Chimica organica - idrocarburi e fisica quantistica

FUNZIONI DI STATO TERMODINAMICHE

Entalpia (h) = AH > 0 => reazione endotermica (assorbe calore dall'ambiente durante il suo svolgimento); ma AH < 0 => reazione esotermica (cede calore all'ambiente durante il suo svolgimento).

Energia libera di Gibbs (g) = AG > 0 => reazione non spontanea (non procede spontaneamente nel verso in cui è scritta); ma AG < 0 => reazione spontanea (procede spontaneamente nel verso in cui è scritta); ma G = 0 => reazione in equilibrio.

ASPETTO CINETICO

Barriera energetica (Tempo di vita brevissimo) = *m e n sono determinati empiricamente e mi determinano l'ordine di reazione.

La Velocità di Reazione mi è data da come, nel tempo, varia la concentrazione dei reagenti o dei prodotti.

PROBLEMA CINETICO:

Le molecole dei reagenti hanno una certa E media che è più bassa del complesso attivato, quindi non tutte le molecole dei reagenti potranno fare "il salto" e passare ai prodotti.

prodotti, Maggiore è la barriera energetica, minore sarà il numero di molecole, nel tempo, che possono fare il salto, e di conseguenza sarà minore la velocità. Come faccio ad aumentare la velocità di reazione? È un equilibrio chimico, quindi utilizziamo il Principio di Le Chatelier:

1. Temperatura: aumentando l'energia dei reagenti, l'equilibrio di una reazione chimica viene perturbato, questo si sposterà verso i prodotti o i reagenti in modo tale da opporsi al cambiamento e ripristinare le nuove condizioni di equilibrio.
2. Con un Catalizzatore: cioè una sostanza che mette nell'ambiente di reazione, aumenta la velocità di reazione. Prodotto ionico

dell'Acqua Attraverso l'utilizzo di strumenti sufficientemente sensibili, si osserva che anche se in minima quantità, l'acqua conduce corrente elettrica. Nell'acqua infatti sono presenti degli ioni secondo la seguente reazione: Reazione di Autoionizzazione o autoprotolisi: è una reazione acido-base in cui una molecola di H2O si comporta da acido e un'altra molecola si comporta da base. Concentrazione prodotti = ionico dell'acqua "Prodotto Concentrazione reagenti" Come si vede dalla reazione di ionizzazione, da una molecola di H2O si ottiene uno ione H+ e uno ione OH-. Allora possiamo intuire che la concentrazione degli ioni H+ (ovvero degli ioni H3O+) è uguale a quella degli ioni OH-, quindi in si avrà: [H+] = [OH-] ovvero [H+]=10^(-7) Se in acqua (o nella soluzione acquosa), viene messo un acido, che dissociandosi fa aumentare la concentrazione di ioni H+, la concentrazione degli ioni OH-

diminuisce e allora avremo una[H+] > [OH-] ovvero [H+]>10^(-7)

Se in acqua (o nella soluzione acquosa), viene messa una sostanza che fa aumentare la concentrazione degli ioni OH- e diminuire quella degli H+, allora la sarà detta[H+] < [OH-] ovvero [H+]<10^(-7)

GENERALIFORMULE

pH

Il è l'unità di misura dell'acidità dei liquidi. Esso rappresenta la concentrazione degli ioni di idrogeno in una sostanza.

Teoria di Arrhenius

Acido = sostanza che se sciolta in acqua produce ioni H+;

Base = sostanza che se sciolta in acqua, produce ioni OH-; neutralizzazione di

Processo Sale+H2O=>base+Acido

Ma allora…

HCl => H+ + Cl-

NaOH => Na+ + OH-

HCl + NaOH => H2O + NaCl

Da dove viene lo ione OH-? Teoria di Bronsted & Lowry

Secondo la loro teoria, lo ione non viene "perso" ma "ceduto". L'acido può donare il protone solo in presenza di una base che lo accetti. Quindi esistono solo coppie di acidi

E basi che insoluzione acquosa danno luogo alla reazione acido-base. "Comportamento anfiprotico": o cederlo o acquistarlo. Ogni volta che la molecola di un acido si comporta da acido, si trasforma nella sua base coniugata, ed ogni volta che una base si comporta da base, si trasforma nel suo acido coniugato. Acidi e basi si dicono "forti" se in acqua si ionizzano completamente. Acidi e basi deboli si dicono se si ionizzano in minima parte, e si forma quindi un equilibrio.

Acido acetico

Sistemi tampone. Di solito le soluzioni tampone sono costituite da un acido debole + la sua base coniugata, o viceversa. Le soluzioni tampone sono soluzioni contenenti miscele di soluti che impediscono significative variazioni di pH per via della concentrazione dell'acetato dell'acido acetico. L'acido acetico reagisce con l'acetato diminuendo come aumenta per aggiunta di moderate quantità di acidi e basi forti, oppure per diluizione della soluzione stessa. Reazioni che avvengono nei sistemi.

I tamponi fisiologici sono quelli deputati al mantenimento del giusto valore del pH nel sangue. L'acetato è una concentrazione di acido acetico che aumenta quando la concentrazione di acido acetico diminuisce. In questo sistema ci sono due equilibri simultanei: se uno si sposta, l'altro si sposta in modo opposto. Il pH fisiologico del sangue si mantiene in modo costante e rigido a 7,41 ± 0,04. Ristabilendo il pH a quel valore determinato, l'H va via come ione H+, ma sull'ossigeno su cui era legato compare una carica negativa (acido perché 3 atomi di H con caratteristiche acide). Il secondo atomo di H se ne andrà con più difficoltà e così via... Ognuna delle tre dissociazioni ha un valore diverso, ogni dissociazione successiva avviene con una forza minore rispetto a quella precedente.

La Chimica Organica si occupa di indagare la composizione e

L'organizzazione della materia vivente. Carbonio.

Nel tentativo di semplificare il mondo organico, si parla dei composti dell'atomo del carbonio. Si cercano dei criteri per poter semplificare e organizzare il tutto: cose che tutti gli altri elementi della tavola periodica messi insieme, non riescono a fare.

Gruppi Funzionali = gruppo di atomi che caratterizzano certe molecole e che conferisce proprietà comuni.

Il carbonio è sempre ibridato. Il carbonio è un elemento del secondo periodo e del quarto gruppo, ciò significa che ha 4 elettroni nel livello energetico più esterno.

Ibridazione = incrocio tra due specie diverse per dare origine a organismi con caratteristiche intermedie rispetto ai genitori.

Stato fondamentale Stato eccitato Regola di Hund = Gli elettroni si dispongono ad occupare il massimo numero di orbitali in un sottolivello.

“Dominio” = atomo, gruppo, doppietto liberoHCECH- sp = 1orb. S e 1orb. P; lineare (180 gradi); legame triplo; -- ]:- sp = 1orb. S e 2orb. P; triangolare (120 gradi); legame doppio; CIa =- sp = 1orb. S e 3orb. P; tetraedrica (109,5 gradi); legame singolo;3 H& -- ren H Isoenergetici” =“Legamilegami uguali fra loro e dal punto di vista dellatridimensionalità, formano angoli di 109,5 gradi. Èimportante però sapere che le energie dei vari elettronisono differenti, ma ciò non torna, perché l’orbitale px,py, pz, dovrebbero essere perpendicolari fra loro eformare angoli di 90 gradi (non torna neanche con laconfigurazione elettronica e lo stato eccitato).

Ibridazione sp3:Allora bisogna aspettarci che succeda qualche cosa,fenomeno dell’ibridazione degli orbitaliovvero il(rimescolamento degli orbitali) così che cambi laprobabilità di trovare degli elettroni in certe regioni dispazio e quindi cambiano le nubi elettroniche.

Si formano quindi queste quattro nuove orbitali generate dal rimescolamento dell'orbita le S e dei 3 orbitali P. Sono 4 orbitali tutti uguali dal punto di vista energetico, ma dal punto della tridimensionalità hanno i vertici diretti verso i vertici di un tetraedro. È come se l'atomo di C si trovasse al centro di questa piramide (4 facce triangolari) e con le orbitali dirette verso i vertici (angoli di 109,5 gradi). ETANO Metanolo Legame Sigma = Legame π è dato dalla sovrapposizione di due orbitali s coassiali (assi Dato dalla fusione delle orbitali P, ed è un legame che congiunge due atomi). È un legame singolo, su linea molto forte e rigido per via della poca distanza fra i retta. È poco stabile dovuto al fatto che i nuclei sono distanti nuclei che non consentono una buona rotazione fra loro ed infatti non è un legame rigido, poiché si ha una intorno agli assi. Si origina per sovrapposizione libera rotazione intorno agli assi.

laterale di orbitali ad asse parallelo fra loro.

IDROCARBURI

Catene lineari-chiuseaperte

CICLOALIFATICI

ALIFATICI - cicloalcani;

Saturi: - cicloalcheni;

Insaturi:(1 legame) - cicloalchini;

“Alcani” - Alcheni- Alchini

NOMENCLATURA

Idrocarburi Alcani atomi di C Prefisso

Met1 Et2 + anoProp3 But4-

Sono composti binari tra C e H, con il C ibridato SEMPRE sp3

Pent5(legame sigma) => struttura tetraedrica con 109,5 gradi; Es6

Sono legami che possono formare catene più o meno lunghe eramificate; - Se ho un Cicloalcano, aggiungo il prefisso “ciclo”;-“n”=“normal”= catena lineare;

1. Individuare la catena più lunga diatomi di C;

2. Numerare gli atomi della catenaprincipale;

3. Identificare e numerare i sostituenti—> sostituenti in ordine alfabetico;—> se due sostituenti= di, tri, tetra…

4. Scrivere il numero prima del trattinosecondo la regola;

Isomeri = composti che pur avendo la stessaformula bruta, mostrano

una diversa struttura o disposizione degli atomi. Isomeria di struttura = stessi atomi legati con ordine differente. Diventa una s