La chimica organica può essere considerata la chimica dei composti del carbonio, tant’è che proprio il carbonio rappresenta l’elemento cardine nelle macromolecole biologiche: siano esse carboidrati, proteine, lipidi o acidi nucleici. Oltre al carbonio, negli elementi di natura organica sono presenti atomi di O, H, N, P, Cl, Br, S.
In questo articolo verrà trattata l’unità carboniosa, e cercheremo di gettare le basi per lo studio della chimica organica, verranno date delle linee guida per indirizzarvi nello studio, ma sarà necessario che i vari argomenti vengano approfonditi.
La grande varietà di composti organici è determinata dalla natura del carbonio, tant’è che possedendo quattro elettroni nello strato di valenza, è capace di mettere in condivisione una o più coppie di elettroni e instaurare legami semplici, doppi o tripli; questa caratteristica darà vita a quelli che sono gli idrocarburi.
Gli idrocarburi sono composti organici formati esclusivamente da carbonio e idrogeno, e vengono distinti in:
– Idrocarburi saturi
– Idrocarburi insaturi
Gli idrocarburi saturi presenteranno solo legami semplici, mentre gli insaturi sono caratterizzati da un doppio o un triplo legame. Verranno definiti rispettivamente:
– Saturi: alcani
– Insaturi: alcheni e alchini
Gli idrocarburi saturi, o alcani, vengono definiti così poiché tutte le valenze degli atomi di carbonio sono saturate da legami con altri atomi. I principali alcani da conoscere sono: metano, etano, propano e butano.
Le reazioni quali possono andare incontro sono solamente reazioni di sostituzione, non potendo creare altri legami con altri atomi. La reazione caratteristica è rappresentata dalla sostituzione radicalica, attraverso la quale sostituiscono uno o più atomi di H con atomi di alogeni.
Gli idrocarburi insaturi, alcheni e alchini, presentano rispettivamente un doppio e un triplo legame. Vengono definiti insaturi in quanto non hanno completato la loro capacità di formare legami con altri atomi. Questa loro caratteristica farà in modo che abbiano una geometria differente rispetto agli alcani: gli alcheni presentano angoli di legame di circa 120°, mentre gli alchini di 180°. La nomenclatura degli idrocarburi sarà poi differente in base al numero di legami che presentano. Gli alcani presenteranno il suffisso –ano, gli alcheni il suffisso –ene, e gli alchini il suffisso –ino.
Altra proprietà degli idrocarburi è l’isomeria, ovvero fenomeno per il quale a una stessa composizione chimica corrispondono diverse disposizioni spaziali degli atomi costituenti, quindi due composti che presenteranno stessa formula bruta, differiranno per la formula di struttura. Questo fenomeno negli alcheni andrà a determinare due diverse conformazioni qualora i sostituenti siano differenti sui due piano dello spazio rispetto al doppio legame, quindi avremo la conformazione cis e la conformazione trans, rispettivamente se i due gruppi si trovano dallo stessa parte del piano rispetto al doppio legame, o se sono disposti in maniera opposta.
Inoltre gli idrocarburi possono presentarsi in forma:
– Alifatica
– Aromatica
Quelli incontrati fin ora (alcani, alcheni e alchini) presentano struttura alifatica. Si definisce forma alifatica qualora questi presentino una conformazione lineare, mentre per aromatici identifichiamo gli idrocarburi con struttura ciclica (cicloalifatica). Il principale idrocarburo a struttura aromatica è il benzene C6H6. Nonostante dalla sua struttura si evinca che sia altamente insaturo, esso non partecipa alle reazioni di addizione elettrofila.
Il benzene si trova in due diverse disposizioni per la teoria della risonanza, quindi viene rappresentato come un ibrido tra due forme limite che differiscono per la posizione dei doppi legami, e per semplicità viene indicato con un cerchio all’interno della struttura.
