Idrocarburi
Alcani - Alcheni - Alchini
Il carbonio è un elemento che può formare tantissimi composti chimici. Appartendo al quarto gruppo della tavola periodica, il carbonio ha 4 elettroni di valenza e dunque per completare l'ottetto e raggiungere la stabilità tende a formare legami con altri elementi. E' come se avesse quattro braccia e per stabilizzarsi deve ancorarsi agli altri elementi.
Tutti gli organismi contengono infatti, oltre all'acqua, diversi composti del carbonio. In generale il carbonio può formare composti solo con l'idrogeno (idrocarburi) oppure con ossigeno, azoto, forsforo, zolfo e idrogeno (alcoli, acidi carbossili, carboidrati, proteine, lipidi, ecc.).
Il chimico Berzelius nel 1800 coniò per primo l'espressione chimica organica proprio per indicare la chimica dei composti del mondo vivente, dunque la chimica del carbonio.
La chimica organica è la chimica del carbonio. Oltre al carbonio, i composti organici contengono in genere idrogeno e spesso anche ossigeno e/o azoto.
Gli alcani sono gli idrocarburi più semplici. Contengono atomi di carbonio e idrogeno e solo legami singoli.
Quindi negli alcani ogni atomo di carbonio ha 4 legami semplici e tanti atomi di carbonio quanti sono indicati dal suo nome.
Sono poco reattivi perché i suoi legami covalenti sono abbastanza forti. E' proprio per questo che si chiamano anche paraffine cioè poco-affine alle reazioni.
Come si dà il nome agli alcani? Si usa un prefisso che indica il numero di atomi di carbonio e il suffisso -ano per indicare che si tratta di alcani.
Se ci sono sostituenti basta numerare la catena e indicare prima del nome dell'alcano il sostituente e il numero del carbonio a cui è attaccato.
Regole di nomenclatura - Alcani
Gli alcani e le proprietà fisiche
Rispetto agli alcani, negli alcheni ci sono 2 idrogeni in meno in quanto è presente un doppio legame tra due atomi di carbonio.
Per formarsi un alchene sono quindi necessari almeno 2 atomi di carbonio, dunque non esiste un alchene con 1 solo atomo di carbonio. In generale il loro nome riprende i prefissi degli alcani e mentre come suffisso si usa -ene.
L'alchene più semplice è l'etene o etilene. E' da questo idrocarburo che nasce il polietilene, la plastica dei sacchetti. L'etilene è un ormone delle piante con il quale si possono far maturare i frutti acerbi.
E' per questo che una banana acerba vicino ad una mela matura prima.
In maniera analoga a quanto detto per gli alcheni esiste un terza classe di idrocarburi che si chiamano però alchini. La differenza è che qui c'è un legame triplo tra 2 atomi di carbonio e il suffisso nel nome è ovviamente -ino.
Il più semplice è l'etino, detto anche acetilene. Quando brucia la sua fiamma è molto calda e trova dunque applicazione nelle saldature dato che riesce perfino a fondere il metallo.
L'alogenazione degli idrocarburi è una reazione di sostituzione con la quale un atomo di alogeno (ad es. cloro o bromo) va a sostituire un atomo di idrogeno.
Rispetto agli alcani, gli alcheni sommano più facilmente cloro o bromo. Per far avvenire la reazione solitamente l'alogeno viene solubilizzato in un solvente inerte, come il tri- o il tetraclorometano e poi la soluzione ottenuta viene aggiunta goccia a goccia all'alchene. In questo caso la reazione è quasi istantanea a temperatura ambiente o anche a temperature inferiori. A differenza della reazione con alcani, in questo caso non serve infatti né riscaldare a temperature elevate né esporre alla luce.
Alogenazione alcani
Addizione alcheni con alogeni
Una soluzione di bromo in tetraclorometano (color marrone rossiccio) viene aggiunta all'esene. Il colore del bromo scompare perché il composto che si forma è incolore. Questo è dunque un saggio qualitativo per il riconoscimento dell'insaturazione del composto organico.
Del bromo gassoso viene aggiunto a composti saturi (alcani). La reazione all'inizio non avviene, come si vede dal fatto che non c'è una variazione del colore. Successivamente, esponendo alla luce, la reazione avviene come si nota dal fatto che la soluzione inizia a decolorarsi