Concetti Chiave
- La chimica organica si focalizza sui composti del carbonio, elemento chimicamente prevalente sulla Terra con milioni di composti.
- Nel 1828, Friedrich Wohler sintetizzò per la prima volta l'urea, dimostrando che i composti organici possono essere creati artificialmente.
- Il carbonio forma legami covalenti grazie alla sua elettronegatività intermedia, permettendo la creazione di legami semplici, doppi e tripli con altri elementi come H, O, N, S e P.
- L'atomo di carbonio può formare quattro legami covalenti grazie ai suoi quattro elettroni esterni, con un numero di ossidazione tra +4 e -4.
- I composti organici si rappresentano con diverse formule: di Luiss, razionali, condensate e topologiche, ognuna evidenziando diversi aspetti strutturali.
Indice
Chimica organica e le caratteristiche dell'atomo di carbonio
La chimica organica è la chimica dei composti del carbonio. Il carbonio, infatti, è l'elemento più diffuso sulla terra dal punto di vista chimico, tanto che esistono milioni di composti del carbonio.
Prima dell'800 gli scienziati pensavano che i composti organici avessero origine naturale ma in seguito, nel 1828, il chimico tedesco Friedrich Wohler riuscì ad ottenere per sintesi l'urea, CO(NH₂)₂, che è un composto organico presente in soluzione nell'urina.
Gli elementi più rilevanti nei composti del carbonio sono (oltre al carbonio): idrogeno (H), ossigeno(O), azoto(N), zolfo(S) e fosforo(P). La maggior parte di questi elementi sono tutti vicini (tranne H che ha un elettrone al livello energetico esterno) e hanno tutti piccoli raggi atomici ed i valori delle elettronegatività sono molto simili. Il carbonio grazie alla sua posizione intermedia ed il valore dell'elettronegatività intermedia, tende a raggiungere l'elettronegatività formano legami covalenti con gli altri atomi. Tra C, N e O si formano legami semplici o doppi. E tra C e N si formano anche legami tripli. Questi legami sono molto forti e più stabili e aumentano i valori di ossidazione o positivi o negativi.
Le caratteristiche dell'atomo di carbonio
L'atomo di carbonio è l'unico nella tavola periodica che è in grado di formare infinite molecole costituite da un numero molto variabile di atomi. Alcune sue caratteristiche più importanti sono: la presenza di 4 elettroni spiati nel livello energetico esterno dove si formano 4 legami covalenti con gli altri atomi e il numero di ossidazione compreso tra +4 e -4. Importante è anche il suo valore medio dell'elettronegatività (2,5) grazie al quale né perde e né acquista elettroni, ma li condivide solo. Inoltre il raggio atomico è 77pm e quindi può formare legami semplici, doppi e tripli e ha la tendenza a concatenarsi poiché non presenta doppietti elettronici liberi.
I composti organi si possono presentarsi con 4 diverse formule. La formula di Luiss (che evidenzia i legami chimici tra gli atomi della molecola), formula razionale (che evidenzia i legami tra carbonio ed ossigeno), formule condensate ( come CO(NH₂)₂) e formule topologiche come mostra l'immagine allegato.
Domande da interrogazione
- Qual è l'importanza del carbonio nella chimica organica?
- Come ha contribuito Friedrich Wohler alla comprensione dei composti organici?
- Quali sono le caratteristiche uniche dell'atomo di carbonio?
Il carbonio è fondamentale nella chimica organica poiché è l'elemento più diffuso sulla terra dal punto di vista chimico, formando milioni di composti. La sua capacità di formare legami covalenti con altri atomi lo rende centrale nella struttura dei composti organici.
Friedrich Wohler ha dimostrato che i composti organici possono essere sintetizzati artificialmente, ottenendo l'urea da un composto inorganico nel 1828, sfidando l'idea che i composti organici avessero solo origine naturale.
L'atomo di carbonio può formare infinite molecole grazie ai suoi 4 elettroni nel livello energetico esterno, permettendo la formazione di legami covalenti. Ha un valore medio di elettronegatività di 2,5, un raggio atomico di 77pm, e può formare legami semplici, doppi e tripli, senza doppietti elettronici liberi.
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