Concetti Chiave
- Il metano è il più semplice degli alcani, con struttura tetraedrica, angoli di 109.5° e ibridazione sp3.
- Gli alcani formano una serie omologa dove ogni termine differisce dal precedente di un'unità CH2.
- Le formule per rappresentare gli idrocarburi includono quelle bidimensionali e condensate, con atomi di carbonio ai vertici.
- I cicloalcani, come il cicloesano, derivano dalla chiusura delle molecole e la perdita di due atomi di idrogeno.
- Il cicloesano può assumere la conformazione a sedia, più stabile, o a barca, meno stabile, con idrogeni disposti assialmente o equatorialmente.
Gli alcani (CH3=gruppo metilico)
Il più semplice degli alcani è il metano (CH4). La sua struttura tetraedrica presenta angoli di legame di 109.5°, legami σ e ovviamente ibridazione sp3. Gli altri alcani aggiungono atomi di carbonio ed ovviamente se gli atomi di carbonio si legano tra loro non potranno più legarsi a 4 atomi di idrogeno. L’etano, contenente due atomi di C, permette a tutti e due questi atomi di legarsi con 3 atomi di H ciascuno. Nel propano invece, che consta di tre C, quello centrale potrà legarsi soltanto con due H. Il butano ha quattro C e due si legano con due H: per questa ha un gruppo CH2 in più. Tutti questi composti sono sequenza di una serie omologa, serie in cui ciascun termine differisce dal precedente di una unità costante. La formula generale della serie omologa degli alcani è CnH2n+2 dove n è un numero intero.
Per rappresentare gli idrocarburi esistono diverse formule, le più comuni sono quelle bidimensionali perché più semplici delle tetraedriche, poi abbiamo quelle condensate (CH,ecc.), oppure la rappresentazione in cui gli atomi di idrogeni sono sottintesi e gli atomi di carbonio stanno ai vertici.
La catena di atomi può inoltre torcersi, aggrovigliarsi e raggomitolarsi in base ai movimenti che fa l’atomo di chiusura o di apertura che trascina con sè tutto il resto.
Cicloalcani
A partire dal propano le molecole tendono a chiudersi, formando i cicloalcani: la chiusura della molecola comporta la perdita di due idrogeni (uno per ciascuno dei due atomi di carbonio che devono unirsi tra loro): la formula generale dei cicloalcani è pertanto CnH2n Per rappresentare i cicloalcani nella formula segmentata si usano i poligoni regolari: ciascun vertice corrisponde al gruppo CH2 I cicloalcani non hanno struttura planare. La struttura dei cicloalcani più interessante è quella del cicloesano, che può assumere la conformazione a sedia, più stabile, o a barca, meno stabile. Nella conformazione a sedia gli atomi di idrogeno si possono disporre in maniera assiale, ossia parallela all’asse della molecola, o in maniera equatoriale, a raggiera intorno al perimetro della molecola.
Domande da interrogazione
- Qual è la struttura e la formula generale degli alcani?
- Come si differenziano i cicloalcani dagli alcani?
- Quali sono le rappresentazioni comuni per gli idrocarburi?
Gli alcani hanno una struttura tetraedrica con angoli di legame di 109.5° e ibridazione sp3. La formula generale è CnH2n+2, dove n è un numero intero.
I cicloalcani si formano a partire dal propano e comportano la chiusura della molecola con la perdita di due idrogeni, avendo la formula generale CnH2n. La loro struttura non è planare e possono assumere conformazioni diverse, come quella a sedia o a barca.
Gli idrocarburi possono essere rappresentati con formule bidimensionali, condensate o con atomi di idrogeno sottintesi e atomi di carbonio ai vertici. I cicloalcani sono spesso rappresentati con poligoni regolari.
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