Chimica organica percorso di recupero e ripasso Alcani, isomeria

Esercizi Assegnare il nome ai seguenti alcani CH2 - CH3 CH3 - CH – CH – CH2 – CH2 – CH - CH – CH2 – CH2 - CH3 | CH3 CH2 - CH3 CH3 - C – CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 | CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH – CH – CH2 – CH2 - CH3 CH3 | C - CH3 CH3 -

6-ter-butil-2,7-dimetildodecano Dal nome alla formula Dato il nome è possibile risalire alla formula di un alcano? Disegnare la struttura del 6-ter-butil-2,7-dimetildodecano Disegnare la struttura principale (12 atomi di carbonio) Individuare le posizioni delle ramificazioni Inserire i gruppi alchilici corretti Disegna le strutture dei seguenti alcani 2,2,4-trimetilottano 5-ter-butil-3-metildecano

Nomi dei cicloalcani Le regole sono simili a quelle degli alcani La catena principale è quella dell’anello 1 2 1,2-dimetil ciclopentano 1 2 3 4 1-etil-4-metil cicloesano 1 1-propil-1-isopropil ciclobutano

Gruppi cicloalchilici

Esercizi Scrivere i nomi dei seguenti composti propilciclopropano etilciclobutano cicloesilcicloesano isopropilciclopentano

Dai nomi le strutture Disegna le strutture dei seguenti composti isopropilciclopentano n-butilciclobutano isopropilcicloesano etilciclobutano

Proprietà fisiche Stati fisici alcani C1-C4 C5-C15 C16- cicloalcani Il punto di ebollizione degli alcani cresce con regolarità all’aumentare del peso molecolare Mai però fondono al di sopra dei 100 °C Stati fisici gas liquido solido alcani C1-C4 C5-C15 C16- cicloalcani C3-C4 C5-C9 C10- Vasellina e paraffina sono miscele di idrocarburi solidi ad alto peso molecolare

Fusione e solidificazione Il punto di ebollizione diminuisce con la ramificazione Il punto di fusione diminuisce con la ramificazione T pentano p.f. –129,7 p.e. 36,1 2-metilbutano p.e. 29,7 p.f. –160

Densità relativa Sale anche la densità relativa con il peso molecolare Da 0,416 g/ml per il metano A 0,79 g/ml per l’eicosano (C20) Tutti gli idrocarburi sono sostanze apolari e come tali non si sciolgono in acqua ma in solventi polari o costituiscono essi stessi buoni solventi apolari

Proprietà chimiche Gli alcani sono anche chiamati genericamente paraffine (parum affinis) Si intende una scarsa reattività (affinità) con i più aggressivi acidi e basi inorganici Anche i cicloalcani hanno proprietà simili agli alcani Le reazioni tipiche sono Alogenazione Combustione

Alogenazione Reagiscono principalmente il cloro ed il bromo e in presenza di luce Tra metano e cloro possiamo rappresentare: CH4 + Cl2  CH3 – Cl + H – Cl La reazione porta alla formazione di un alogenuro alchilico (cloruro di metile) Avviene in presenza della luce luce

Reazione radicalica Cl - Cl Cl. .Cl Cl - Cl La reazione è di tipo radicalico e il processo avviene in 3 stadi Inizio Propagazione Terminazione Un radicale è una specie atomica o un gruppo molecolare che possiede un elettrone spaiato I radicali si ottengono per rottura omolitica di un legame

Cl2  2 Cl. (radicali liberi) Inizio di reazione Avviene quando le radiazioni UV provocano una omolisi di un legame (apolare) Gli alogeni sono più sensibili di altri a questo tipo di azione (specie il cloro) Cl2  2 Cl. (radicali liberi) Bastano pochi radicali per innescare la reazione poiché la fase di propagazione si autoalimenta

Propagazione a catena Un radicale cloro reagisce con una molecola di metano per dare acido cloridrico e un nuovo radicale (radicale metilico) Cl. + HCH3  HCl + .CH3 Il radicale metilico reagisce con una molecola di cloro formando il cloruro di metile e un radicale cloro che può essere utilizzato per una nuova fase .CH3 + Cl2  ClCH3 + Cl.

Terminazione di catena Quando due radicali liberi di qualsiasi tipo si incontrano la catena di reazione si interrompe Cl. + Cl.  Cl2 Cl. + .CH3 ClCH3 .CH3 + .CH3  CH3CH3

Considerazioni L’alogenazione non si ferma mai ad una monosostituzione ma prosegue fino a sostituire tutti gli idrogeni a disposizione CH4 + Cl2  CH3 – Cl + CH2 – Cl2 + CH – Cl3 + CCl4 + H – Cl Cloruro di metile Dicloro metano Cloroformio Tetracloruro di carbonio

Stabilità dei radicali Il fatto appena descritto è spiegato considerando che i radicali terziari si formano più facilmente dei secondari e questi più facilmente dei primari Terziario > secondario > primario Quindi l’alogeno attaccherà preferenzialmente il radicale terziario

Un esempio Il bromo è molto selettivo e preferisce attaccare l’idrogeno sul carbonio terziario (99%) rispetto al primario (1%)

Combustione Alcani e cicloalcani sono combustibili La reazione è importante per la produzione di energia L’equazione generale per gli alcani è: CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2  nCO2 + (n+1)H2O + Q L’equazione generale per i cicloalcani è: CnH2n + (3n)/2 O2  nCO2 + (n)H2O + Q

Fine Alcani, isomeria