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27 de jan. de 2014

Compostos Alicíclicos

A química orgânica  é a ciência que estuda os compostos do elemento químico carbono, o qual é capaz de formar cadeias (ligar-se múltiplas vezes a si mesmo) e, dessa forma, dá origem a uma variedade imensa de compostos químicos estruturalmente distintos. Quando um composto orgânico é constituído apenas por átomos de carbono e de hidrogênio recebe a denominação de hidrocarboneto, e pode ser simbolizado por compostos HC. Um hidrocarboneto ainda pode ser classificado em sete classes distintas: alcano, alceno, alcino, alcadieno, ciclano, cicleno ou aromático, conforme sua estrutura de ligação na cadeia carbônica.
Pode-se ainda, de uma forma mais abrangente, classificar um composto de natureza orgânica como alifático, alicíclico e aromático, de acordo com a disposição entre seus átomos e as ligações químicas que apresenta em sua estrutura. Compostos alifáticos são aqueles que apresentam cadeia carbônica aberta, contendo ou não insaturações. Um composto alicíclico é aquele que apresenta anéis, saturados ou insaturados, sem a presença de anéis de benzeno. Já um composto aromático apresenta pelo menos um anel de benzeno em sua estrutura.
Dessa forma, um composto que possui a capacidade de formar anéis sem a presença do benzeno em sua estrutura é denominado de composto alicíclico. Um composto alicíclico pode conter um ou mais anéis em sua estrutura, conforme sua complexidade. Os HCs alicíclicos são os ciclanos (que apresentam cadeia fechada e apenas ligações simples em sua molécula) e os ciclenos (que apresentam cadeia fechada com a presença de pelo menos uma insaturação em sua estrutura).
aliciclico ciclanoA figura à direita exemplifica um composto alicíclico pertencente à classe ciclanos dos HCs. Trata-se da molécula do ciclohexano, que contém seis átomos de carbono em uma disposição de anel, apenas com ligações simples entre os átomos de carbono.
aliciclico ciclenoA figura à esquerda exemplifica um composto alicíclico pertencente à classe ciclenos dos HCs. Trata-se da molécula do ciclohexeno, que contém seis átomos de carbono em uma disposição de anel, com uma ligação dupla entre os átomos de carbono.
Um composto alicíclico também pode apresentar cadeias alifáticas em sua estrutura, como é o caso, por exemplo, do metil-ciclohexano e do etil-ciclohexeno, respectivamente representados abaixo.
aliciclico alifatico

Os mais simples compostos alicíclicos são formados a partir de alcanos, e podem ser denominados de cicloalcanos (por exemplo, o ciclopropano, o ciclobutano, ciclopentano e o ciclohexano, já representado). Pode-se ter também compostos alicíclicos denominados de biciclos, os quais apresentam um ou mais átomos de carbono conectando dois anéis, no caso da decalina e do norbornemo, por exemplo.

15 de jan. de 2014

Compósito

Denomina-se de material compósito ou simplesmente de compósito um material composto por duas ou mais fases, sendo essas de diferentes propriedades químicas e físicas. Ainda, representam uma “classe de materiais compostos por uma fase contínua (matriz) e uma fase dispersa (reforço ou modificador), contínua ou não, cujas propriedades são obtidas a partir da combinação das propriedades dos constituintes individuais (regra da mistura).
Fibra de carbono é um material de reforço bastante resistente.
Fibra de carbono é um material de reforço bastante resistente.
Partindo-se do exemplo de um compósito constituído por dois materiais distintos, ambos mantém as suas propriedades individualmente, mas, quando misturados, apresentam um comportamento muito distinto do apresentado por ambos quando não misturados. Exemplos simples de compósitos se obtém ao se fazer combinações entre metais, polímeros e cerâmica (metal + polímero, metal + cerâmica e polímero + cerâmica).
Desde tempos remotos pode-se mencionar a utilização de compósitos pelo homem, uma vez que antigas civilizações já obtinham tijolos pela mistura úmida de barro e palha. Na atualidade, a utilização de um compósito estende-se de nosso cotidiano até a indústria, como na aeroespacial, destacando-se a fabricação de aviões. Ainda no meio industrial, quando se utiliza um material compósito de modo a se buscar propriedades elétricas, magnéticas, térmicas ou ópticas desejadas, esse material recebe a denominação de um compósito funcional.
Os compósitos também podem ser de origem natural, como, por exemplo, o tecido ósseo dos vertebrados, composto por uma estrutura mineral à base de cálcio, na qual estão dispostas proteínas de colágeno.
As fases de um compósito, ou seja, os materiais que o constituem podem ser identificados por material tipo matriz e material tipo reforço. O material matriz é aquele responsável por conferir a estrutura do compósito, enquanto o material reforço é responsável por realçar alguma de suas propriedades desejadas. Desa forma, a matriz preenche os espaços vazios que se estabelecem entre os materiais reforços, enquanto esse material reforço irá garantir as propriedades químicas e físicas do compósito.
Como principais exemplos de materiais de matriz para compósitos, pode-se citar os metais, os polímeros e as cerâmicas. Como alguns exemplos de materiais de reforço para compósitos estão as fibras (de vidro, carbono, orgânicas, de carbero ou silício, entre outras), assim como a madeira, o grafite e alguns minerais.
Alguns exemplos da aplicação dos compósitos estão no colete a prova de balas, na vara utilizada no salto com varas, am alguns tipos de barcos de lazer, nas pranchas de surf, nas pás de um helicóptero, nas raquetes de tênis, entre outros. Assim, cada um dos materiais citados apresenta uma estrutura (matriz), composta por um metal, um polímero ou cerâmica, e um material de reforço, composto por uma ou mais das fibras já citadas.

13 de jan. de 2014

Carbono Amorfo

Alotropia é o fenômeno pelo qual um elemento químico dá origem a duas ou mais substâncias simples  diferentes. Os elementos capazes de formar alótropos (as substâncias simples geradas) são apenas quatro na tabela periódica: o carbono, o oxigênio, o enxofre e o fósforo. O carbono é conhecido por formar o grafite e o diamante, o oxigênio o gás oxigênio e o ozônio, o enxofre as estruturas rômbica e monoclínica, já o fósforo, as variedades de branco e vermelho.
Tratando-se do elemento químico carbono, ambas suas variedades alotrópicas citadas (o grafite e o diamante) apresentam uma estrutura cristalina bem definida. A estrutura do grafite é configurada por espécies de camadas químicas, e quando se escreve se desmembra essas camadas, de modo que algumas delas vão sobrepondo-se ao papel. No caso do diamante, uma intrincada estrutura tridimensional o torna a substância mais dura encontrada na natureza.
Ainda considerando-se o elemento químico carbono, uma terceira variedade alotrópica é importante: o carbono amorfo (o carbono apresenta ainda outras variedades alotrópicas conhecidas, como o fulereno e o negro de fumo). Também denominado de carbono livre ou carbono reativo, o carbono amorfo trata-se de uma menos popular variedade alotrópica do carbono, a qual não apresenta uma estrutura cristalina caracterizável. Geralmente está na forma hidrogenada, isto é, está incorporada por átomos de hidrogênio. Denomina-se de a-C o carbono amorfo, e de a-C:H a sua forma hidrogenada.
carbono amorfo
A sua forma hidrogenada o torna útil no fabrico de películas para diversos filmes, devido à sua estrutura química apropriada.
“Os filmes de carbono amorfo (a-C) e de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), têm uma mistura de hibridizações do tipo sp2 e sp3 e até mesmo sp1, possuem algumas propriedades similares às do diamante, tais como, alta dureza e módulo elástico e são quimicamente inertes. Eles são produzidos como um filme fino isotropicamente desordenado com limites de grão não definidos. Por outro lado, são muito mais fáceis de produzir que o diamante e apresentam vantagens em diferentes aplicações”1.
Utiliza-se na mineralogia a denominação de carvão ou de fuligem para o carbono amorfo, assim como para formas impuras do elemento carbono, que não se apresentam nem como grafite e nem como diamante. Formas de preparação do carbono amorfo são constantemente aperfeiçoadas. Sabendo-se que o carbono amorfo é composto por átomos de carbono de hibridização sp2, contendo também uma significativa concentração de carbonos com hibridização sp3. O controle dos poros de sua estrutura permite que se obtenha estruturas com importantes características funcionais, de aplicação, por exemplo, em eletrodos diversos.

4 de jul. de 2013

Tipos de Isomeria

Isomeria é o fenômeno de dois ou mais compostos apresentarem a mesma fórmula molecular (F.M.) e fórmulas estruturais diferentes.
Os compostos com estas características são chamados de isômeros (iso = igual; meros = partes).
Vamos estudar dois casos de isomeria: a isomeria plana e a isomeria espacial.

2- Isomeria Plana

Isômeros planos são os que diferem pelas fórmulas estruturais planas.
Existem vários tipos de isômeros planos:

2.1- Isomeria de Cadeia

São isômeros pertencentes a uma mesma função química com cadeias carbônicas diferentes.
- Cadeia normal X cadeia ramificada
Exemplo: F.M. C4H10 – n-butano e metilpropano.
- Cadeia aberta insaturada X cadeia fechada saturada
Exemplo: F.M. C3H6 – propeno e ciclopropano.
- Cadeia aberta insaturada X cadeia fechada insaturada
Exemplo: F.M. C3H4 – propino e propadieno e ciclopropeno.
- Cadeia homogênea X cadeia heterogênea
Exemplo: F.M. C2H7N – etilamina e dimetilamina.

2.2- Isomeria de Posição

São isômeros de mesma função química, de mesma cadeia carbônica e que diferem pela posição de um grupo funcional, radical ou insaturação.
- Diferente posição de um radical
Exemplo: F.M. C6H14 – 2-metilpentano e 3-metilpentano.
- Diferente posição de um grupo funcional
Exemplo: F.M. C3H8O – 1-propanol e 2-propanol.
- Diferente posição de uma insaturação
Exemplo: F.M. C4H8 – 1-buteno e 2-buteno.

2.3- Isomeria de Função

Os isômeros de função pertencem a funções diferentes.
Os três casos de isomeria funcional são:
- Álcool e Éter → CnH2n+2O
- Aldeído e Cetona → CnH2nO
- Ácido e Éster → CnH2nO2
Exemplos:
- F.M. C2H6O – etanol e metoximetano;
- F.M. C3H6O – propanal e propanona;
- F.M. C3H6O2 ácido propanóico e etanoato de metila.

2.4- Isomeria de Compensação ou Metameria

São isômeros de mesma função química, com cadeias heterogêneas, que diferem pela localização do heteroátomo nas cadeias.
Exemplos:
- F.M. C4H10O – metoxipropano e etoxietano;
- F.M. C4H11N – metil-propilamina e dietilamina.

2.5- Tautomeria ou Isomeria Dinâmica

É um caso particular de isomeria funcional, pois os isômeros pertencem a funções químicas diferentes, com a característica de um deles ser mais estável que o outro.
Os isômeros coexistem em solução aquosa, mediante equilíbrio dinâmico no qual um isômero se transforma em outro pela transposição intramolecular simultânea de um átomo de hidrogênio e uma dupla ligação.
Exemplos:

3- Isomeria Espacial

Neste caso, os isômeros têm a mesma fórmula molecular e fórmula espacial diferente. Existem dois casos de isomeria espacial: Geométrica ou Cis – Trans e Óptica.

4- Isomeria Geométrica

Um composto apresenta isomeria geométrica ou cis-trans quando:
a) tiver dupla ligação carbobo-carbono, e
b) tiver ligantes diferentes a cada carbono da dupla ligação.
Os isômeros cis e trans diferem pela fórmula espacial. No isômero cis, os ligantes iguais ficam do mesmo lado do plano da dupla ligação. No isômero trans, os ligantes iguais ficam em lados opostos ao palno da dupla.
Exemplo:
4.1- Condições para ocorrer isomeria geométrica em compostos de cadeia fechada (Bayeriana)
Em pelo menos dois átomos de carbono do ciclo, devemos encontrar dois ligantes diferentes entre si.
Exemplo:

5- Propriedades físicas e químicas dos isômeros geométricos

Os isômeros cis-trans apresentam propriedades físicas diferentes.
As propriedades químicas dos isômeros cis-trans são iguais.

6- Isomeria Óptica

É um caso de isomeria espacial cujos isômeros apresentam a propriedade de desviar o plano de vibração da luz polarizada.
6.1- Condições:
I- carbono assimétrico (C*)
II- assimetria molecular (S)
6.2- Carbono Assimétrico (C*) ou Quiral
Um carbono assimétrico é o carbono que possui as quatro valências ou os quatro radicais diferentes.
Exemplo:
6.3- Luz Natural
Apresenta ondas eletromagnéticas em infinitos planos de vibração.
6.4- Luz Polarizada
É a luz que apresenta ondas eletromagnéticas vibrando num único plano.
6.5- Substâncias Opticamente Ativas (SOA)
São as substâncias que desviam o plano de vibração da luz polarizada.
6.6- Substâncias Opticamente Inativas (SOI)
São as que não desviam o plano de vibração de luz polarizada.
6.7- Substâncias Dextrogiras
São as substâncias que desviam o plano da luz polarizada para a direita.
6.8- Substâncias Levógiras
São as substâncias que desviam o plano da luz polarizada para a esquerda.
6.9- Substâncias com 1 carbono Assimétrico
Toda substância que apresenta um carbono assimétrico tem dois isômeros espaciais: um dextrógiro e um levógiro.
Existem dois ácidos láticos espacialmente diferentes: o ácido lático dextrógiro e o levógiro.
Enantiomorfos são isômeros cujas moléculas se comportam como objeto e imagem (antípodas ópticos).
A mistura de dois enantiomorfos em proporções equimolares ou equimoleculares é chamada de racêmico.
Aumentando o número de átomos de carbono assimétricos, temos um maior número de moléculas espacialmente diferentes.
6.10- Substâncias com dois átomos de carbono assimétricos diferentes
Teremos quatro moléculas espacialmente diferentes: duas dextrógiras e duas levógiras.
Exemplo:
SOA = 2n, sendo n o número de carbonos quirais.
SOI = 2n-1, isômeros racêmicos.
Portanto, na estrutura acima temos 2 dois carbono quirais (C*), então:
SOA = 2n = 22 = 4 isômeros ativos (d1l1 e d2l2)
SOI = 2n-1 = 22-1 = 2 racêmicos (r1,r2)
6.11- Substâncias com 2 átomos de carbono assimétricos iguais
Teremos 3 moléculas espacialmente diferentes: uma dextrógira, uma levógira e uma opticamente inativa chamada MESO
Neste caso teremos 4 isômeros:
SOA = dextrógira e levógira
SOI = recêmico e meso
O meso é inativo devido a uma compensação interna.

2 de jul. de 2013

Classificação dos Carbonos na Cadeia



Os carbonos de uma cadeia podem ser classificados de acordo com as ligações químicas que ele realiza. Veja abaixo:
- Carbono primário: são chamados assim todos os carbonos que se ligam a um ou nenhum outro carbono;
- Carbono secundário: todos os carbonos que se ligam a dois outros carbonos;
- Carbono terciário: todos os carbonos que se ligam a três outros carbonos;
- Carbono quaternário: carbonos que se ligam a quatro outros carbonos;
Carbonos saturados
São os carbonos que apenas realizam ligações covalentes simples com outros carbonos. Sendo assim, todos os carbonos quaternários, são saturados.
Carbonos insaturados
São aqueles que fazem ou uma ligação dupla, ou duas duplas ou uma tripla.
Carbono assimétrico
É chamado de carbono assimétrico o carbono que faze ligações com quatro ligantes diferentes. Ligantes são considerados toda a parte da cadeia que se extende de uma ligação. Na figura abaixo, o carbono destacado é assimétrico, e circulados estão os seus quatro ligantes:
carbono assimetrico
A figura abaixo ilustra as classificações citadas acima:




carbono assimetrico

Fonte:  http://www.infoescola.com/quimica/classificacao-dos-carbonos-na-cadeia/

20 de jun. de 2013

Carbetos

A união de átomos de dois elementos químicos, em que um deles é o carbono (C) e o outro é o mais eletropositivo da molécula dá origem aos carbetos, também conhecidos como carbonetos ou carburetos. Os carbetos podem ser representados pela fórmula geral ExCy, são sais binários, caracteristicamente inorgânicos, insolúveis em água e reagem violentamente com ela produzindo óxidos metálicos ou hidróxidos.
É possível classificar os carbetos em carbetos iônicos, carbetos covalentes e carbetos metálicos, levando em consideração o tipo de ligação química estabelecida pelos átomos da molécula.

Carbetos iônicos

Os carbetos iônicos, ou carbetos salinos, são sólidos iônicos formados pela ligação do carbono aos metais alcalinos e alcalinos terrosos  (respectivamente família 1A e 2A da tabela periódica), que são elementos extremamente eletropositivos. Exemplos:
  • Carbeto de cálcio (CaC2) – conhecido comercialmente como carbureto, é muito utilizado na produção do acetileno, do aço, da cianamida de cálcio e das lâmpadas de carbureto (usadas para iluminar o interior de minas e cavernas).
  • Carbeto de lítio (Li2C2) – também recebe o nome de acetileto de lítio, é produzido através do processo de datação do radiocarbono.

Carbetos covalentes (ou moleculares)

Essa classe de carbetos é formada pelo carbono ligado a elementos de eletronegatividade próxima à do carbono. Originam-se dos óxidos metálicos. Exemplos:
  • Carbeto de silício (SiC) – substância bastante dura (perdendo apenas para o diamante), abrasiva, usada pela indústria na fabricação de lixas, rebolos, cerâmicas sintéticas, pára-raios e materiais cortantes; no polimento de pedras e lentes; na blindagem de aparelhos aeronáuticos e aeroespaciais.
  • Carbeto de boro (B4C) – mais conhecido como carboneto de boro, é um material de alta dureza, aplicado à fabricação de armaduras, coletes a prova de bala, reatores nucleares, peças automotivas, engrenagens industriais; também é usado como abrasivo no tratamento de superfícies metálicas sujeitas a condições externas desfavoráveis.

Carbetos metálicos

O carbono ligado aos diversos metais de transição forma aos carbetos metálicos. São elementos extremamente duros devido à posição do carbono que permanece nas fendas da rede cristalina. O principal exemplo desse grupo é o carbeto de tusngênio (WC), um liga metálica muito utilizada com refletor de nêutrons e na fabricação de ferramentas cortantes, aparelhos industriais, abrasivos e joias.

18 de jun. de 2013

Química das Proteínas

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.
quimica das proteinas

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
Exemplo de reação peptídica
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".


15 de abr. de 2013

Carbono 14

Isótopos são átomos de um elemento químico cujos núcleos têm o mesmo número atômico designado por "Z", mas que contém diferentes números de massas atômicas, designadas por "A".
No caso do Carbono temos os isótopos Carbono 14 (14C) e Carbono 12 (12C). Observe abaixo que, o número atômico Z (localizado à direita) é o mesmo = 6. Mas o número de massa A se difere entre 12 e 14:

A partir de um isótopo do carbono é possível decifrar a idade de fósseis antigos, sabe qual? Carbono 14. Este isótopo está presente em tecidos vivos e constitui um elemento radioativo instável, que decai a um ritmo lento a partir da morte de um organismo orgânico.

Já o Carbono 12 é aquele encontrado na composição do diamante, da grafite, do aço, ou seja, de substâncias inorgânicas.

Nosso objetivo principal neste contexto é destacar a importância histórica do 14C. A quantidade de carbono 14 dos tecidos orgânicos mortos diminui a um ritmo constante com o passar do tempo, ela se divide pela metade a cada 5.730 anos (meia vida do carbono). Sendo assim, é possível datar fósseis baseando-se na medida dos valores do isótopo radioativo.

A técnica do carbono 14 para o estudo de cadáveres antigos é aplicável a sedimentos orgânicos, ossos, conchas marinhas, etc. Mas existe uma exigência para que a datação seja precisa: as amostras precisam ter no máximo 70 mil anos de idade, pois a quantidade de 14C diminui com o passar do tempo. Após este período, a determinação da idade do fóssil através desta técnica já não é tão eficiente, e os arqueólogos então se utilizam de outras mais apropriadas. 

25 de jan. de 2013

Álcool Versus Gasolina

http://www.vidasustentavel.net/img/Bicombust%C3%ADvel-%C3%81lcool-ou-gasolina.jpg 
Na tentativa de prejudicar menos o meio ambiente, pode surgir a dúvida: qual é o maior poluente, o álcool ou a gasolina? Se a atmosfera pudesse escolher ela optaria pelo combustível que lhe causa menos danos, então saiba agora qual é.

Vamos apresentar aqui as vantagens do álcool combustível:

Composição do álcool: hidrogênio, carbono e oxigênio. Também conhecido como etanol ou álcool etílico, este combustível é produzido por fermentação a partir da cana de açúcar.

Poder calorífico do álcool: 6300 cal/g. Esse número significa que o combustível libera grande quantidade de energia ao ser queimado.

Apresenta preço acessível: O álcool foi uma solução brasileira como alternativa ao petróleo, esta questão econômica é justificada pelo fato de que no ano 2000 o petróleo teve uma alta no preço. No ano de 2003 teve início a produção e venda de carros flexfuel (motores que funcionam com álcool e gasolina), a venda do álcool a partir daí teve um considerável aumento.

Em relação ao ambiente
: o álcool é um combustível ecologicamente correto, não afeta a camada de ozônio e é obtido de fonte renovável. A diferença começa na sua queima, ela emite menos gases poluentes na atmosfera, pelo fato do álcool ser derivado da cana-de-açúcar e não do petróleo.

Agora veja os agravantes da gasolina:

Composição: combustível constituído basicamente por hidrocarbonetos (carbono e hidrogênio).

Produtos da combustão da gasolina:

Dióxido de carbono (CO2): gás perigoso que contribui para o efeito estufa e o aquecimento global.

Monóxido de carbono (CO): formado pela combustão incompleta. Isso ocorre por que não há oxigênio suficiente disponível para reagir rápida e completamente com todo o carbono disponível na gasolina, gerando assim resíduos poluentes.

Todos estes gases, tanto CO2 e CO, se acumulam em nossa atmosfera causando diversos males à nossa saúde. Resta então optar pelo álcool que é menos agressivo neste aspecto. 

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