Riassunti esame chimica organica

ROTTURA E FORMAZIONE DI LEGAMI

• Un meccanismo di reazione è una descrizione dettagliata di come i legami sono scissi e formati mentre un reagente è convertito in un prodotto.

• Una reazione può avvenire sia in un singolo stadio, sia in una successione di stadi.

• Ci sono solo due modi per rompere un legame: gli elettroni possono essere suddivisi equamente o non equamente tra i due atomi che partecipano al legame.

• L'omolisi avviene quando la carica è distribuita equamente, generando intermedi reattivi privi di carica con elettroni spaiati.

• L'eterolisi avviene quando la carica non è distribuita equamente, generando intermedi elettricamente carichi.

Sia l'omolisi che l'eterolisi richiedono energia.

OMOLISI: genera due prodotti privi di carica con elettroni spaiati. Un intermedio reattivo con un singolo elettrone è detto RADICALE. I radicali sono altamente instabili perché contengono un

atomo che non ha l'ottetto completo.

ETEROLISI: può generare un carbocatione o un carbanione. Sia i carbocationi che i carbanioni sono intermedi reattivi instabili. Un carbocatione contiene un atomo di C circondato da sei elettroni, mentre un carbanione possiede un atomo di C carico negativamente, pur non essendo un atomo molto elettronegativo.

ELETTROFILI E NUCLEOFILI

• I radicali e i carbocationi sono elettrofili poiché contengono un atomo di C elettron-povero.
• I carbanioni sono nucleofili poiché contengono un atomo di carbonio con un doppietto elettronico non condiviso.

La FORMAZIONE DI UN LEGAME può avvenire in due differenti modi.

• Due radicali possono donare un elettrone ciascuno per formare la coppia elettronica di legame.
• Due ioni di carica opposta possono unirsi, con uno ione carico negativamente che dona entrambi gli elettroni per formare la coppia elettronica del nuovo legame.

La formazione di un legame libera sempre

energia.SIMBOLI REAZIONI CHIMICHE

ENERGIA DI DISSOCIAZIONE DI LEGAME

L'energia assorbita o liberata in ogni reazione è chiamata entalpia. Quando l'entalpia è positiva, l'energia viene assorbita e la reazione è endotermica. Quando l'entalpia è negativa, l'energia è rilasciata e la reazione è esotermica. Un'energia di dissociazione di legame è l'entalpia di uno specifico tipo di reazione, cioè l'omolisi di un legame covalente per formare due radicali. Siccome rompere legami richiede sempre energia, le energie di dissociazione di legami sono sempre numeri positivi, e l'omolisi è sempre endotermica. Al contrario, la formazione di un legame libera sempre energia, pertanto questa reazione è sempre esotermica.

PARAGONARE LE ENERGIE DI DISSOCIAZIONE

Più forte è un legame, più alta è la sua energia di dissociazione. Le energie di dissociazione crescono

lungo una colonna della tavola periodica. Generalmente i legami più corti sono i legami più forti.

TERMODINAMICA e CINETICA

Poiché una reazione sia efficiente, l'equilibrio deve favorire i prodotti e la velocità di reazione deve essere abbastanza elevata da formarli in tempi ragionevoli. Queste due condizioni dipendono rispettivamente dalla termodinamica e dalla cinetica.

La TERMODINAMICA descrive come si confrontano le energie dei reagenti e dei prodotti e quali sono le quantità relative di reagenti e prodotti all'equilibrio.

La CINETICA descrive la velocità di reazione.

La costante di equilibrio Keq è un'espressione matematica che correla la quantità di materiale di partenza e di prodotto presente all'equilibrio.

Il valore della Keq esprime se, quando è raggiunto l'equilibrio predominano i materiali di partenza o i prodotti.

• Keq>1, l'equilibrio favorisce i prodotti (C e D) e

• Keq<1, l'equilibrio favorisce i reagenti (A e B) e l'equilibrio è spostato a sinistra nella reazione.
• Perché una reazione sia efficiente, l'equilibrio deve favorire i prodotti e Keq>1.
• ∆G è la differenza di energia complessiva tra reagenti e prodotti. ∆G è correlato alla Keq attraverso la seguente equazione: ∆G = -RT ln Keq.

• ∆G dipende da ∆H e dalla variazione di entropia ∆S.

L'energia tra i reagenti e i prodotti è il ∆H. Se i prodotti sono a più bassa energia dei reagenti, la reazione è esotermica ed è liberata energia. Se i prodotti sono a più alta energia dei reagenti, la reazione è endotermica ed è consumata energia.

Il massimo instabile di energia è chiamato stato di transizione. La differenza di energia tra lo stato di transizione e il materiale di partenza è chiamata "energia di attivazione, E".

a- L'energia di attivazione rappresenta la quantità minima di energia richiesta per rompere i legami nei reagenti.

- Quanto più elevato è il valore di E, tanto maggiore è la quantità di energia richiesta per poter scindere i legami, e tanto più lenta sarà la reazione.

- La struttura dello stato di transizione è una struttura intermedia tra la struttura dei reagenti e quella dei prodotti.

ESEMPIO DIAGRAMMA

DIAGRAMMA PER UNA REAZIONE

A 2 STADI:CINETICA- La cinetica è lo studio delle velocità di reazione.- E è la barriera di energia che deve essere superata dai reagenti quando devono essere convertiti in prodotti.

a- Maggiore è la concentrazione, più alta è la velocità.- Più alta è la temperatura, più elevata è la velocità.

Legge della velocità: Come reagenti si intendono quelli dello step in cui la velocità di reazione è minima, in quanto una reazione non può avvenire ad una velocità di reazione superiore a quella del suo stadio cineticamente determinante.

Alcune reazioni non avvengono se non in presenza di un catalizzatore. Il catalizzatore è una sostanza che aumenta la velocità di una reazione e viene recuperato inalterato alla fine della reazione e non compare tra i prodotti.

ALOGENURI ALCHILICI E REAZIONI DI SOSTITUZIONE, lezione 7

CARATTERISTICHE ALOGENURI ALCHILICI

o 3Molecole organiche

dell'alogeno (X), perché aumenteranno le forze di Van Der Waals, così come all'aumentare della lunghezza della catena carboniosa. Sono solubili in solventi organici, ma insolubili in acqua.

LEGAME POLARE CARBONIO-ALOGENO: l'atomo elettronegativo di alogeno crea un legame C-X polare, rendendo elettron-povero l'atomo di C. Gli alogenuri alchilici potranno dare 2 tipi di reazioni:

1. Reazione di sostituzione con un nucleofilo
2. Reazioni di eliminazione con una base di Bronsted-Lowry

CARATTERISTICHE GENERALI DELLA SOSTITUZIONE NUCLEOFILA: In ogni reazione di sostituzione sono sempre presenti 3 componenti: alogenuro alchilico, nucleofilo e un gruppo uscente. Quando si utilizza un nucleofilo neutro, il prodotto di sostituzione reca una carica positiva, MA, quando il prodotto della sostituzione reca una carica positiva e contiene anche un protone legato ad O o N, il prodotto iniziale della sostituzione perde rapidamente un protone in una reazione acido-base di Bronsted-Lowry.