Riassunto di Fondamenti di Chimica e Chimica Organica, prof. D'Arrigo

T(K) = 273,15 + t (°C)

P = F/A (Kg/m·s²) / (Pa)

d = μ /V

1 atm = 760 mmHg

1 mmHg = 1 torr

1 Pa = 1 N/m²

1 atm = 1,01·10⁵ Pa

BOYLE → P ∝ 1/V PV = costante

CHARLES → V ∝ T

AVOGADRO → V/m = cost

DALTON → P_tot = P_A + P_B + ... + P_m

P_A = M_A / m_tot P_tot = I_rA P_tot

EQ dei G.P → PV = mRT

R = PV/μT

EQ di VAN DER WAALS → (P + m²a/V²) (V - nb) = mRT

V_m = 22,4 L (1 mole a STP)

R = 0,0821 atm·L/mol·K

Gas

T(K) = 273,15 + t(°C)

P = ^F/_A (^kg/_m·s² / Pa)

d = ^μ/_V

• 1 atm = 760 mmHg
• 1 mmHg = 1 torr
• 1 Pa = 1 N/m²
• 1 atm ≈ 1,01·10⁵ Pa

BOYLE ➔ P ∝ 1/V   PV = costante   m, T cost

CHARLES ➔ V ∝ T   V/T = costante   m, P cost

AVOGADRO ➔ volumi uguali = "n^o uguali di moli"   S.T.P.   V/_m = cost

DALTON ➔ P_tot = P_A + P_B + ... + P_n

  P_A = ^m_A/_mtot P_tot = I_A P_tot

EQ. dei G.P ➔ PV = nRT

  R = ^PV/_μT

  Σm in mix gassoso

EQ di VANDER WAALS ➔ (P + ^m2a/_V²) (V-nb) = nRT

V_m = 22,4 L   (1 mole a STP)

R = 0,0821 atm·L   mol·K

1° PRINCIPIO

ΔE = Q + L

ENTALPIA

H = E + PV

• - ΔH < 0 processo esotermico
• - ΔH > 0 processo endotermico

Legge di Hess

ΔH°_reaz = Σ ΔH°_f(pn)y_p - Σ ΔH°_f(reag)

ENTROPIA

ΔS_reaz = c S°_c - a S°_a - b S°_b

Stato iniziale ↔ Stato finale

ΔS > 0 e/o ΔH < 0

2° PRINCIPIO

ΔS_uni = ΔS_amb + ΔS_sist > 0

ΔS_amb ∝ -ΔH_sist

ΔS_univ = -ΔH_sist/T + ΔS_sist

EN. LIBERA DI GIBBS

G = H - TS

• - ΔG < 0 pn. spontaneo
• - ΔG > 0 pn. non spontaneo
• - ΔG = 0 equilibrio

eq. fondamentale della termod

ΔG_(T) = ΔH - TΔS

R = 8,3 J/molK

ΔG°_reaz = Σ ΔG°_f(pn) - Σ ΔG°_f(reag)

ΔG°_reaz = ΔH°_reaz - T · ΔS°_reaz

ΔG = ΔG°_(T) + RT ln Q

Q = (P_C)^c (P_D)^d / (P_A)^a (P_B)^b

Se ΔG°_(T) = 0, ΔG° = -RT ln K_eq

EQUAZIONE DI VAN'T HOFF

ΔH° / R (1/T₂ - 1/T₁)

Idrocarburi

• Saturi
  • Alcani
• Insaturi
  • Alcheni
  • Alchini
  • Areni

Alcani

C_nH_2n+2

• Caratteristiche
  • C sp³
  • catena non polare
  • d.d. - d.i.
  • bassa reattività
  • ottimi "solventi"

Reazioni:

1. Combustione - Ossidazione
2. Alogenazione (sostituzione radicalica)
   1. ^hR₃C-H + Cl₂ luce colore → R₃C-Cl + HCl
   2. R_• + H-Cl → R-H + Cl_•
   3. R_• + Cl₂ → R-Cl + Cl_•

   t)

   • 2 Cl_• → Cl-Cl
   • 2 R_• → R-R
   • R_• + Cl_• → R-Cl

ALCHENI

C_nH_2n

- CARATTERISTICHE -

• apolari
• d. ind - d. ind.
• insolub in H₂O
• C₁-C₄ gas a p-t amb.

- reazioni: ADDIZIONE ELETTROFILA -

1. ALOGENAZIONE

2. IDROCLORURAZIONE

3. IDRATAZIONE

4. IDROGENAZIONE (O RIDUZIONE)

5) Ossidazione

KMnO₄ a freddo

1) OsO₄ 2) NaHSO₃, H₂O

KMnO₄ a caldo

1) O₃ 2) Zn

O₃ 2) H₂O₂

Polimerizzazione

Δ

ALCHINI

C_mH_2m-2

• reazioni:
• ALOGENAZIONE

H−C≡C−H → (1)Br₂ → (2)Br₂

Brtrans

BrBr

H−C−C−H

BrBr

• RIDUZIONE

R−C≡C−R → H₂

Pd Lindlar

R−−R

cis

Na

in NH₃(l)

R−−R

trans

CH₃−C≡C−H + HBr →

                    CH₃−C=CH₂

                            Br

CH₃−                             HBr

Br−C−CH₃

Br

Areni

C_nH_m

• Caratteristiche:
  • ciclico
  • sistema continuo di orbitali p
  • planare
  • n° di e^- = 4n + 2
• Reazioni:
  1. Ossidazione in posizione benzenica
  2. Sostituzioni elettrofile aromatiche

alogenazione:

solfonazione:

nitraxione:

acilazione di Friedel-Crafts:

alchilazione di F.C.:

O/P →

• -NH₂ , -NHR , -NR₂ , -OH , -OR
• -NHCOR , -OCOR
• -R,
• -F , -Cl , -Br , -I

M →

• C=O
• -C₃H , -COR , -COOH , -COOR , -CONH₂ , -SO₃H
• -NO₂ , -NH⁺₃ , -CF₃ , -CCl₃

Ammine

R-NH₂      R-NH-R'¹      R-N-R''₁ R'¹

Caratteristiche:

• C sp³, trigonale planare
• polare
• basicità/nucleofilicità

Reazioni:

Sintesi

Ar NO₂ →_Rid Ar NH₂

COOH

H₂, Ni → COOH

NO₂ → NH₂

CH₃ NO₂ Sn → CH₃ N₃⁺ →

No N P (sup Ni, Hu); Esterolo, H₂O

NO₂ → NH₃⁺ NaOH →

H₂O

NH₂

Reazione con HNO₂

Ar-NH₂ + NaNO₂ + HCl → H₂O 0°C

HNO₂

⇌

Sale di diazonio + Cl^- + H₂O

Reazione di Sandmeyer:

CuCl → ⏀-Cl → CuBr → ⏀-Br

Nu → ⏀-Nu

KI → ⏀-I

H₃PO₂ → ⏀-H

Reazione di Schiemann:

HBF₄ → ⏀-F

H₂O Δ H₃O⁺

Acidi carbossilici

R - C_O     O₁     H₁

Caratteristiche:

• - C^sp² → trigonale planare
• - d - d / leg a H
• - dimeri
• - C₃ - C₁₀ odori sgradevoli

Reazioni:

• Reaz con basi
  • R - COOH + H₂O ↔ RCOO^- + H₃O⁺
  • RCOOH + NaOH ↔ RCOO^- Na⁺ + H₂O
• Riduzione
  • RCOOH → 1) LiAlH₄ 2) H₂O → RCH₂OH
• Esterificazione di Fischer
  • CH₃COOH + CH₃OH ↔ H₂SO₄ → CH₃-C=O(CH₃)+H₂O
• Conversione in cloruri acilici
  • R-COOH + SOCl₂ → RCOCl + SO₂ + HCl
• DeCarbossilazione
  • RCOOH → Δ → R-H + CO₂
  • O_H → Δ → H₂ + CO₂

Derivati degli acidi carbossilici

Cloruri: CH₃COCl + H₂O → CH₃COOH + HCl ↑

Anidridi: CH₃COOCOCH₃ + H₂O → CH₃COOH + CH₃COOH

Esteri: R₁COOCH₃ + H₂O ⇌ RCOOH + CH₃OH

Amidi: R₁CONH₂ + H₂O + H₂O ▲ RCOOH + NH₄OH

▲ NaOH, H₂O → RCOO^- + NH₃

Reazioni con alcoli → esteri

Cloruri: R₁COCl + R'₁OH → R₁COR' + HCl

Anidridi: R₁COOCOR₁ + R'OH → R₁COR' + OCOR

Esteri: R₁OCOCH₃ + R_a'OH ⇌ R₁COO₂

Amidi: R'₁COOCH + R'OH → NR

c) Reaz con NH₃ o ammine -> Ammidi

• CLORURI RCOCl + 2NH₃ → RCONH₂ + NH₄⁺ Cl^-
• ANIDRIDI R C O O ₂ + R + 2NH₃ → R C NH₂ + RCOO NH₄⁺
• ESTERI RCOOR^' + NH₃ ↔ RCONH₂ + R'_lOH
• AMMIDI NR

d) Rea z clegli esteri con i reattivi di Grignard

• CH₃ O + CH₃ CH₂ MgBr → (CH₃)₃ C OMgBr
• CH₃ O CH₂ O MgBr → CH₃ CH₂ CH₃ OH

e) Riduzione

• CLORURI R C O Cl 1) LiAlH₄, etere → RCH₂OH
• ANIDRIDI 1) LiAlH₄, etere → RCH₂OH + R^'OH
• AMMIDI 1) LiAlH₄, etere → RCH₂NH₂

Alogenuri alchilici

R - X

x = F, Cl, Br, I

Caratteristiche:

• C sp³
• dip.-dip.

Reazioni:

1. SN1

• CH₃-Br → [CH₃]⁺ + Br⁻

• (CH₃)₂-C-Br → [(CH₃)₂-C]⁺ + Br⁻

• [(CH₃)₂-C]⁺ + Y^θ → Y-C(CH₃)₂

S.N

CH₃ X + Nü^θ → CH₃-Nü + X^θ

• + OH^θ → CH₃OH alcool
• + OR^θ → CH₃OR etere
• + SH^θ → CH₃SH tiolo
• + SR^θ → CH₃SR solfuri
• + Y^θ → CH₃Y
• + NH₃ → CH₃NH₃⁺ sali di ammonio

Aldeidi e chetoni

aldeide

chetone

CARATTERISTICHE:

• C sp², trigonale planare
• d-d

REAZIONI:

1. Reattivi di Grignard

chetone → alcol terziario

aldeide → alcol primario

2. Addizione di alcoli

H₂O escesso

3. Addizione di NH₃ o RNH₂

amminazione riduttiva

4) Addizione di HCN

_O‖C_R' → C_R'R_R ⇌ R_R

NaCN, HCl "HCN"

H₂O, H⁺ _OH^-

OH C_R'

OH C_R'→ C_R'

5) Ossidazione

ALDEIDI RCHO → RCOOH

1. O₂
2. H₂CrO₄ (K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄)
3. CrO₃
4. KMnO₄
5. Pd²⁺, NH₃
6. Ag₂O, NH₃

CHETONI → NR

6) Riduzione

_O^R_CH → RCH₂CH

OH C^R' → CH

1. H₂, cat {Pd, Pt, Ni, Rh 25 - 100º C}
2. idruri metallici NaBH₄, LiAlH₄

Ossidazione e Riduzione di comp org

OX: _m O ^m H

RID: _m O ^m H

H — C — H OX ↔ H — C — OH OX ↔ H — C = O ↔ H — C — OH OX ↔ O = C = O

alcol aldeide acido carbossilico

R — C ≡ C — R RID ↔ R — C = C ↔ RID ↔ R R

alcano

Carboidrati

Caratteristiche:

• - leg a H
• - solidi cristallini

Reazioni:

1. esterificazione

(diagramma chimico)

2. etilificazione

(diagramma chimico)

3. riduzione

(diagramma chimico)

4. ossidazione

(diagramma chimico)