04 - organica -parte 1
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La chimica del CarbonioLa chimica del Carbonio
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Grande variabilità dovuta a:
2. Legame con eteroatomi
•legame C - C ∆ χ = 0; apolare e non reattivo
Diversità Diversità chimica chimica
1. Ibridazione
•legame C - H ∆ χ ~ 0; quasi apolare e poco
reattivo
•legame C - O ∆ χ = 1; legame polare e reattivo
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4 atomi di carbonio uniti da legami singoli, 1 atomodi ossigeno e gli atomi di idrogeno necessari
CH3 CH2 CH2 CH2 OHCH3 CH2 CH CH3
OH
CH3 CH2 CH2 O CH3
CH3 CH CH2 OH
CH3
CH3 C
CH3
CH3
CH3 CH2 O CH2 CH3
La La diversità diversità chimica chimica dei dei composti composti organici organici
OH
CH3 CH
CH3
O CH3
CH3 CH CH CH3
O
H2
C
H2C CH CH2OH
H2
C
H2C CH CH2OH
CH2
CH2 CH2
CHOH
CH2
CH CH2
O
CH3
H2C
H2C CH2
CH2
O
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CH3 CH2 CH2 C O
CH3 CH2 C CH3
CH2 CH CH2 CH3
OC
H2C CH CH3
OH
HH2C
H2C CH
O
CH3
O
La La diversità diversità chimica chimica dei dei composti composti organici organici
HH2C C CH3
CH3
CH2
CH2
CH2
C
O
CH2
H2C CH CH
OC
H2C CH CH3
O
CH3 CH C
O
CH3
H
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International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC):
• composti di base:
Idrocarburi: Composti C, H
Classificazione generaleClassificazione generale
Eterocicli :
• composti derivati: Sostituzione H nei composti di base
con
Atomi
Gruppi di atomi
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Scheletri di carbonio e pelli di idrogeno
Quando si determina il numero di diversi sceletri, si deve tener presenteche
Ogni C può formare un massimo di quattro legami semplici, O duelegami semplici e uno doppio, O unlegame semplice e uno triplo.
La disposizione degli atomi di C determina lo scheletro, quindi una
Idrocarburi Idrocarburi
catena lineare o una piegata rappresentano lo stesso scheletro.
I gruppi legati da legami sempli sono capaci di ruotare, quindi un ramoorientato all’ingiù è identico a un ramo orientato all’insù.
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Legami del carbonioLegami del carbonio
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IDROCARBURI ALIFATICI IDROCARBURI ALIFATICI
• catena
continua -C-C-C-C-C-
ramificata -C-C-C-C-C-
Saturi: tutti atomi di C con ibridazione sp3
C
Alcani (paraffine)
Insaturi:
Legami C-C ibridazione sp2:alcheni (olefine)
Legami C-C ibridazione sp:alchini
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Nomenclatura:principio di baseNomenclatura:principio di base
Radice + Terminazione (suffisso)
-ano
-ene
-ino-olo
-one
-ale
-…
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Radici Radici
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ALCANI O PARAFFINE ALCANI O PARAFFINE
• Nomenclatura CnH2n+2 serie omologa
• Il nome
C1 metano
C2 etano
C3 propano
C4 butanoDa C5
– prefisso: numero di atomi di C
– desinenza –ano
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Esempi di nomenclatura degli alcani Esempi di nomenclatura degli alcani
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formula semplificata formula semplificata
CH - CH -CH
CH3-(CH2)3-CH3CH3-(CH2)4-CH3
CH3-(CH2)5-CH3
CH3-(CH2)6-CH3
CH3-(CH2)7-CH3
CH3
-(CH2
)8
-CH3
CH3-(CH2)10-CH3
CH3-(CH2)12-CH3
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Struttura degli alcani Struttura degli alcani
Ibridazione sp3
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Struttura degli alcani Struttura degli alcani
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Libera rotazione attorno al legame sp3
Esempio:Etano C2H6
IBRIDAZIONE sp3
Ibridazione negli alcani Ibridazione negli alcani
C
H
HH H
H HC
H
H
HC
H
H
H
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Rotazione internaRotazione interna -- Conformazioni Conformazioni
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TIPI DI ATOMI DI CARBONIO
•C primario: legato a 1 atomo di C•C secondario legato a 2 atomi di C
•C terziario legato a 3 atomi di C•C quaternario legati a 4 atomi di C.
Isomeria di struttura (o di posizione)Isomeria di struttura (o di posizione)
Alcani C5:C5H12
• n- (normal): Solo carbonioprimario e secondario• iso- un atomo di C terziario• neo- un atomo di C
quaternario
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Radicali alchilici RRadicali alchilici R
Radicale monovalente R-: Idrocarburo – 1Hdesinenza –ano desinenza –ile.
Radicale bivalente -R- : Idrocarburo -2Hdesinenza –ilidene (metano metilene)
Esempi di nomenclatura di radicali
.
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Radicali non lineari Radicali non lineari
• “n” (normal) C primario• “s” (sec) C secondario
• “i” (iso) C terziaio in posizione β
• “t” (ter) C terziario
possono ottenere dal
butano
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Formule e Modelli Formule e Modelli
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NOMENCLATURANOMENCLATURA
• Nome dal numero di atomi di carbonio nella catenapiù lunga
• Atomi di carbonio della catena
- principale: numerazione progressiva
- laterali: lettere greche
dell’atomo della catena
Decano C10H22: 2-metil-4-metil-4-etil-esano
2
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NomenclaturaNomenclatura
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Isomeri e nomenclaturaIsomeri e nomenclatura
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Isomeria OtticaIsomeria Ottica
R2
1 3
R4
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Isomeria otticaIsomeria ottica
C
CO2H
H NH2
CH3
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La rotazione della luce polarizzata in un piano per opera di unasostanza otticamente attiva
ChiralitàChiralità
à f h d l là f h d l l
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P Proprietà fisiche degli alcani roprietà fisiche degli alcani
• In una serie omologa in genereaumenta
peso molecolare
punto di fusione
viscosità
la densitàA temperatura ambiente:
Gassosi ≤ C4
Liquidi ≤ C15Solidi > C15
Solubilità in acqua trascurabile
l il i
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Alcani Alcani
Si t iSi t i i ti t i t i ii t i i
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SimmetriaSimmetria--impaccamentoimpaccamento--interazioni interazioni
Proprietà fisiche e lunghezza della catena
Punto di fusione e di ebollizionedegli alcani in funzione della
lunghezza della catena.
Si t iSi t i i ti t i t i ii t i i
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SimmetriaSimmetria--impaccamentoimpaccamento--interazioni interazioni
Confronto tra le temperature di ebollizione e di
fusione di due isomeri
32
Ramificazione (sfera)
diminuisce impaccamento
I t i i t ttI t i i t tt
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Interazioni e strutturaInterazioni e struttura
Di till i d l P t liDi till i d l P t li
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Distillazione del PetrolioDistillazione del Petrolio
Alcani cicliciAlcani ciclici
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Alcani ciclici Alcani ciclici
SerieCnH2n
AlcuniAlcuni scheletrischeletri a 5a 5 atomiatomi didi carboniocarbonio
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CC C C C
CC C C
C
C C C CC
CC C C C
C
C C
CCC
legami singoli legame doppio anello
Alcuni Alcuni scheletri scheletri a 5 a 5 atomi atomi di di carbonio carbonio
CC C
C
C CC C C
C
CC C C
C
C C
C C
C
C C
C
C
C
C C
C C
C
C C
CC C C