Idrocarburi e isomeri – Spiegazione

Idrocarburi

Gli idrocarburi sono composti formati esclusivamente da atomi di idrogeno e di carbonio, e si suddividono in 3 categorie principali: alcani (saturi), alcheni e alchini (insaturi).

Per quanto riguarda i primi, l'atomo di carbonio forma 4 legami covalenti (quindi tutti semplici) con altri atomi di idrogeno, e si definiscono “saturi” proprio perché si raggiunge il massimo numero di legami possibili da formare. La formula grezza di ognuno è la seguente C (n) H(2n + 2). I più importanti sono metano, etano, propano e butano; per i successivi si usano i prefissi greci (pentano, esano, ettano, ottano ecc.).

Ne esistono alcuni che formano catene ad anello, denominati “cicloalcani”; in questo caso però la formula cambia, perché quando si chiude l'anello si perdono 2 atomi di idrogeno, quindi si avrà: C (n) H(2n).

Quanto alle altre due tipologie, alcheni e alchini, esse vengono definite “idrocarburi insaturi”, perché in esse il carbonio forma al massimo 3 legami, e non raggiunge quindi il suo numero massimo (4).

Per gli alcheni, si formano 3 legami covalenti tra idrogeno e carbonio, di cui uno doppio, mentre per gli alchini i legami si riducono a due, di cui uno triplo. La formula grezza generale per gli alcheni è uguale a quella dei cicloalcani, quindi C (n) H(2n), mentre per quanto riguarda gli alchini si ha C (n) H(2n-2).

Le tipologie più importanti di alcheni sono eteno, propeno e buteno, mentre per gli alchini sono etino, propino e butino.

Isomeri

Prima di iniziare elencando le caratteristiche degli isomeri e “andare al sodo”, è bene ricordare la differenza tra formula grezza e formula di struttura, con la prima che potrebbe essere definita “superficiale” e la seconda già più particolareggiata (e per questo molto più utilizzata). Gli isomeri rappresentano l'esempio perfetto che dimostra la poca utilità della formula grezza.

Infatti, essi rappresentano molecole (o composti) con la stessa formula grezza ma con una struttura diversa (isomeri di struttura) oppure molecole che occupano posizioni diverse nello spazio (stereoisomeri). Quanto ai primi, possiamo ricondurci alle catene carboniose, con una ramificata e una lineare, per esempio. Per rendere ancora meglio l'idea, possiamo anche pensare alla pizza: se ne prendiamo 2, sappiamo che avranno circa lo stesso impasto (formula grezza) ma avranno guarnizioni differenti (formula di struttura).

Questo, a livello chimico-fisico, comporta differenti proprietà; inoltre, a catene più lunghe corrispondono maggiori possibilità di incappare in isomeri.

Per quanto riguarda gli stereoisomeri, invece, la principale tipologia è formata dai cosiddetti “enantiomeri”, ossia oggetti speculari che non sono sovrapponibili. Il classico esempio è fornito dalle mani: sembrano uguali, ma se proviamo a sovrapporle, osserviamo che non è possibile.

Lo stesso vale anche per le conchiglie e le chiavi; tutti questi oggetti si chiamano oggetti chirali, sono privi di asse di simmetria e molto spesso presentano un centro chirale formato da un atomo di carbonio. Infine, questi isomeri presentano proprietà chimico-fisiche uguali, ma proprietà biologiche differenti.