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Composti organici con elementi del terzo periodo

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

Composti Organici con Elementi del Terzo Periodo: Analogie e Differenze

I composti organici che comprendono elementi del terzo periodo, come Si, P, S e Cl, sono oggetto di confronti e analisi per individuare le somiglianze e le disparità rispetto ai composti organici contenenti elementi del secondo periodo, ossia C, N, O e F. Questa analisi è fondamentale per comprendere le caratteristiche distintive di questi composti e le loro implicazioni nella chimica organica.

Le similitudini tra i due gruppi derivano dal fatto che gli elementi dello stesso gruppo (C/Si, N/P, O/S, F/Cl) presentano uguale numero di elettroni nel guscio esterno. Pertanto, il tipo di orbitali ibridi utilizzati e la geometria delle molecole sono analoghe. Tuttavia, le differenze emergono in virtù del guscio di elettroni aggiuntivo degli elementi del terzo periodo, che comporta influenze significative sulle proprietà chimiche di tali composti.

Una delle differenze salienti è che gli elementi del terzo periodo sono meno elettronegativi e, se presentano coppie elettroniche non condivise, mostrano una maggiore energia nucleofila ma una minor capacità come basi deboli. Questo fenomeno è attribuibile alle maggiori dimensioni atomiche che contribuiscono a una maggiore polarizzabilità degli elettroni di valenza.

Inoltre, i doppi legami π sono instabili e meno frequenti con atomi del terzo periodo a causa delle loro maggiori dimensioni e lunghezze di legame. Queste discrepanze influenzano la reattività e la formazione di determinati composti, evidenziando la peculiarità della chimica organica dei composti con elementi del terzo periodo.

Un’altra caratteristica distintiva è la capacità degli elementi del terzo periodo di formare più di quattro legami covalenti, ampliando così il loro guscio di valenza e aprono possibilità reattive uniche che influenzano la chimica di questi composti.

Un’importante manifestazione è rappresentata dalla retrodonazione, che coinvolge la condivisione di una coppia solitaria con l’atomo del terzo periodo che la sistema nell’orbitale d. Questo comportamento è sostanziale per la chimica e influenza il comportamento chimico degli elementi del terzo periodo.

In sintesi, gli elementi del terzo periodo presentano caratteristiche uniche che influenzano le loro proprietà chimiche e comportamento reattivo. Comprendere queste differenze è cruciale per una comprensione approfondita della chimica organica dei composti contenenti elementi del terzo periodo.

Sovratensione nelle reazioni elettrochimiche

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Sovratensione nelle reazioni elettrochimiche

La sovratensione nelle reazioni elettrochimiche rappresenta l’energia aggiuntiva richiesta per superare le resistenze di una reazione. Si manifesta all’interno di un circuito elettrico e si accentua in un sistema elettrochimico contenente conduttori ionici e viene resa dalla resistenza elettrica. Se E_eq indica la differenza di potenziale di equilibrio tra gli elettrodi di una cella elettrolitica e E rappresenta la differenza di potenziale applicata esternamente per far procedere la reazione, si ha la seguente equazione:

E – E_eq = η_A + η_C + RI

Dove η_A e η_C sono le sovratensioni delle reazioni all’anodo e al catodo e RI è la caduta ohmica nel circuito. La caduta ohmica non costituisce una dispersione di energia né è localizzata nella zona di reazione, pertanto non è intrinsecamente legata alla meccanica del trasferimento di carica. Tuttavia, per l’economia di una cella elettrolitica, può essere percepita come tale.

Sovratensione di attivazione

La sovratensione di attivazione, o di trasferimento di carica, è associata alle reazioni di elettrodo in cui avviene un trasferimento di carica pari a z ed è legata a una barriera di potenziale che richiede l’attivazione dei reattivi. Questa sovratensione assume il significato di energia di attivazione della reazione, con un significato analogo a quello presente in cinetica chimica.

Sovratensione di concentrazione

Durante una reazione elettrochimica, oltre al trasferimento di carica, si verifica anche un trasferimento di materia. Ad esempio, se il Fe²⁺ si ossida a Fe³⁺ si stabilisce un flusso continuo di ioni Fe²⁺ dalla soluzione all’elettrodo e un flusso di ioni Fe³⁺ formati all’elettrodo verso la soluzione. Questo processo è costituito da due stadi in serie: il trasporto di materia da e verso l’elettrodo e il trasferimento di carica. Il risultato è una resistenza aggiuntiva, denominata sovratensione di concentrazione η_C.

Sovratensione ohmica

Quando si verifica la formazione di film superficiali sull’elettrodo che diminuiscono la conducibilità elettrica, si genera una resistenza aggiuntiva chiamata sovratensione ohmica η_Oh. In generale, il potenziale reale ∆rE’ è diverso da quello ∆rE di equilibrio termodinamico reversibile e vale la seguente equazione:

∆rE’ = ∆rE + η_a + η_c + RI

Nel caso di una cella galvanica, ∆rE’ è minore di ∆rE e la sovratensione ha segno negativo. Mentre nel caso di una cella elettrolitica, ∆rE’ è maggiore di ∆rE e la sovratensione ha segno positivo.

Elettrodo polarizzabile e impolarizzabile

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Elettrodo polarizzabile e impolarizzabile: una panoramica sulle loro caratteristiche

Un elettrodo può essere suddiviso in due categorie principali: polarizzabile e impolarizzabile. Nel caso di un elettrodo polarizzabile, esso è immerso in una soluzione dove non sono presenti sostanze reattive. Al contrario, in un elettrodo impolarizzabile, è immerso in una soluzione che contiene una specie reattiva con cui si stabilisce un equilibrio elettrochimico definito.

Elettrodo polarizzabile

Un esempio di elettrodo polarizzabile è rappresentato da un elettrodo di mercurio immerso in una soluzione di fluoruro di sodio. Questo tipo di elettrodo non è in grado di raggiungere l’equilibrio elettrochimico e non scambia cariche con la soluzione. Pertanto, non assume alcun potenziale definito ed è in equilibrio elettrostatico. Questo tipo di elettrodo può essere utile per lo studio della struttura della zona interfasale elettrodo/soluzione, che influisce sulla cinetica elettrochimica.

Elettrodo impolarizzabile

Diversamente, un elettrodo impolarizzabile è immerso in una soluzione contenente una specie reattiva con cui si stabilisce un equilibrio elettrochimico definito. Il suo potenziale di equilibrio è definito dal valore della variazione di energia libera della reazione chimica e non può essere cambiato dall’esterno per polarizzazione.

È importante sottolineare che gli elettrodi polarizzabili e non polarizzabili sono concetti ideali. Nella pratica, l’elettrodo di mercurio assume un potenziale che dipende dalle impurezze presenti in soluzione, mentre gli elettrodi impolarizzabili possono essere polarizzati a causa delle reazioni elettrochimiche attivate e delle resistenze al passaggio di corrente.

Un’ulteriore distinzione si trova tra reazioni a trasferimento elettronico e reazioni a trasferimento ionico. Queste reazioni elettrochimiche sono determinate dal diverso stato energetico iniziale e finale della specie che si muove attraverso la zona di reazione.

In conclusione, è importante considerare le peculiarità di ciascun tipo di elettrodo in relazione alle reazioni elettrochimiche coinvolte, in modo da comprendere appieno il loro comportamento e le loro caratteristiche.

Oscillatore armonico: trattazione classica e quantomeccanica

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Oscillatore armonico: trattazione classica e quantomeccanica

L’oscillatore armonico rappresenta uno dei concetti fondamentali della fisica meccanica, definendosi come l’idealizzazione di un sistema costituito da un corpo di massa m soggetto all’azione di una molla.

In generale, quando una particella è soggetta a forze, il suo momento e l’energia cinetica non sono costanti. Un modo di comprenderne il comportamento è tramite il diagramma di energia che permette di spiegare il funzionamento della molla sia in ottica classica che quantistica.

Dal punto di vista classico, la particella si muove tra due estremi, -a e a, noti come punti di svolta, in cui cambia direzione e si ferma istantaneamente, con energia cinetica pari a 0 e l’energia potenziale uguale all’energia totale.

Analizzando il caso quantistico, le soluzioni dell’equazione di Schrödinger per l’oscillatore armonico indicano che l’energia è quantizzata e gli stati ammessi sono dati da E = (n + 1/ 2) hν, con n = 1, 2, 3….

La fisica classica e la quantomeccanica presentano differenze significative nella previsione dei comportamenti di un oscillatore armonico, dove quest’ultimo non può essere completamente in riposo a causa del suo stato energetico fondamentale di 1 /2 hν. Inoltre, la previsione dei risultati di misurazioni precise è sostituita dalla probabilità che esse rientrino in un intervallo specifico.

Un aspetto interessante della descrizione quantistica è la penetrazione della funzione d’onda nella regione proibita dalla fisica classica, noto come tunneling. Questo fenomeno si verifica quando una particella passa da una regione lecita della fisica classica ad un’altra attraverso una regione proibita.

In conclusione, mentre la descrizione classica dell’oscillatore armonico è più coerente per stati a livello energetico più basso, quella quantistica diventa più plausibile per stati energetici più elevati.

La comprensione dell’oscillatore armonico, sia dal punto di vista classico che quantistico, è fondamentale per spiegare in modo accurato il comportamento di molti sistemi meccanici e ha importanti applicazioni in vari campi della fisica.

Determinazione della velocità di una reazione

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Determinazione della velocità di una reazione chimica

Nel campo della chimica, la determinazione della velocità di una reazione avviene attraverso la misurazione della concentrazione di una specie in un preciso istante durante la reazione stessa. Una pratica comune consiste nella valutazione dell’assorbanza mostrata da una specie a concentrazione nota, attraverso la costruzione di una retta di taratura che permette, per interpolazione, di determinare la concentrazione della specie incognita.

Definizione della velocità di una reazione

La velocità di una reazione rappresenta la variazione della concentrazione di un reagente o di un prodotto per unità di tempo. In generale, la velocità di una reazione è espresso dall’equazione v = k [X]^m [Y]^n, in cui m ed n sono solitamente numeri interi determinati sperimentalmente, mentre k rappresenta la costante di velocità della reazione, la quale dipende dalla temperatura.

Ordine di reazione

L’ordine di una reazione indica il modo in cui la velocità della reazione dipende dalla concentrazione dei reagenti. Ad esempio, se la velocità è v = [X][Y]^2, la reazione è del primo ordine rispetto a X e del secondo ordine rispetto a Y. Questo significa che la velocità è proporzionale a [X]¹ e [Y]².

Metodo delle velocità iniziali

Il metodo delle velocità iniziali consiste nel variare la concentrazione iniziale delle specie per determinare la dipendenza della velocità iniziale dalle concentrazioni iniziali. Attraverso dati sperimentali, è possibile determinare gli esponenti m ed n presenti nell’equazione generale della velocità di reazione v = k [A]^m [B]^n. La relazione tra la velocità iniziale e la concentrazione iniziale delle specie fornisce indicazioni su come determinare tali esponenti.

Ad esempio, nel caso di una reazione A + 2B → C + 2D, i dati sperimentali possono essere usati per calcolare gli esponenti m ed n mediante appositi calcoli e relazioni.

Conclusioni

La determinazione della velocità di una reazione chimica rappresenta un aspetto cruciale nello studio e nell’analisi dei processi chimici. Attraverso l’impiego di strumenti e metodologie appropriate, è possibile ottenere preziose informazioni sulle cinematiche delle reazioni, consentendo di formulare modelli teorici e di trarre conclusioni pratiche utili in vari contesti scientifici e applicativi.

Analisi degli anioni per via umida

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Analisi degli anioni tramite metodo umido: Metodo e Applicazioni

L’analisi degli anioni tramite metodo umido richiede un trattamento preliminare del campione da analizzare. Questo metodo di analisi è principalmente utilizzato per l’analisi qualitativa degli anioni.

Durante il processo, circa 2 grammi di campione vengono fatti bollire per 20-30 minuti con 5 grammi di carbonato di sodio e 100 mL di acqua, formando una soluzione alcalina. Questo trattamento è essenziale per precipitare anioni che potrebbero interferire durante l’analisi, come carbonati e idrossidi. L’eccesso viene filtrato, ottenendo così una soluzione incolore utilizzata in piccole quantità per i saggi specifici.

Solfati nell’analisi umida: Metodi di identificazione

Per identificare la presenza di solfati, si aggiunge HCl alla soluzione alcalina e successivamente cloruro di bario. La formazione di un precipitato bianco di solfato di bario conferma la presenza di solfati.

Ossalati: Identificazione e Procedimento

Nell’identificazione degli ossalati, la soluzione alcalina viene tamponata a pH=5 con acetato di sodio e successivamente trattata con cloruro di calcio. La formazione di un precipitato bianco di ossalato di calcio conferma la presenza di ossalati.

Nitriti e Nitrati: Metodi di Identificazione

La presenza di nitriti può essere identificata mediante l’uso di solfato di ferro (II) acidificato con acido solforico. Per quanto riguarda i nitrati, la soluzione alcalina viene acidificata con acido solforico, e la presenza di nitrati viene confermata dalla formazione di un caratteristico odore di ammoniaca dopo l’aggiunta di solfato di ferro (II).

Altri Anioni: Identificazione e Reazioni Tipiche

Per identificare altri anioni come arseniati, cloruri, bromuri e ioduri, vengono utilizzati diversi procedimenti tra cui precipitazione, acidificazione e aggiunta di reagenti specifici. Ad esempio, la presenza di cloruri viene evidenziata dalla formazione di cloruro di argento, che è solubile in ammoniaca, mentre la presenza di bromuri e ioduri è confermata dalla formazione dei rispettivi precipitati di bromuro e ioduro di argento.

In conclusione, l’analisi degli anioni per via umida richiede l’adozione di diversi metodi chimici e reagenti specifici per identificare in modo efficace la presenza di diversi anioni nelle soluzioni.

Colonna di distillazione a piatti

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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La tecnica di distillazione frazionata è la più comune e efficace per la separazione dei componenti. La colonna di distillazione a piatti è un dispositivo utilizzato per questo tipo di distillazione, che richiede il contatto tra una fase liquida e una gassosa.

Il principio di funzionamento della colonna di distillazione a piatti si basa sull’avvenimento del contatto tra il vapore che sale dal piatto inferiore e il liquido presente sul piatto stesso. Questo contatto consente lo scambio tra i componenti più volatili accumulati nella fase vapore e i meno volatili presenti nella fase liquida. Il vapore che sale in controcorrente viene fatto gorgogliare nel liquido, permettendo così lo scambio di materia.

La velocità del vapore all’interno della colonna di distillazione a piatti è un fattore critico per il corretto funzionamento del dispositivo. Valori elevati di velocità possono facilitare i processi di trasporto di materia sui piatti, ma comportano anche il trascinamento di goccioline di liquido da parte del vapore. Pertanto, è necessario trovare un equilibrio per assicurare un funzionamento ottimale.

Il vapore, che esce dalla sommità della colonna, viene condensato attraverso uno scambiatore di calore, e parte del liquido condensato costituisce il prodotto finale, mentre una parte viene rinviata nella colonna come riflusso. Questo garantisce lo scambio di materia all’interno della colonna. Il liquido che scende dalla base della colonna viene parzialmente vaporizzato in una caldaia percorsa da un fluido ad alta temperatura, mentre una parte viene prelevata come prodotto di coda.

La colonna di distillazione a piatti è composta da una sezione di rettifica sopra il piatto di alimentazione e una sezione di esaurimento al di sotto di esso.

In sintesi, la colonna di distillazione a piatti è un dispositivo fondamentale per la distillazione frazionata, consentendo la separazione efficace dei componenti in base alla loro volatilità.

Esercizi svolti di stechiometria

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Svolgimento di esercizi di stechiometria con spiegazioni dettagliate

Gli esercizi di stechiometria possono risultare complessi in quanto le varie situazioni richiedono approcci specifici per la loro risoluzione. Tuttavia, esaminando alcuni esercizi svolti si possono apprendere strategie e formule fondamentali per risolvere questo tipo di problemi.

Nella gran parte dei casi, le quantità delle sostanze coinvolte vengono espresse in grammi. Il primo passo è trasformare queste masse in moli tramite il peso molecolare, essenziale per la stechiometria. Se il problema include una reazione chimica, questa andrà scritta e bilanciata. Successivamente, i coefficienti stechiometrici di ciascuna specie coinvolta nella reazione forniscono il rapporto stechiometrico tra le varie sostanze. Questo passaggio è cruciale per risolvere l’esercizio. Infine, nel caso in cui venga richiesta la quantità in grammi di un reagente necessario a reagire con un altro oppure la quantità di prodotto ottenuta, sarà necessario trasformare le moli in grammi.

Esercizi

1) Determinare la formula del sale binario

Un sale binario contenente bario e un alogeno, solubile in acqua, ha 0.1480 g disciolti in acqua. Aggiungendo un eccesso di acido solforico e filtrando e asciugando il solfato di bario otteniamo 0.1660 g. Calcolando il peso molecolare di BaSO₄, otteniamo che il peso molecolare di BaX₂ è 208.1 g/mol. Sottraendo il peso atomico di Ba, troviamo il peso di X₂, corrispondente al cloro. Quindi, la formula dell’alogenuro di bario è BaCl₂.

2) Identificare l’elemento X

0.5000 g di XI₃ reagiscono completamente con il cloro, ottenendo 0.2360 g di XCl₃. Bilanciando la reazione, si conclude che l’elemento X corrisponde al lantanio.

3) Calcolare il peso atomico di Zr

12.5843 g di ZrBr₄, disciolti in acqua, precipitano come AgBr, ottenendo 13.2160 g di argento. Utilizzando il peso atomico dell’argento e del bromo, si calcola il peso atomico di Zr, equivalente a 91.2 g/mol.

4) Calcolare la percentuale di carbonato di potassio

Una miscela di idrossido di potassio, carbonato di potassio e cloruro di potassio reagisce con HCl. Misurando 249 mL di CO₂ alla temperatura di 22.0 °C e alla pressione di 740.0 torr, si calcola la percentuale di carbonato di potassio nella miscela, ottenendo 27.6%.

In conclusione, la stechiometria può risultare complessa ma seguendo l’approccio corretto e comprendendo i concetti fondamentali, è possibile risolvere con successo gli esercizi di questo tipo.

Alogenuri arilici: reazioni

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Alogenuri Arilici: Caratteristiche e Reazioni Principali

Gli alogenuri arilici si distinguono dagli alogenuri alchilici per la loro minor reattività nella sostituzione nucleofila, poiché il doppietto elettronico presente sull’atomo di alogeno è coinvolto in un doppio legame con il carbonio in diverse strutture di risonanza. Questa caratteristica li rende deboli come gruppi uscenti rispetto agli alogenuri alchilici, oltre a presentare limitata reattività nelle reazioni di sostituzione nucleofila di tipo SN2, a causa dell’ingombro sterico e della scarsa stabilità del catione fenilico.

Le reazioni tipiche degli alogenuri arilici includono la sostituzione dell’alogeno con gruppi come -OH, -NH2 e -CN. Ad esempio, la sostituzione con il gruppo -OH avviene attraverso il processo Dow, che porta alla formazione del fenolo. Inoltre, la sostituzione con gruppo -NH2 sotto specifiche condizioni conduce alla formazione dell’anilina, mentre la reazione con il gruppo -CN genera cianobenzene.

La reattività degli alogenuri arilici può essere influenzata dalla presenza di altri gruppi nella molecola e dalla loro posizione rispetto all’alogeno. Ad esempio, la presenza di gruppi elettronattrattori in posizione orto e para rispetto all’alogeno può attivare le reazioni di sostituzione nucleofila, aumentando ulteriormente la reattività del composto.

Oltre alle reazioni di sostituzione, gli alogenuri arilici possono reagire con il magnesio, il litio e il sodio per formare diversi composti intermedi reattivi. Ad esempio, la reazione con il magnesio genera un reattivo di Grignard, mentre la reazione con il litio produce fenil litio. Inoltre, la reazione con il sodio può dare luogo a una sostituzione dell’alogeno con un gruppo -R secondo la reazione di Wurtz Fitting.

Infine, va menzionata la reazione di Ullmann, in cui due molecole di iodobenzene reagiscono con il rame per formare il bifenile, dimostrando ulteriori possibilità di reattività e applicazioni degli alogenuri arilici.

In conclusione, gli alogenuri arilici presentano caratteristiche distintive e reattività specifiche che li rendono importanti precursori per la sintesi di diversi composti organici. La comprensione delle loro proprietà e delle loro reazioni è fondamentale per sfruttarne appieno il potenziale in ambito chimico e farmaceutico.

Strutture di risonanza: regole per la scrittura

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Strutture di risonanza: regole per la scrittura

Regole e tecniche per la scrittura delle strutture di risonanza

La scrittura delle strutture di risonanza richiede la corretta applicazione di specifiche regole da considerare a partire dalla struttura di Lewis delle molecole. Qui di seguito, verranno elencate alcune direttive da seguire per una corretta stesura delle strutture di risonanza.

1) Correttezza delle strutture di Lewis:

tutte le strutture di risonanza devono essere corrette e rispettare le regole delle strutture di Lewis.

2) Equivalenza dei numeri di elettroni accoppiati:

le strutture di risonanza di un ibrido devono presentare lo stesso numero di elettroni accoppiati.

3) Assenza di spostamento dei nuclei:

un insieme di strutture non deve comportare alcun spostamento dei nuclei.

4) Priorità delle strutture isovalenti:

a parità di condizioni, le strutture isovalenti (con lo stesso numero di legami) sono più importanti rispetto alle strutture eterovalenti. In particolare, tra le strutture eterovalenti, quelle con cariche negative su atomi elettronegativi hanno maggior peso.

5) Limitazione della separazione di carica:

le strutture che presentano una separazione di carica eccessiva hanno minor importanza.

6) Incremento della densità di carica negativa:

la risonanza eterovalente aumenta la densità di carica negativa sugli atomi più elettronegativi.

7) Vicinanza delle cariche:

le strutture in cui le cariche di uguale segno sono vicine hanno di solito un contributo trascurabile.

8) Esclusione dell’espansione del guscio di valenza:

le strutture che richiedono l’espansione del guscio di valenza oltre otto elettroni per elementi del secondo periodo possono essere escluse.

9) Massima delocalizzazione in sistemi non saturi:

la delocalizzazione è massima quando lo scheletro sigma è piano in un sistema non saturo.

10) Considerazione dell’energia di risonanza:

l’energia di risonanza è maggiore quando le strutture di risonanza sono equivalenti o quando il numero di strutture con energia simile è maggiore.

In generale, è utile applicare un sistema operativo per generare e valutare in modo chiaro le possibili forme di risonanza di una molecola coniugata. Durante la stesura delle strutture, è importante utilizzare frecce curve per indicare lo spostamento puramente formale di coppie elettroniche necessario per illustrare la delocalizzazione degli elettroni π. La polarizzazione dei legami multipli tra atomi diversi è dettata dalla differenza di elettronegatività tra di essi, dirigendo il movimento degli elettroni verso l’atomo più elettronegativo.

Queste regole e tecniche sono fondamentali per la corretta scrittura delle strutture di risonanza e per comprendere appieno la natura dell’ibrido di risonanza.

Tensione angolare nei cicloalcani

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Tensione angolare nei cicloalcani

La teoria della tensione angolare nei cicloalcani si è sviluppata già alla fine del XIX secolo, attribuendo la maggiore reattività del ciclopropano rispetto agli altri cicloalcani proprio a questa peculiarità strutturale. Si ipotizzò che la tensione angolare derivasse dalla deformazione dell’angolo C-C-C a un valore molto inferiore a 109° 28′, presente nell’anello del ciclopropano. Questa caratteristica causa instabilità nei cicli piccoli come ciclopropano e ciclobutano ed è ancora ampiamente riconosciuta.

Anche nei cicli a quattro o cinque membri, l’inclusione di un doppio legame determina tensione angolare. Queste reazioni che convertono un carbonio sp^2 in carbonio ibridato sp^3 sono accelerate nei cicli a 3, 4 e 5 atomi a causa del rilascio della tensione sterica. Complessivamente, i composti ciclici sono meno stabili dei corrispondenti non ciclici.

Per ottimizzare l’energia, il compromesso tra tensione angolare e repulsione interelettronica determina una particolare geometria degli orbitali. Ne consegue che il ciclopropano utilizza legami piegati. Inoltre, le molecole cicliche vengono classificate in base al numero di termini e alla tensione corrispondente. I cicli a cinque e sei membri, i più comuni, presentano tensione minima.

Il ciclopentano, malgrado la conformazione planare, raggiunge una leggera conformazione zig-zagante che minimizza la tensione torsionale dei legami eclissati. I cicli più grandi, d’altra parte, presentano tensione in ordine crescente dal cicloesano al ciclodecano. Il ciclodecano, tra i cicli più grandi, è caratterizzato da una maggiore energia di tensione a causa dell’impedimento sterico che comporta una deformazione degli angoli di legame.

In conclusione, la tensione angolare nei cicloalcani ha un impatto significativo sulla stabilità e sulla reattività di questi composti, determinando compromessi strutturali che influenzano le loro proprietà chimiche e fisiche.

Addizione elettrofila a legami multipli

Fabrice Deseaux

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15 Novembre 2023

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Addizione elettrofila a legami multipli: meccanismo e molecole cicliche

L’addizione elettrofila avviene su idrocarburi insaturi contenenti doppio o triplo legame come alcheni o alchini. Dopo l’attacco iniziale, si forma un carbocatione intermedio che può addizionare un nucleofilo, causando un’addizione. Gli elettrofili, caratterizzati da un atomo con guscio elettronico esterno incompleto, sono noti per la loro reattività. Poiché sono instabili, vengono generati in situ durante la reazione come specie transitorie di alta energia.

Meccanismo dell’addizione elettrofila

Il meccanismo dell’addizione elettrofila tiene conto dei requisiti stereoelettronici che permettono di fare previsioni sull’orientazione dei sostituenti, come l’orientazione geometrica, la scelta degli atomi di carbonio legati all’elettrofilo e il lato del doppio legame attaccato dall’elettrofilo. L’avvicinamento dell’elettrofilo avviene perpendicolarmente al piano della molecola, consentendo all’orbitale vuoto dell’elettrofilo di sovrapporsi all’orbitale π. La maggior parte degli elettrofili può formare un vero anello a tre termini, che può essere un intermedio reattivo o un prodotto finale della reazione.

Addizione trans e molecole cicliche

Nell’addizione trans, il complesso π o l’intermedio ciclico a tre membri si trova al di sopra dell’originario piano molecolare del doppio legame ed è aperto da un nucleofilo che si avvicina dalla parte sottostante del piano, producendo un prodotto di addizione con il nucleofilo e l’elettrofilo in posizione trans periplanare. Questo meccanismo è comune nelle addizioni al doppio legame e costituisce il cammino inverso delle reazioni di eliminazione. Nelle molecole cicliche, i sostituenti possono impedire all’elettrofilo di avvicinarsi da un certo lato, influenzando l’orientamento della reazione.

In conclusione, l’addizione elettrofila a legami multipli, con particolare attenzione al meccanismo e alle molecole cicliche, è un processo chimico importante con implicazioni significative sulla disposizione dei sostituenti e la reattività delle molecole organiche.