Chimica organica
percorso di recupero e ripasso
Alcani, isomeria
Esercizi
Assegnare il nome ai seguenti alcani
CH2 - CH3
CH3
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CH3 - CH – CH – CH2 – CH2 – CH - CH – CH2 – CH2 - CH3
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CH3
CH3
CH3
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CH3 - C – CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
| |
CH3
CH3CH3
|
CH3 - C - CH3
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CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH – CH – CH2 – CH2 - CH3
|
|
CH3 CH3
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
1.
2.
3.
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
CH3
1
C2H5
1,2-dimetil ciclopentano
2
CH3
H3C
CH3
1
CH
C3H7
1
2
4
3
1-etil-4-metil cicloesano
CH3
1-propil-1-isopropil ciclobutano
Gruppi cicloalchilici
ciclopropile
ciclobutile
cicloesile
ciclopentile
Esercizi
Scrivere i nomi dei seguenti composti
CH2CH2CH3
propilciclopropano
CH2CH3
etilciclobutano
CH3
CH
H3C
isopropilciclopentano
cicloesilcicloesano
Dai nomi le strutture
Disegna le strutture dei seguenti
composti
1
1.
2.
3.
4.
CH3
CH
isopropilciclopentano
n-butilciclobutano
isopropilcicloesano
etilciclobutano
CH3
2
CH2CH2CH2CH3
3
4
CH3
CH2
CH3
CH
CH3
Proprietà fisiche
Il punto di ebollizione degli alcani cresce con
regolarità all’aumentare del peso molecolare
Mai però fondono al di sopra dei 100 °C
Stati
gas
liquido
alcani
C1-C4
C5-C15 C16-
cicloalcani
C3-C4
C5-C9
fisici
solido
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
CH3CH2CH2CH2CH3
2-metilbutano
H3C
H
C
CH3
H2
C
CH3
p.f. –129,7
p.f. –160
p.e. 36,1
p.e. 29,7
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:
luce
CH4 + Cl2  CH3 – Cl + H – Cl
La reazione porta alla formazione di un
alogenuro alchilico (cloruro di metile)
Avviene in presenza della luce
Reazione radicalica
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
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
1. Un radicale cloro reagisce con una
molecola di metano per dare acido
cloridrico e un nuovo radicale (radicale
metilico)
Cl. + HCH3  HCl + .CH3
2. 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
.CH + Cl  ClCH + Cl.
3
2
3
Terminazione di catena
Quando due radicali liberi di qualsiasi
tipo si incontrano la catena di reazione
si interrompe
Cl. + Cl.  Cl2
Cl. + .CH3 ClCH3
.CH + .CH  CH CH
3
3
3
3
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
Cloroformi
o
Tetraclorur
o 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
R
R
R
R
C
H
R
H
C
H
C
R
Terziario > secondario > primario
Quindi l’alogeno attaccherà
preferenzialmente il radicale terziario
Un esempio
H3C
H
Br
H
C
CH3
+ Br2
luce
CH2
H
2-metilpropano
luce
H
H3C
Br
H3C
C
CH3 + HBr
CH2
1-bromo-2-metilpropano (1%)
C
CH3 + HBr
CH2
2-bromo-2-metilpropano (99%)
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