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Alberto Cavaliere
La chimica in versi CHIMICA ORGANICA
GENERALITA'
I composti del carbonio
sono in numero gigante
e compongon gli organismi
delle bestie e delle piante.
Una volta eran creduti
dei composti assai speciali,
non potendo riprodursi
con sistemi artificiali:
si pensava ad una forza
che negli esseri viventi
desse luogo a quei prodotti
cos strani e differenti;
finch Whler, ottenendo
merc sintesi l'urea
e con metodi inorganici,
non fug la falsa idea.
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NOTE SULLAUTORE Alberto Cavaliere nacque a Cittanova (Reggio
Calabria) il 19 ottobre 1897 e mor il 7 novembre 1967. Avviato di
malavoglia allo studio della chimica e laureatosi all'Universit di
Roma, fece vari mestieri per finire poi, per alcuni anni, nello
stabilimento dell'ing. Pomilio che produceva sode e saponi. Anzi
alla prima edizione dell'opera era premessa la dedica:
All'Ingegner Pomilio, che avendomi nel suo stabilimento per
fabbricar la soda col mio ausilio per poco non andava a
fallimento,
Alberto Cavaliere dedic
Il successo dell'opera a cui affidata la sua fama, la "Chimica
in versi" lo riport sulla strada della letteratura e della poesia.
Scrisse molte opere (La storia romana in versi, Da Cesare a
Churchill, storia d'Inghilterra, Due lombardi alla prima crociata,
La storia di Milano, ecc. Fu deputato al parlamento italiano e
giornalista, sia sui pi famosi giornali satirici dell'epoca, sia
sui quotidiani nazionali. Circa la sua Chimica in versi, narra egli
stesso che, vittima di una bocciatura all'esame di chimica, si
present a quello di riparazione con tutta la chimica imparata in
versi, da lui stesso scritti. Forse la storia vera, ma di certo il
testo poi pubblicato fa riferimenti al lavoro dell'autore, gi
laureato.
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Struttura Atomica Nucleo carico positivamente molto denso e
piccolo: protoni, neutroni (10-15 m) Elettroni carichi
negativamente in una nuvola
intorno al nucleo (10-10 m)
numeronumero atomicoatomicoZZ
isotopo6C
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diametro:2 10-10 m (200 pm)
C126
Tutti gli atomi di un dato elemento hanno lo stesso numero
atomico.Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno
numero di neutroni diverso e quindi differiscono nel numero di
massa.
numero di massa A = 6 p + 6 n = 12 amu
nucleo
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Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1
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Orbitali
Quantomeccanica: descrive le energie degli elettronie la loro
posizione mediante una equazione donda La funzione donda la
soluzione dellequazione
donda Ogni funzione donda un orbitale,
2 descrive la regione di spazio nel quale unelettrone ha
maggiore probabilit di trovarsi
La nube elettronica non ha confini, ha solo aree pi
probabili.
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Forme degli orbitali
Gli elettroni sono confinati in regioni di spazio =livelli
energetici principali o gusci ogni guscio pu contenere 2n2
elettroni (n = 1, 2, 3, 4..)
I gusci sono divisi in sottogusci chiamati orbitali,indicati con
le lettere s, p, d,... s (uno per guscio) p (set di tre per il
guscio 2 e superiori) d (set of cinque per il guscio 3 e superiori)
.....
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Gusci e orbitali
Ogni orbitale pu contenere 2 elettroni
3 gusciocapacit: 18 elettroni
2 gusciocapacit: 8 elettroni
1 gusciocapacit: 2 elettroni
E
n
e
r
g
i
a
2s1s
2p
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Riempimento Orbitali Atomici
1. Principio dello Aufbau: gli orbitali si riempiono dalbasso in
alto (energia crescente: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d ).
2. Principio di esclusione di Pauli: solo due elettroniper
orbitale: spin su e spin gi .
3. Regola di Hund: per un set di orbitali degeneri,aggiungere un
elettrone in ciascuno, appaiati, primadi aggiungerne un
secondo.
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Configurazioni elettroniche degli elementi del primo e secondo
periodo
81s22s22px22py22pz2Ne71s22s22px22py22pz1 =
[He]2s22px22py22pz1F61s22s22px22py12pz1 =
[He]2s22px22py12pz1O51s22s22px12py12pz1 =
[He]2s22px12py12pz1N41s22s22px12py1 = [He]2s22px12py1C31s22s22px1 =
[He]2s22px1B21s22s2 = [He]2s2Be11s22s1 = [He]2s1Li21s2He11s1H
Elettroni di valenzaConfigurazioneElemento
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Polarit del legame Differenza elettronegativit (X) degli atomi
Generalmente:
Quando X < 0.5 legame covalente Quando X = 0.5 1.9 legame
covalente polare Quando X > 1.9 legame ionico
Scala di Pauling
elettronegativit crescente
e
l
e
t
t
r
o
n
e
g
a
t
i
v
i
t
c
r
e
s
c
e
n
t
e
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Teoria del Legame
Gli atomi si legano perch il composto che ne deriva pi stabile
degli atomi separati.
Il legame il risultato di un bilanciamento tra forze attrattive
(elettroni e nuclei) e repulsive (elettroni-elettroni e
nuclei-nuclei).
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La regola dellOttetto
Gli atomi tendono a guadagnare, perdere,condividere elettroni in
modo da essere circondati da otto elettroni di valenza (tranne
lidrogeno che ne ha due).
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Tipi di legami chimici
Legame ionico: trasferimento di elettroni da unatomo a un
altro.
Legame covalente: la coppia di elettroni condivisa da due
atomi.
legame covalente non
polare
legame covalente
polare
legame ionico
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LiH HH HF
Mappe di potenziale elettrostatico
rosso < arancio < giallo < verde < blupotenziale
elettrostatico pi positivo
potenziale elettrostatico pi negativo
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Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1
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Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1
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Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1
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Strutture di Lewis Elettroni di legame: i composti organici
formano legami che derivano dalla compartecipazione di
elettroni.
Elettroni di valenza non usati in legami sono chiamati elettroni
di non legame oelettroni di lone-pair.
H Cl
coppia di legame o condivisa
lone pair (LP)coppia di non legame o non condivisa
densit elettronica altadensit
elettronica bassa
HCl+
Gilbert N. Lewis(1875 1946)
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7 elettroni di valenza: 1 legame, 3 lone pairCl [Ne]2s22p5
7 elettroni di valenza: 1 legame, 3 lone pairF [He]2s22p5
6 elettroni di valenza: 2 legami, 2 lone pairO [He]2s22p4
5 elettroni di valenza: 3 legami, 1 lone pairN [He]2s22p3
4 elettroni di valenza: 4 legamiC [He]2s22p2
ValenzaSimbolo di LewisConfigurazione Elettronica
Strutture di Lewis
C
O
F
Cl
N
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CCl4 CH2O C2H2
CH3OH CH3CHCH2 HCN
C Cl
Cl
Cl
Cl C HHO
H C C H
CH
HH
O H CH
HH
C CH H
H H C N
Disegnare le strutture di Lewis
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1. Dividere gli elettroni di ogni legame per dueassegnando
ciascun elettrone a un atomo.
2. Contare il numero di elettroni posseduto da ciascun atomo
paragonandolo con la sua valenza.
elettroni in eccesso carica formale negativaelettroni in difetto
carica formale positiva
Assegnare cariche formali
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Esercizio
Disegnare le strutture di Lewis, determinare la carica formale
su ogni atomo delle seguenti molecole o ioni.
H3O+ CH3O CH3+ CO N3
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O
H
HH
O: 6 5 = +1
CH
HH
O
C: 4 4 = 0O: 6 7 = 1
C
H
H
H
C: 4 3 = +1
C O
C: 4 5 = 1O: 6 5 = +1
N N N1 2 3
N1: 5 5 = 0N2: 5 4 = +1N3: 5 7 = 2
N NN1 2 3
N1: 5 6 = 1 N2: 5 4 = + 1N3: 5 6 = 1
Risposta
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In ordine decrescente di importanza
Strutture di Lewis
Quando per una molecola o ione possibile scriveredue o pi
strutture di Lewis non equivalenti, lamigliore (= la pi stabile)
quella che ha: il maggior numero di ottetti il minor numero di
cariche formali una carica su un atomo pi elettronegativo,
una carica + su un atomo pi elettropositivo minor separazione di
carica possibile
2
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RISONANZARISONANZA Vi sono molecole le cui propriet non sono
ben spiegate da una singola struttura di Lewis che tenga conto
cio delle propriet osservate (contenuto energetico, lunghezza dei
legami, comportamento chimico, etc.)
Si allora costretti a sostituire a una singola formula un
insieme di formule di Lewis.
Questo processo mentale di mediazione tra pi strutture si chiama
RISONANZA.
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RISONANZARISONANZA
Le forme di risonanza o forme contributivesi differenziano solo
per la posizione degli elettroni.
Solo gli elettroni (lone pairs o ) possono muoversi.
I nuclei e gli angoli di legame restano gli stessi.
La risonanza genera una delocalizzazione di carica
elettrica.
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Strutture contributive Tutte le strutture contributive devono
essere
corrette strutture di Lewis. Tutte le strutture contributive
devono avere
il medesimo numero di elettroni condivisi e non condivisi, solo
diversamente distribuiti.
Gli atomi occupano lo stesso posto in entrambe le forme.
Le forme di risonanza individuali sono immaginarie.
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Ibrido di risonanza Una struttura con forme di risonanza non
alterna tra le forme. un ibrido delle forme di risonanza, e
la
struttura reale chiamata ibrido di risonanza. Librido di
risonanza pi stabile di ogni
singola forma di risonanza individuale. Maggiore il numero di
forme di risonanza,
pi stabile il composto.
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Molecole organiche
H CO
OH C
O
O= H C
O
O
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ordine di legame 1/2 nessuna struttura descrive accuratamente lo
ione formiato
la specie reale una media delle due
HCO2
Ione formiato
La freccia ricurva rossa indica che un lone pair si muove
dallossigeno in basso per diventare parte del doppio legame C=O
Simultaneamente due elettroni del legame C=O si spostano
sullossigeno in alto diventando un lone pair
freccia unica a doppia punta
gli elettroni sono delocalizzati
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Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1
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Effetti della risonanza
Due sono gli effetti principali della delocalizzazione di
elettroni, il primo interessa lenergia laltro la geometria della
molecola o ione: Lenergia della specie viene abbassata. La parte di
molecola interessata dalla risonanza
planare: i legami diventano di ordine intermedio.
Cap1_a.pdf0.pdf1.pdf2.pdf3.pdf4.pdf5.pdf6.pdf7.pdf7b.pdf8.pdf8b.pdf9.pdf10.pdf11.pdf12.pdf12b.pdf13.pdf13b.pdf13c.pdf13d.pdf14.pdf14b.pdf14c.pdf14d.pdf15.pdf
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