não contêm carbono ou que não se organizam em cadeias complexas como na orgânica. Os compostos inorgânicos incluem ácidos, bases, sais e óxidos, e geralmente têm origem mineral, sendo encontrados em elementos naturais como rochas, água, solos e até em vulcões.

Enquanto a química orgânica está profundamente ligada aos processos da vida e às tecnologias modernas, a inorgânica se relaciona com os fenômenos da natureza, estruturas geológicas e uma série de reações essenciais para a indústria e o ambiente.

Classificação do carbono

O carbono é o elemento protagonista da química orgânica, com suas propriedades únicas que permitem a formação de uma variedade de compostos complexos e versáteis. A presença do carbono na química orgânica pode ser entendida em várias dimensões:

Tipo de ligação

Sabemos que o carbono realiza 4 ligações, podendo ser 4 ligações simples, uma dupla e duas simples, duas duplas ou uma tripla e uma dupla.

A primeira ligação que o carbono realiza são as ligações sigma (σ), toda ligação simples é uma ligação sigma. Na ligação dupla, há uma ligação do tipo sigma e outra do tipo Pi. Já na ligação tripla, a primeira ligação é sigma e as outras duas são do tipo Pi.

Quando falamos das saturações do carbono nos referimos ao tipo de ligação que ele realiza, que pode ser na sua forma saturada ou insaturada. Os carbonos saturados realizam apenas ligações simples, por outro lado os carbono insaturados realizam ligações duplas ou triplas.

Geometrias

Em relação às geometrias do carbono, ele pode estar disposto em três geometrias diferentes: tetraédrica, triangular ou trigonal plana e linear.

Os carbonos de geometria tetraédrica têm apenas ligações simples; já os carbonos de geometria trigonal plana apresentam pelo menos uma ligação dupla e duas simples; enquanto na geometria linear os carbonos realizam duas ligações duplas ou uma ligação tripla e uma simples.

Número de carbono a que cada carbono está ligado

Os carbonos possuem classificações diferentes quando estão ligados a quantidades distintas de carbonos, e são chamados de: primários, secundário, terciário e quaternário.

Quando um carbono faz ligação apenas com um outro carbono, chamamos de carbono primário; quando faz ligação com outros dois carbonos, dizemos que é um carbono secundário; já os carbonos terciários e quaternários aparecem quando um carbono se liga a outros três ou quatro, respectivamente.

Características do carbono

As principais características do carbono foram estudadas por Kekulé, um cientista do século 19. Veja alguns de seus postulados mais conhecidos:

O carbono é tetravalente.
Como tem número atômico 6, e está na quarta família, possui 4 elétrons na camada de valência. Faltam então 4 elétrons (quatro ligações) para que seu octeto fique completo. Por isso, o carbono estabelece quatro ligações covalentes.

As quatro ligações do carbono são iguais.
Kekulé dizia que eram iguais em comprimento e energia. Hoje em dia sabemos que não é bem assim, porque as ligações somente são iguais se ocorrerem entre exatamente os mesmos átomos.

O carbono pode formar cadeias.
Similarmente, a principal propriedade do carbono é a do encadeamento. Ou seja, a capacidade de um carbono se ligar a outro, e a outro, e a outro, formando uma longa cadeia com dezenas de carbonos.

O que a química orgânica estuda?

A química orgânica se dedica ao estudo dos compostos que contêm carbono, elementos essenciais para a vida na Terra. Esses compostos possuem uma grande variedade de estruturas e funções, sendo fundamentais tanto para processos biológicos quanto para diversas aplicações industriais.

Dentro da química orgânica, os hidrocarbonetos são um dos principais grupos estudados. Eles são formados exclusivamente por carbono e hidrogênio, e podem se dividir em diferentes categorias, como alcanos, alcenos, alcinos e compostos aromáticos, cada um com suas características.

Já os grupos funcionais são conjuntos específicos de átomos dentro das moléculas que determinam suas propriedades químicas e reatividades. A compreensão desses grupos é importante para o estudo das reações orgânicas, que envolvem transformações químicas como substituição, adição, eliminação, oxidação e redução, essenciais para a síntese de novos compostos.

A bioquímica, uma subárea da química orgânica, foca nas moléculas que constituem os organismos vivos, como proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos (DNA e RNA). Esse campo é vital para entender os processos biológicos fundamentais e para o desenvolvimento de biotecnologias.

Os polímeros também são de grande interesse na química orgânica. Representados por grandes moléculas com unidades repetitivas, incluindo materiais como plásticos, borrachas e fibras sintéticas, que têm ampla aplicação na indústria.

Como você viu, a química orgânica é uma área vasta e diversificada que explora os compostos de carbono e suas interações, o que a torna fundamental para compreender o universo e desenvolver tecnologias que melhoram a qualidade de vida.

Propriedades dos compostos orgânicos

Uma das maneiras mais simples de se identificar uma substância é analisando suas propriedades físico-químicas. Isso porque cada molécula é única e tem um número específico de átomos (variando em proporção em cada molécula) que se ligam de maneira específica. Igualmente, suas propriedades observáveis e mensuráveis também são únicas.

Algumas propriedades dos compostos orgânicos são:

• Atualmente existem registros de pelo menos 9,8 milhões de compostos.
• Possuem predominância na realização de ligações covalentes - compostos moleculares.
• A grande maioria é combustível, ou seja, sofre combustão, são inflamáveis.
• Também são insolúveis em água, sendo predominantemente apolares.
• São maus condutores de eletricidade e calor.
• Na maioria dos casos, reagem mais lentamente do que os compostos inorgânicos com formação de subprodutos e requerem geralmente o uso de catalisadores.

Outras propriedades que também estudamos na química orgânica são:

• Densidade;
• Ponto de fusão e de ebulição;
• Solubilidade;
• Índice de refração.

Conhecendo as propriedades dos compostos orgânicos é que podemos, por exemplo, eliminar poluentes orgânicos, prever a reatividade das moléculas, separar misturas e sintetizar novos compostos.

Hidrocarbonetos

Os hidrocarbonetos são considerados a função orgânica mais simples dentro da química orgânica. São moléculas constituídas apenas por átomos de carbono e hidrogênio. Os hidrocarbonetos podem ser classificados como: alcanos, alcenos, alcinos, cíclicos e aromáticos.

Alcanos: são os hidrocarbonetos em que todos os carbonos fazem apenas ligações simples. Abaixo, uma cadeia de butano.

Alcenos: são os hidrocarbonetos em que existe pelo menos uma ligação dupla entre os átomos de carbono. Na molécula abaixo, temos o eteno.

Alcinos: nesses hidrocarbonetos, existe pelo menos uma ligação tripla entre os átomos de carbono. A molécula abaixo é o etino.

Cíclicos: possuem pelo menos um anel de carbono em sua estrutura molecular. Exemplo abaixo do ciclopropano.

Aromáticos: são os hidrocarbonetos cíclicos, que possuem ligações duplas alternadas. Você pode conhecer também como anéis aromáticos, derivados do benzeno.

Funções orgânicas

Primeiramente, é preciso saber que existem diferentes funções orgânicas, identificadas pela presença de um átomo ou grupo de átomos específicos que chamamos de grupo funcional. As moléculas pertencentes a um mesmo grupo funcional possuem propriedades químicas e físicas semelhantes, por isso, se enquadram nessas classes.

As funções orgânicas podem se classificar em três grandes grupos, não considerando os hidrocarbonetos, são elas: funções oxigenadas, funções nitrogenadas e funções halogenadas.

Funções oxigenadas possuem ao menos um átomo de oxigênio presente na cadeia carbônica. São elas: ácido carboxílico, álcool, aldeído, cetona, éster, éter e fenol.

Funções oxigenadas

Função oxigenada	Descrição
Ácido carboxílico	Classe de compostos orgânicos, caracterizados pelo grupo funcional carboxila (grupo carbonila ligada em um grupo hidroxila).
Álcool	Os álcoois têm uma hidroxila (-OH) ligada a um carbono saturado (que faz apenas ligações simples).
Aldeído	Os aldeídos são uma classe de compostos orgânicos que possuem em sua estrutura um grupo funcional denominado aldoxila (-COH).
Cetona	Essa classe de compostos orgânicos apresenta em sua estrutura uma carbonila entre carbonos. A carbonila é um grupo formado por carbono e oxigênio, que fazem uma ligação dupla entre si (C=O).
Éster	São semelhantes aos ácidos carboxílicos. Porém, o oxigênio não está ligado a um H, e sim, a outra cadeia carbônica.
Éter	São compostos orgânicos com cadeia heterogênea, sendo o oxigênio o heteroátomo presente entre carbonos.
Fenol	hidroxila (-OH) ligada diretamente em um carbono do anel aromático.

Funções nitrogenadas

As funções nitrogenadas possuem átomos de nitrogênio em sua cadeia carbônica. São elas: amina, amida, nitrocomposto e nitrila.

Função nitrogenada	Descrição
Amina	Possui um nitrogênio ligado à cadeias carbônicas. Podem ser primárias, secundárias ou terciárias. Primárias estão ligadas apenas a uma cadeia carbônica, secundárias à duas cadeias carbônicas e terciárias à três cadeias carbônicas
Amida	Possui uma carbonila ligada ao nitrogênio. Seguindo a mesma explicação das aminas, podem ser primárias, secundárias ou terciárias, ligadas à carbonila.
Nitrocomposto	São derivados dos ácidos nítricos (HNO3) pela substituição do grupo(-OH) por um radical orgânico (R – NO2). Radical nitro ligado à cadeia carbônica ou anel aromático.
Nitrila	São compostos orgânicos derivados do ácido cianídrico (HCN), com um radical nitrila ligado à cadeia carbônica.

Funções halogenadas

Já as funções halogenadas possuem átomos de cloro, flúor, bromo ou iodo na cadeia carbônica.

Funções halogenadas	Descrição
Haleto de alquila	Halogênio ligadoa cadeia carbônica saturada.
Haleto de arila	Halogênio ligado acadeia carbônica aromática.

Isomeria

A isomeria é um fenômeno químico que ocorre quando duas ou mais substâncias possuem a mesma fórmula molecular, mas estruturas atômicas diferentes, resultando em propriedades químicas e físicas únicas. Quando isso ocorre, dizemos que os compostos são isômeros. Do grego, isos = igual e meros = partes.

Podemos encontrar a isomeria plana ou estrutural, onde os isômeros se diferem na maneira como os átomos estão ligados entre si dentro da molécula. Ou a isomeria espacial (estereoisomeria), onde os isômeros possuem a mesma sequência de ligação, mas diferem na orientação dos átomos no espaço.

Isomeria plana

Pode ser dividida em cinco grupos:

Isomeria de função: os compostos possuem a mesma fórmula molecular, mas têm funções químicas diferentes. 

Isomeria de cadeia: os isômeros possuem a mesma função química e fórmula molecular. Assim, é a cadeia carbônica que muda em propriedades como as ramificações e os grau de saturação, podendo ser abertas ou fechadas.

Isomeria de posição: o que difere entre um grupo de moléculas em análise é a posição da insaturação. Do grupo funcional, do heteroátomo ou do substituinte, dizemos que a isomeria é de posição.

Isomeria de compensação: ou metameria, ocorre entre compostos que têm a mesma fórmula molecular e pertencem à mesma função, mas diferem na posição de um heteroátomo (como oxigênio, nitrogênio, enxofre) na cadeia carbônica. 

Isomeria dinâmica: ou tautomeria, ocorre quando dois compostos que possuem funções diferentes coexistem em uma mesma solução no estado de equilíbrio dinâmico. 

Já a isomeria espacial é dividida em dois grupos, veja a seguir.

Isomeria espacial

Isomeria geométrica: também conhecida como cis-trans, só pode ocorrer quando há ligações duplas. Para analisarmos esse tipo de geometria, olhamos exclusivamente para a porção ou as porções da molécula que têm uma ligação dupla.

Isomeria óptica: estuda os compostos que têm um carbono quiral. Um carbono quiral é aquele que faz quatro ligações simples com quatro átomos diferentes. Eles podem estar arranjados de forma diferente no espaço, se diferenciando também quanto à interação com a luz.

Reações orgânicas

As reações orgânicas são a chave para entender a reatividade dos compostos orgânicos. Apesar de ser um estudo extenso, é importante, pois a maioria dos medicamentos, cosméticos, agrotóxicos, biodiesel e outros produtos químicos essenciais são obtidos por meio dessas reações.

Reações de adição: união do substrato e reagente para produção de um único produto. Diminui a insaturação.

Reações de eliminação: as reações de eliminação removem grupos do reagente, resultando na formação de uma ligação dupla ou tripla. Aumenta a insaturação. Ocorre o processo oposto da adição.

Reações de Substituição: quando átomos de uma molécula são substituídos por outros, sem que haja mudança no número de ligações. Não altera a saturação.

Reações de esterificação: as reações de esterificação produzem ésteres a partir de ácidos carboxílicos e álcoois na presença de catalisadores. Um exemplo importante de uma reação de esterificação é a produção de biodiesel.

Bioquímica

A bioquímica é a interseção entre a biologia e a química, com foco na química das interações entre compostos orgânicos e organismos vivos. Este campo estuda como essas substâncias participam do metabolismo e qual é sua importância para a vida na Terra.

Carboidratos

Conhecidos também como açúcares, os carboidratos são compostos orgânicos com a fórmula geral Cn(H2O)n. É o principal produto da fotossíntese, assim como a glicose. Exemplos incluem a celulose, o amido, a frutose e a sacarose (açúcar comum).

Lipídios

Lipídios, ou gorduras, são compostos químicos apolares com muitas unidades de carbono e poucos ou nenhum átomo de oxigênio. Eles são a principal forma de armazenamento de energia nos animais e são essenciais para a síntese de hormônios esteroides.

Proteínas

Proteínas são macromoléculas biológicas abundantes e parte fundamental da alimentação de todos os animais. As plantas são os principais produtores de proteínas, que alimentam herbívoros e onívoros. Além disso, podemos chamá-las de polímeros, com massa molecular superior a 1 kg/mol, e seus monômeros são os aminoácidos.

Importância da química orgânica

A química orgânica estuda os compostos de carbono e suas reações. Esse campo envolve diversas aplicações práticas e científicas que impactam diretamente nossa vida cotidiana. Portanto, entendê-la é essencial para compreender como os medicamentos são desenvolvidos, de onde vêm os materiais plásticos e como os alimentos são preservados.

Saúde e medicina

A química orgânica é vital para a criação de medicamentos que combatem doenças, aliviam dores e salvam vidas. A descoberta e a síntese de antibióticos, analgésicos e vacinas dependem da compreensão das reações e dos compostos orgânicos.

Agricultura e alimentos

No setor agrícola, a química orgânica atua no desenvolvimento de fertilizantes, pesticidas e herbicidas, que aumentam a produtividade das lavouras e protegem as plantações de pragas e doenças. Além disso, é usada para criar conservantes, sabores artificiais e corantes que melhoram a qualidade e a durabilidade dos alimentos.

Plásticos e materiais

A fabricação de plásticos, borrachas e fibras sintéticas depende das reações químicas orgânicas. Esses materiais estão presentes em uma infinidade de produtos do nosso cotidiano, desde embalagens de alimentos até componentes de carros e eletrônicos.

Energia sustentável

A química orgânica contribui significativamente para o desenvolvimento de fontes de energia sustentável. Nas pesquisas em biocombustíveis, participa da criação de alternativas aos combustíveis fósseis, ajudando a reduzir a poluição e promover um planeta mais saudável.

Meio ambiente

Nesse caso, a química orgânica é essencial para a compreensão e mitigação da poluição do meio ambiente, com o desenvolvimento de métodos para limpar derramamentos de óleo no mar e tratar água poluída.

Aplicações da química orgânica no dia a dia

A química orgânica está presente em muitos aspectos do nosso cotidiano, mesmo que a gente não perceba. Veja:

• Na medicina: antibióticos, analgésicos e vacinas
• Nos alimentos e bebidas: aditivos alimentares, açúcares, gorduras e óleos.
• Nos produtos de limpeza: detergentes e sabões, desinfetantes e alvejantes.
• Nos cosméticos e produtos de higiene pessoal: shampoos e condicionadores, cremes hidratantes, perfumes e desodorantes.
• Nos plásticos e polímeros: embalagens de alimentos, garrafas PET e roupas sintéticas.
• Nos combustíveis: gasolina e diesel, biocombustíveis e gás natural.
• Nos produtos domésticos: tinta, cola e adesivos, produtos de jardinagem.

Resumo: química orgânica

A química orgânica estuda os compostos de carbono, que são fundamentais para a vida e muitas tecnologias modernas. Eles possuem uma variedade de estruturas e propriedades que permitem uma vasta gama de aplicações.

Principais áreas de estudo

• Hidrocarbonetos: compostos simples formados por carbono e hidrogênio, como alcanos, alcenos e alcinos.
• Grupos funcionais: ácidos carboxílicos, álcoois, aminas, éteres e outros, que determinam as propriedades e reatividade dos compostos.
• Biomoléculas: proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos, essenciais para os processos biológicos.

Aplicações da química orgânica

• Medicina: desenvolvimento de medicamentos, como antibióticos e vacinas, que salvam vidas e tratam doenças.
• Agricultura: produção de fertilizantes, pesticidas e herbicidas que aumentam a produtividade agrícola.
• Alimentos: aditivos, conservantes e corantes que melhoram a qualidade e a durabilidade dos produtos alimentares.
• Materiais: síntese de plásticos, borrachas e fibras sintéticas utilizadas em embalagens, roupas e produtos industriais.
• Energia: pesquisa de biocombustíveis como etanol e biodiesel, promovendo fontes de energia renováveis e sustentáveis.
• Meio Ambiente: desenvolvimento de métodos para a limpeza de poluentes e a criação de produtos ecologicamente corretos.

Como a Química orgânica cai no Enem e nos vestibulares

A química orgânica costuma a aparecer com bastante frequência tanto no Enem como nos vestibulares, com destaque para cadeias carbônicas, funções orgânicas e propriedades dos compostos orgânicos.

Exemplo 1

(Uerj 2024) Observe a equação química que representa a hidrólise do carbeto de cálcio.

CaC_2(s) + 2 ​​​H₂O_(l) → Ca(OH)_2(aq) + C₂H_2(g)

O nome do composto orgânico obtido nessa reação é:

a) etino
b) eteno
c) etanal
d) etanol

Resposta: [A]

Exemplo 2

(Enem 2023)  As cetonas fazem parte de famílias olfativas encontradas em muitos alimentos. A molécula de hexan-3-ona é um exemplo desses compostos voláteis responsáveis pelo aroma, podendo ser obtida por processos energéticos realizados em meio ácido, na presença de oxidantes como o permanganato de potássio.

Para se produzir esse composto volátil em laboratório, deve-se oxidar a molécula de

a) hexanal.
b) hexan-1-ol.
c) hexan-3-ol.
d) hex-1-en-1-ol.
e) ácido hexanoico.

Resposta: [C]
Dado que o átomo de oxigênio no grupo C=O está ligado ao terceiro carbono, a localização do grupo OH também estará correlacionada com essa mesma posição.