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IDROCARBURI
alifa.ci aroma.ci
insaturi
alcani alcheni alchini
saturi
cicloalcani
Compos. contenen. soltanto C e H
Formula: CnH2n+2
Alcani
n=1 : CH4 metano
n=2 : C2H6 etano
n=3 : C3H8 propano
N=4 : C4H10 butano
Nome: prefisso+ano
Rappresentazione degli alcani
Modello a sfere e bastoncini
Formula Molecolare (Formula Bruta)
C3H8 C4H10
Formula di StruOura HCH CH
H
HCH
HH
HCH CH
H
HCH
HCH
HH
Formula di StruOura Concisa CH3-‐CH2-‐CH3 CH3-‐CH2-‐CH2-‐CH3
Formula a linee e angoli
carbonio
ISOMERIA COSTITUZIONALE
Isomeri cos.tuzionali : compos. aven. stessa Formula Molecolare ma differente Formula di StruAura
Esempi:
C2H6OHCHH
O CH
HH
HCHH
C O HH
H
N CO
CH
HH
HH H C
NCH
HO H
H
C CH
NH
HO
HH
HC2H5NO
C2H6O2 C C C O OH
HH
CH
HH
OHH
H
OHH
HC C
OHOH
H
HH
HC O CH
HH
OHH
H
Isomeria cos.tuzionale degli alcani
HCH CH
H
HCH
HCH
HH CH3-‐CH2-‐CH2-‐CH3
HCH CH H
CH
HH
CH
HH
H3C-CH-CH3CH3
H3C-‐CH2-‐CH2-‐CH2-‐CH3 H3C-CH-CH2CH3
CH2CCH3
CH3CH3H3C
NB: con l’aumentare del numero di atomi carbonio il numero degli isomeri cos.tuzionali aumenta ver.ginosamente.
C4H10
C5H12
Classificazione degli atomi di carbonio
Alcani Formula: CnH2n+2
catena lineare catena ramificata
CH3-‐CH2-‐CH2-‐CH3 H3C-CH-CH3CH3
H3C-CH-CH2CH3
CH2H3C-‐CH2-‐CH2-‐CH2-‐CH3
CCH3
CH3CH3H3C
isobutano n-‐butano
n-‐pentano isopentano
neopentano
NOMENCLATURA degli ALCANI ① Individuare la catena base cioè la catena più lunga (senza le
ramificazioni). Questa darà il nome dell’alcano. ② Numerare la catena in maniera da dare il numero più basso al sos.tuente
incontrato per primo. ③ Assegnare ai sos.tuen. il nome ed il numero corrispondente al carbonio
della catena a cui esso è legato. ④ Nel caso di sos.tuen. in posizioni equivalen., dare la priorità al
sos.tuente che viene prima in ordine alfabe.co. ⑤ Raggruppare i sos.tuen. uguali meOendo davan. al nome il prefisso che
indica il loro numero (di-‐, tri-‐ tetra-‐ pento-‐ esa-‐ ecc ecc) ⑥ Scrivere il nome finale meOendo i sos.tuen. in ordine alfabe.co.
ATT: i prefissi (di-‐, tri-‐ tetra-‐ iso-‐, t-‐, sec-‐) non alfabe.zzano!!!
ISOMERIA CONFORMAZIONALE L’insieme di tuOe le differen. disposizioni spaziali degli atomi che si possono oOenere per semplice rotazione intorno ad un legame σ prendono il nome di conformeri.
Nel caso degli alcani a catena aperta la rotazione intorno al legame C-‐C è completa (360°). I vari conformeri vengono anche chiama. rotameri.
Le barriere energe.che per passare da un conformero all’altro sono piuOosto basse
Sfalsata (minimo di energia)
Eclissata (massimo di energia)
3kcal/mol
La differenza di energia tra le due conformazioni è dovuta alla
Tensione Torsionale
PROIEZIONI DI NEWMANN
STRUTTURE A CAVALLETTO
STRUTTURE CON I CUNEI
CONFORMAZIONI DEL BUTANO
ANTI GAUCHE
Tensione Sterica interazione repulsiva che interviene quando la distanza fra i due gruppi è inferiore al loro inferiore al loro raggio di van der Waals.
La conformazione gauche del butano ha un’energia superiore a quella della conformazione an. a causa della Tensione sterica fra i due gruppi me.lici
CH3
H H
CH3HH
H
CH3H
H
CH3H
H H
CH3
CH3H
H
Il legame C-‐H è poco polare
Sono compos. apolari, insolubili in acqua, le forze intermolecolari sono deboli: FORZE di LONDON.
Pun. di ebollizione e pun. di fusione sono generalmente più bassi di quello di altri compos. aven. lo stesso PM.
Sono poco reanvi
I pun. di ebollizione e pun. di fusione aumentano con il numero di atomi di carbonio
A parità di atomi di carbonio, gli alcani ramifica. hanno pun. di ebollizione e di fusione più bassi: maggiore è la ramificazione minore sarà il p.e. ed il p.f.
Le Forze di London dipendono anche dalla forma molecolare (a parità di numero di elettroni).
p.e = 36°
p.e = 10°
n-‐pentano
2,3-‐dime.lpropano
°
La combus.one è una reazione ESOTERMICA, il calore che si libera ΔHc è il prodoOo più importante.
La stabilità rela.va degli alcani può essere dedoOa dal confronto fra i ΔHc
In generale, più un isomero è ramificato minore è il suo calore di combusKone
CnH2n+2 + O2 (eccesso) nCO2+ (n+1)H2O
OSSIDAZIONE DEGLI ALCANI (COMBUSTIONE)
5CO2 + 6H2O
n-‐pentano+802 2-‐me.l-‐butano+802
2,2-‐dime.lpropano+802 1.7 kcal/mol
3.3 kcal/mol
Entalpia
Formula: CnH2n Cicloalcani
CH3(CH2)mCH3 ΔH°c(-‐CH2-‐) ≈ -‐157.44 kcal/mol T= 298K; P= 1 bar)
i
Ciclopropano I legami sono tun eclissa. TENSIONE TORSIONALE
L’angolo fra gli assi di legame è 60°, assai lontano dal valore di 109.5° .pico di un carbonio ibridato sp3 TENSIONE ANGOLARE (parziale sovrapposizione gra gli ibridi)
I legami sono leggermente sfalsa. L’angolo di legame è 88°
La diminuzione dell’angolo da 90° (quadrato perfeOo) comporta un leggero aumento della tensione angolare che viene compensato dalla diminuzione di tensione torsionale
Ciclobutano
I legami assai più sfalsa. del ciclobutano L’angolo fra i gli assi di legame è 105°
La diminuzione dell’angolo da 108° (pentagono regolare) comporta un leggero aumento della tensione angolare che viene compensato dalla notevole diminuzione di tensione torsionale
Conformazione a “busta”
Ciclopentano
Cicloesano
CONFORMAZIONE A SEDIA Angoli di legame di 109.5° e legami completamente sfalsa.
H
H CH2
H
CH2HH
HH
H
Proiezione di Newman
LEGAMI ASSIALI -‐ LEGAMI EQUATORIALI
H
HH
H
HH
HH
H
H
H
H
EQUILIBRIO CONFORMAZIONALE NEL CICLOESANO
Conformazione a sedia Conformazione a barca Conformazione a sedia
Sollevare questo atomo di carbonio
Abbassare questo atomo di carbonio
H
HH
H
HH
HH
H
H
H
H
H
HH
H
HH
HH
H
H
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
HH
1 2 3
4 5 6
1
2 3
4
5 6 1
6 5
4 3 2
Più ingombrante è un sos.tuente più l’equilibrio è spostato verso il conformero in cui il sos.tuente si trova in posizione equatoriale. Nel caso del me.le la diff di energia è 1.74 kJ/mol
Interazione 1,3-‐diassiale
H
HH
H
HH
HCH3
H
H
H
H
H
H CH2H
CH2HH
HH
CH3
H
HH
CH3
HH
HH
H
H
H
H
H
H CH2H
CH2HCH3
HH
H
Equilibrio
ΔG° = 0 Keq = 1 [equatoriale] = [assiale] ΔG° < 0 Keq > 1 [equatoriale] > [assiale] ΔG° > 0 Keq < 1 [equatoriale] > [assiale]
R = 8.314472 J mol-‐1 K-‐1
R = 1.98722 cal mol-‐1 K-‐1 Keq = [equatoriale]
[assiale] Keq= e ΔG RT -‐ °
Nei cicli non è possibile una rotazione completa intorno al legame C-‐C
ISOMERIA CIS TRANS
Cl Cl
Cl Cl
Proiezione di HAWORTH
Cl
Cl
ClCl
TRANS
CIS
CH3 CH3H3C CH3
OH
CH3
CH3 H3C
OHH3C
1,2-‐dime.l-‐ciclopentano
3,5-‐dime.l-‐ciclopentanolo
CH3
CH3
CH3H3C1
2 3 4
5 6
1 2 3
4 6 5
H3C
CH31
2 3
4
5 6
H3C
CH3
1
2 3
4 5 6
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