Cadeias carbônicas: conheça a estrutura dos compostos orgânicos

Na Química Orgânica, as cadeias carbônicas são formadas pela ligação de átomos de carbono e hidrogênio, os conhecidos hidrocarbonetos. Existem milhões de compostos orgânicos que possuem estruturas formadas por essas complexas cadeias.

Neste post, falaremos tudo o que você precisa saber sobre a estrutura dos compostos orgânicos e como são classificadas as cadeias carbônicas. Confira e aprofunde seus estudos para o Enem e para o vestibular!

Os hidrocarbonetos

Hidrocarbonetos são moléculas que possuem apenas os elementos carbono (C) e hidrogênio (H) em sua composição. São constituídos por esqueletos de carbono, aos quais os átomos de hidrogênio se conectam, conhecidos como cadeias carbônicas. Fazem parte dessa função os alcanos, alcenos, alcinos, alcadienos, cicloalcenos, cicloalcanos e as moléculas aromáticas, entre outros compostos.

A principal aplicação dos hidrocarbonetos ocorre na produção energética. Ainda hoje, o principal substrato para produção de energia continua sendo o petróleo, que também funciona como matéria-prima de diversas indústrias de produtos consumidos pela sociedade.

O petróleo é, na verdade, uma grande mistura, constituída principalmente de hidrocarbonetos e impurezas comumente encontradas nos poços de extração. Os hidrocarbonetos podem ser utilizados em vários tipos de motores de geração de energia, após a separação dos mesmos do petróleo.

Uma característica muito comum dos hidrocarbonetos é a reação química de combustão, que produz gás carbônico (CO₂), H₂O e energia, podendo essa última ser aproveitada para a realização de trabalho mecânico.

Em uma equação não balanceada, podemos verificar a combustão dos hidrocarbonetos da seguinte maneira:

C_xH_y + O₂ ⇌ CO₂ + H₂O + energia

Segundo o Instituto Estadual do Ambiente, um dos problemas decorrentes da crescente frota de veículos no mundo é o aumento das emissões de CO₂, gás estufa que contribui para o aquecimento global.

O que são cadeias carbônicas?

Átomos de carbono são considerados tetravalentes, ou seja, podem realizar até quatro ligações covalentes, que se dividem entre simples, duplas ou triplas. Essas ligações podem acontecer com outros átomos do mesmo elemento (carbono) ou com átomos de outros elementos químicos.

Em razão dessa propriedade, o carbono possui uma capacidade muito singular de realizar ligações encadeadas, formando o que conhecemos como cadeias carbônicas, que podem ser curtas ou longas.

Essas cadeias de carbonos ligados entre si ou com heteroátomos, constitui a estrutura básica das moléculas orgânicas. São a base de muitas estruturas encontradas na natureza e essenciais à vida.

Como o carbono tem uma capacidade enorme de formar grandes variedades de compostos, suas cadeias foram classificadas de forma a facilitar os estudos e entender melhor as características, consequências, funções e propriedades de cada uma.

Classificação das cadeias carbônicas

A classificação das cadeias carbônicas se dá de acordo com vários critérios, principalmente àquele que se refere às suas funções orgânicas. A seguir, listamos as diferenças cadeias segundo a classificação da disposição dos átomos de carbono, podendo ser consideradas abertas, fechadas ou mistas.

Cadeias alifáticas, acíclicas ou abertas

Uma cadeia aberta, também conhecidas como acíclica ou alifática, possui átomos de carbono que se ligam de modo a deixar as extremidades livres. Não forma ciclos fechados.

Cadeia normal

Cadeias normais, também conhecidas como retas ou lineares, têm como característica principal a não formação de ramificações. São compostas apenas por carbonos primários ou secundários e possuem apenas duas extremidades, como em:

H₃C – CH₂ – CH₂ – CH₃

H₃C – CH₂ – CH = CH – CH₃

Cadeia ramificada

A cadeia ramificada é aquela que tem mais de duas extremidades, com pelo menos um carbono terciário ou quaternário. Por exemplo:

CH₃    CH₃

|         |

H₃C – CH  –  CH – CH₃

Cadeia homogênea

As cadeias abertas homogêneas possuem apenas um átomo de carbono, sem apresentar heteroátomos. Isso significa que apresentam apenas átomos de carbono ou hidrogênio em sua estrutura. Por exemplo:

           H

           |

H₃C – C – CH₂ – CH₃

           |

           CH₃

Cadeia heterogênea

Já as cadeias abertas heterogêneas apresentam, ao menos, um heteroátomo, ou seja, um átomo que não seja carbono ou hidrogênio ao longo de sua estrutura, como em:

H₃C – CH₂ – O – CH₃

Cadeia saturada

As cadeias abertas saturadas apresentam átomos de carbono conectados entre si por ligação simples. Aqui, está presente o carbono saturado. Por exemplo, em:

H₃C – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃

Cadeia insaturada

As cadeias abertas insaturadas apresentam ao menos dois átomos de carbono ligados por dupla ou tripla ligação. Nessa conexão, o carbono é chamado de insaturado.

H₂C = CH₂

Cadeias cíclicas ou fechadas

As cadeias cíclicas ou fechadas se conectam entrei si, formando um ciclo. Podem ser aromáticas ou alicíclicas. Nesse segundo caso, podem ainda ser homocíclicas, heterocíclicas saturadas ou insaturadas, a depender da estrutura formada.

Cadeia aromática

Cadeias fechadas aromáticas são subclassificadas em duas ordens, podendo ser:

• mononucleares, quando possuem apenas um anel aromático, como o benzeno;
• polinucleares, quando apresentam mais de um anel aromático, como é possível observar no naftaleno.

Cadeia alicíclica

As cadeias fechadas alicíclicas não apresentam nenhum tipo de anel aromático, podendo se subdividir em saturadas e insaturadas.

Nesse caso, as cadeias fechadas alicíclicas insaturadas ainda se subdividem em:

• cadeia homogênea, quando o anel das cadeias é formado apenas por átomos de carbono;
• cadeia heterogênea, quando apresentam um heteroátomo.

Cadeia saturada

Cadeias fechadas saturadas são aquelas nas quais os átomos de carbono estabelecem apenas ligações simples entre si.

Cadeia insaturada

Já as cadeias fechadas insaturadas podem apresentar ligações duplas entre os átomos.

Cadeia mista

As cadeias mistas apresentam carbonos que se ligam entre si. Além disso, assim como acontece nas cadeias fechadas, apresentam também um ciclo na cadeia, como o benzeno.

Classificação dos carbonos

Também é fundamental entender que os carbonos podem ser classificados conforme a posição na cadeia carbônica. Assim, podem ser:

Carbono primário

São considerados carbonos primários aqueles que se posicionam nas extremidades das cadeias, se ligando apenas a um outro átomo qualquer.

Carbono secundário

Os carbonos secundários são aqueles que se ligam a outros dois átomos de carbono dentro da cadeia.

Carbono terciário

Como você já deve ter percebido, os carbonos terciários se ligam a outros três átomos de carbono.

Carbono quaternário

Seguindo o raciocínio, os carbonos quaternários são aqueles que se ligam a outros quatro átomos de carbono dentro da cadeia carbônica.

O correto entendimento das cadeias carbônicas é fundamental para a compreensão dos preceitos básicos da Química Orgânica. Para se aprofundar no assunto, que tal conferir nossas videoaulas sobre o tema e resolver os exercícios da base do Stoodi? Cadastre-se e aproveite nossos materiais para se preparar ao máximo para o Enem!