Riassunti VERIFICATO
Composti organici: gli alcani
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Di cosa parla
- Definizione e Classificazione: Gli alcani sono idrocarburi costituiti solo da atomi di carbonio e idrogeno, con formula generale CnH2n+2. Sono idrocarburi saturi, contenenti solo legami singoli, e rientrano nella categoria degli alifatici.
- Isomeri Costituzionali: Molecole con la stessa formula molecolare ma diversa formula di struttura, come il butano e l'isobutano.
- Nomenclatura degli Alcani: I nomi terminano in "-ano" e iniziano con un prefisso che indica il numero di atomi di carbonio (es. Metano, Etano). Per gli alcani ramificati, si identifica la catena principale più lunga e i sostituenti sono nominati con desinenza "-ile" (es. metile). Le regole includono la numerazione per attribuire il numero minore ai sostituenti e l'ordine alfabetico per sostituenti diversi (es. 3-etil-5-metilesano).
- Classificazione degli Atomi di Carbonio: Gli atomi di carbonio possono essere primari, secondari, terziari o quaternari in base al numero di altri atomi di carbonio a cui sono legati.
- Origine degli Alcani: Le principali fonti sono il petrolio e il gas naturale, che vengono separati tramite distillazione frazionata.
- Cicloalcani: Idrocarburi con atomi di carbonio uniti a formare un anello, con formula CnH2n. La nomenclatura prevede il prefisso "ciclo-" (es. ciclopropano, cicloesano).
- Conformazioni Molecolari: Negli alcani, la rotazione libera intorno ai legami C-C permette infinite conformazioni; la più stabile è quella con i sostituenti più lontani. Nei cicloalcani (con più di tre atomi di carbonio), le conformazioni non planari sono favorite. Il cicloesano adotta la conformazione a sedia, più stabile, con i sostituenti preferibilmente in posizione equatoriale.
- Isomeria cis-trans nei Cicloalcani: Si verifica quando ci sono sostituenti su almeno due atomi di carbonio nell'anello. Gli isomeri cis-trans hanno la stessa formula molecolare e connettività, ma differiscono per l'orientazione spaziale (cis: stessi lato; trans: lati opposti). Sono stereoisomeri.
- Proprietà Fisiche:
- Apolarità: I legami C-H sono poco polari, rendendo gli alcani molecole apolari con deboli forze di dispersione di London.
- Punti di Fusione ed Ebollizione: Aumentano con il peso molecolare. Gli isomeri ramificati hanno punti di ebollizione inferiori rispetto agli alcani lineari corrispondenti, a causa della minore superficie di contatto e delle più deboli forze di London.
- Stati Fisici: C1-C4 sono gas, C5-C17 liquidi, >C18 solidi cerosi a temperatura ambiente.
- Solubilità: Insolubili in acqua (non formano legami idrogeno), solubili in altri alcani e solventi organici apolari.
- Densità: Meno densi dell'acqua, galleggiano.
- Reazioni degli Alcani:
- Bassa reattività a causa della loro apolarità e dei forti legami sigma.
- Combustione: Reazione con l'ossigeno, fondamentale come fonte di energia.
- Alogenazione: Reazione di sostituzione con alogeni (cloro, bromo) sotto calore o luce.