TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

Idrogeno = 1 legame H

Ossigeno = 2 legami OAzoto = 3 legami N

Carbonio = 4 legami C

Questi sono gli atomi che intervengono maggiormente nelle reazioni che tratteremo nella chimica organica. Elettronegatività: fluoro = 4.1

ossigeno = 3.5azoto = 3.1cloro = 2.9

carbonio = 2.5idrogeno = 2.1

Elettronegatività:tendenza di un atomo coinvolto in un legame covalente a spostare gli elettroni di legame su di sé.

La chimica organica è detta anche chimica del carbonio. Tale elemento appartiene al gruppo IVA della tavola periodica e ha struttura elettronica esterna 2s22p2; ciò fa si che il carbonio sia tetravalente (formi cioè sempre a quattro legami). L’atomo di carbonio nei composti organici può essere detto primario, secondario, terziario o quaternario a seconda del numero di altri atomi di carbonio con cui è legato.

atomo di carbonio SECONDARIO

atomo di carbonio QUATERNARIO

atomo di carbonio TERZIARIO

atomo di carbonio PRIMARIO

Carbonio: Z= 6, appartiene al IV gruppo quindi 4e- sul guscio più esterno di valenza. Configurazione elettronica 1s2 2s2 2p2

sp3

sp2

sp

TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

Ibridazione sp3 del carbonio

Un orbitale 2s e tre orbitali 2p formano quattro orbitali sp3. Geometria tetraedrica; angoli di 109°; legami singoli esempio: metano CH4

ALCANI

Solo legami C-C. Molecole tetraedriche con angoli di 109° in corrispondenza dei legami C-C e C-H. E’consentita la rotazione intorno ai legami.Carbonio ibridato sp3

Reazioni di sostituzione.

ALTRI ISOMERI DI STRUTTURA…….

Carbonio: Z= 6, appartiene al IV gruppo quindi 4e- sul guscio più esterno di valenza. Configurazione elettronica 1s2 2s2 2p2

sp3

sp2

sp

Ibridazione sp2 del carbonio

Un orbitale 2s e due orbitali 2p formano tre orbitali sp2. Geometria trigonale; angoli di 120°; legame doppio. esempio: etene (etilene) CH2 CH2

NB nella figura sottostante gli orbitali di colore grigio sono quelli ibridi e creano i legami più forti

ALCHENIAlmeno un doppio legame.

Molecole planari in corrispondenza del doppio legame C=C.

Angoli di 120° tra doppio legame e legame singolo. Carbonio ibridato sp2

Reazioni di addizione al doppio legame

Carbonio: Z= 6, appartiene al IV gruppo quindi 4e- sul guscio più esterno di valenza. Configurazione elettronica 1s2 2s2 2p2

sp3

sp2

sp

Ibridazione sp del carbonio

Un orbitale 2s e un orbitale 2p formano due orbitali sp. Geometria planare; angoli di 180°; legame triplo esempio: etino (acetilene) CH CH

ALCHINI

- Almeno un triplo legame C≡C- Molecole lineari in corrispondenza del triplo legame C≡C. - Angoli di 180° tra triplo legame e legame singolo. - Carbonio ibridato sp- Reazioni di addizione al triplo legame

ALCHINI

Alcheni e alchini danno reazioni di addizione con rottura di un legame

198 kcal/mole1,21 ÅTriplo C-C

146 kcal/mole1,34 ÅDoppio C-C

104 kcal/mole1,10 ÅSemplice C-H

88 kcal/mole1,53 ÅSemplice C-C

forzalunghezzatipo di legame

IDROCARBURI

-Costituiti solo da atomi di carbonio e di idrogeno (il legame C-H non è polarizzato)

-ALCANI: solo legami singoli C-C (metano, etano, propano, butano) desinenza –ANO molecole tetraedriche angoli di 109°

-ALCHENI: almeno un doppio legame C=C (etene, propene, 1-butene, 2-butene) (isomeria cis-trans); desinenza –ENE; molecole planari angoli di 120°

-ALCHINI: almeno un triplo legame C≡C (etino, propino) molecole lineari angoli di 180°

- Possono essere lineari, ramificati, ciclici, aromatici.

Il nome convenzionale degli alcoli alifatici si costruisceaggiungendo la desinenza -olo al nome dell’idrocarburo.

metanolo etanoloalcole metilicoCH3-OH

alcole etilicoCH3-CH2-OH

C OH

H

H

H

C

H

H

H

C

H

H

OH C

H

C

H

C

H

H

OHH

H

H1-propanoloalcole n-propilicoCH3-CH2-CH2-OH

C

H

C

O

C

H

H

HH

H

H

H2-propanoloalcole isopropilico

C

CH2

OH

CH3

H3C CH3

2-metil-2-butanoloalcole isobutilico terziario

alcoli primarialcoli primari

alcolealcolesecondariosecondario

alcolealcoleterziarioterziario

1,2-etandiologlicole etilenico 1,2,3-propantriolo

glicerolo

C OH

C

H

H

OH

H

HC OH

C

H

H

OH

C

H

H

H OH

CH2-OH

CH2-OHCH2-OH

CH-OH

CH2-OH

Gli alcoli a lunga catena non Gli alcoli a lunga catena non sono solubili in acqua sono solubili in acqua

CH3-CH2-OH etanolo

CH3-(CH2)9-CH3-OH undecanolo

OHH

C

H

H3C OH H

H

O

OH

H

H

Leg. idrogeno

CC

OH

H

O

OH

H

HH

HHHHH

H H HH

H H H H H

HHHH

H

HO

H H

H H

Leg. idrogeno

Etanale

C

OH

H H

C HH

H

C

C H

H

H

HOCr2O7

-- (H+)

Cr+++

EtanoloCH3-CH2-OH

Ossidante (O2)

Propanone(acetone)

MnO4- (H+)

Mn++

CH3

C

CH3

H OH C OH3C

H3C

2-propanolo

Ossidante (O2)

Ossidazione completa di un alcol primario

O OH

C

H C H

HEtanaleCH3-COH

OX

Acido etanoico (ac.Acetico)CH3-COOH

Etanale

C

OH

H H

C HH

H

C

C H

H

H

HOCr2O7

-- (H+)

Cr+++

EtanoloCH3-CH2-OH

Ossidante (O2)

CH3COOH CH3OH CH3COOCH3 H2OH+

estere

Un alcol può reagire con un acido carbossilico e con la perdita di molecola d’acqua originare un estere

Gli ALCOLI reagiscono con le ALDEIDI per formare i semiacetali.In eccesso di alcol i semiacetali reagiscono e formano gli acetali. Questa reazione avviene anche fra ALCOLI e CHETONI. In questo caso si formano prima semichetali e poi chetali

O O-H

CH3-C-H + CH3-CH2-OH CH3-C-O-CH2-CH3

HALDEIDE ALCOL SEMIACETALE

O-H O-CH2-CH3

CH3-C-O-CH2-CH3+ CH3-CH2-OH CH3-C-O-CH2-CH3 + H2O

H HSEMIACETALE ALCOL ACETALE

O O

CH3-C-H CH3-C-RAldeide Chetone

Questa reazione avviene anche nella ciclizzazione interna degli zuccheri che sono poli-idrossi-aldeidi o poli-idrossi-chetoni

TIOLI

Sono caratterizzati dal gruppo funzionale -SH e sono i composti più importanti contenenti l’elemento zolfo. Il nome deriva da quello del gruppo legante l’atomo di zolfo.

CH3-CH2-SH etiltiolo (o etantiolo)

ETERISono caratterizzati dal gruppo funzionale –O- , e possono essere considerati composti derivati dall’acqua per sostituzione dei due atomi di H con 2 gruppi alchilici Il nome degli eteri deriva da quello dei due gruppi legati all’atomo di ossigeno.

CH3-CH2-OH + CH3-CH2-OH CH3-CH2-O-CH2-CH3 + H2Odietil etere

COOHCCH2

CH2

CNHCCNHCH2

COOH

O

O

HS CH2 H

NH2HCOOHCH2

NHCCNHCCH2

CH2

CCOOH

HH2N

H CH2 SHO

O

H

H2N-C-COOH cisteina

SH

COOH

CH2

NH

C

C

NH

C

CH2

CH2

C

COOH

HH2N

H CH2 S

O

O

S

H NH2

HCH2

O

O

COOH

CH2

NH

C

C

NH

C

CH2

CH2

C

COOH

2H+ 2e-

PONTE DISOLFURO

H2 O

C

O

OHH3C H2C CH3HS+

C

O

H3C H2C CH3S

Allo stesso modo, un tioalcol può reagire con un acido carbossilico con la perdita di molecola d’acqua. In questo caso si forma un tioestere

ALDEIDI E CHETONI sono caratterizzati dal gruppo carbonilico o carbonile C=O prendono il nome dal corrispondente idrocarburo

Nelle aldeidi si sostituisce al suffisso “-o” dell’alcano con lo stesso numero di atomi di carbonio con il suffisso “-ale”, oppure si utilizza la locuzione aldeide…….ica. Per esempio dal metano (CH4) deriva il metanale o aldeide metanoica HCHO (nome comune, aldeide formica)Nei chetoni si sostituisce al suffisso “-o” dell’alcano con lo stesso numero di atomi di carbonio con il suffisso “-one” ; spesso si utilizza un nome che ricorda la provenienza del composto. Per esempio dal propano (CH3-CH2-CH3) deriva il propanone detto anche dimetilchetone perché presenta due metili legati al carbonile.

H

3HC C H

H

H

3HC C OH

H

H

H C H

H

O C O

3HC

3HC C O

H

3HC C O

3HC

3HC C OH

H

OH

3HC C O

La somma algebrica dei n. di ossidazione in un composto è pari alla carica del composto. È ZERO se il composto è neutro.Elettronegatività: Fluoro>Ossigeno>Azoto (N) e Cloro>Carbonio>Idrogeno (H)>Sodio (Na)

Definizione: Il numero di ossidazione è "la carica che assumerebbe un elemento in un composto, se si assegnassero gli elettroni di legame all'elemento più elettronegativo"

L'uso della definizione per determinare i numeri di ossidazione, oltre che la conoscenza della configurazione elettronica esterna dell'elemento, implica ovviamente la conoscenza della formula di struttura del composto.Se non si conosce la formula (o non si ricorda la configurazione elettronica), alcune semplici regolette possono ovviare alle nostre lacune. Ogni elemento allo stato elementare ha no. di ossidazione ZERO

Il Fluoro ha sempre no. di ox -1 (è il più elettronegativo di tutti). L'Ossigeno ha sempre no. di ox -2, tranne che nei perossidi (-1) (H2O2) e nei

superossodi (-1/2)Perossidi: Composti che contengono il gruppo perossido -O-O-Superossidi: Composti che contengono lo ione superossido O2-

L'Idrogeno ha sempre no. di ox +1, tranne che negli idruri ionici (-1)idruri ionici: Composti binari contenenti H e un metallo (Na, K)

La somma algebrica dei n. di ossidazione in un composto è pari alla carica del composto. È ZERO se il composto è neutro.

Elettronegatività: Fluoro>Ossigeno>Azoto (N) e Cloro>Carbonio>Idrogeno (H)>Sodio (Na)